CN2836339Y - 脉冲生成装置 - Google Patents
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Abstract
一种脉冲生成装置，包含第一～二数据保存单元、第一～二脉冲实现单元、低电平加法单元、高电平加法单元、第一～二输出电平判断单元、第一～二计算结果选择单元及高电平保持加法单元，系统时钟和复位信号分别接第一数据保存单元、第二数据保存单元、第一脉冲实现单元和第二脉冲实现单元，输出使能信号接第一计算结果选择单元和第一输出电平判断单元，频率参数接低电平加法单元、高电平加法单元和高电平保持加法单元，倍率参数接第一输出电平判断单元和高电平加法单元，占空比参数接第二输出电平判断单元，第一脉冲实现单元输出接至第二输出电平判断单元，第二脉冲实现单元为脉冲输出。它脉冲精度高且频率与占空比可变。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种数字电路设计，具体地说是一种脉冲生成装置。本实用新型用于产生频率与占空比可变的脉冲，可广泛应用于机电控制等领域。
背景技术
目前机电控制在工业、办公和家庭等自动化领域日益得到广泛应用，控制形式也由以机械提供动力驱动的简单启停控制，发展到对其位置、速度、加速度转矩等的精确控制，原先的“电机拖动”、“电气传动”已经发展到“运动控制”的新阶段。
运动控制的脉冲生成部分目前主要通过单片机或计算机实现控制。这种传统的实现方法系统结构复杂，软件研制周期长并且输出脉冲精度有限。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种系统结构简单，有利于系统软硬件设计、输出脉冲精度高的脉冲生成装置。本实用新型根据输入的配置参数产生相应频率与占空比的脉冲，并且所输出的脉冲随着配置参数实时变化，实现了对输出脉冲的实时控制。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
所述脉冲生成装置由脉冲生成和占空比调制两部分组成，其中：
脉冲生成部分包含第一数据保存单元、第一脉冲实现单元、低电平加法单元、高电平加法单元、第一输出电平判断单元、第一计算结果选择单元；
占空比调制部分包含第二数据保存单元、第二脉冲实现单元、高电平保持加法单元，第二输出电平判断单元、第二计算结果选择单元；
其中系统时钟信号和复位信号分别接第一数据保存单元、第二数据保存单元、第一脉冲实现单元、第二脉冲实现单元的输入端，输出使能信号分别连接到第一计算结果选择单元和第一输出电平判断单元的输入端，频率参数连接到低电平加法单元、高电平加法单元和高电平保持加法单元的输入端，倍率参数连接到第一输出电平判断单元和高电平加法单元的输入端，占空比参数连接到第二输出电平判断单元的输入端，脉冲生成部分中第一脉冲实现单元输出端的短脉冲信号接至占空比调制部分中的第二输出电平判断单元的输入端，第二脉冲实现单元作为输出端发出脉冲输出。
脉冲生成部分在系统时钟信号输入有效、复位信号为高、输出使能信号为高的条件下，依据倍率参数和实时变化的频率参数生成频率实时变化的短脉冲并提供给占空比调制部分；占空比调制部分在系统时钟信号输入有效、复位信号为高的条件下，在脉冲生成部分输出的短脉冲到来时，依据占空比参数和实时变化的频率参数对到来的短脉冲进行占空比调制，最终生成符合频率与占空比变化要求的最终脉冲信号。
本实用新型具有如下优点：
1.输出脉冲精度高。本实用新型输出脉冲的误差控制在1个系统时钟周期之内。
2.脉冲输出频率和占空比可调。本实用新型输出脉冲频率的实现范围为0至0.5倍的系统时钟频率；占空比的实现范围在0至1之间，且可实时调整输出频率使脉冲输出平滑变化。
3.参数配置简单。本实用新型配置所需的参数有着很强的直观性和内在联系，有利于系统及程序设计。
4.电路结构简单。本实用新型的电路结构比较简单，并可根据实际要求设定其内部的寄存器大小及总线宽度，达到合理利用资源的目的。
附图说明
图1为本实用新型脉冲生成装置的结构框图。
图2-1为图1中脉冲生成部分的结构框图。
图2-2为图1中脉冲生成部分的电路图。
图3-1为图1中占空比调制部分的结构框图。
图3-2为图1中占空比调制部分的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型脉冲生成装置由脉冲生成、占空比调制两部分组成。
如图2-1、2-2所示，脉冲生成部分包含第一数据保存单元REG1、第一脉冲实现单元REG2、低电平加法单元ADD1、高电平加法单元ADD2、第一输出电平判断单元、第一计算结果选择单元；其输入端口有系统时钟信号SCLK(System Clock，简称SCLK)、复位信号RST(Reset，简称RST)、输出使能信号OE(Output Enable，简称OE)、频率参数FP(FrequencyParameter，简称FP)，倍率参数MP(Multiple Parameter，简称MP)；输出端口有短脉冲信号SP(Short Pulse，简称SP)；其中第一数据保存单元REG1保存内部计数结果，第一脉冲实现单元REG2实现脉冲的高低电平输出，低电平加法单元ADD1执行生成脉冲低电平时的计算，高电平加法单元ADD2执行生成脉冲高电平时的计算，第一输出电平判断单元根据内部计算结果和倍率参数判断应进行何种计算及当前应输出的电平，第一计算结果选择单元对低电平加法单元ADD1和高电平加法单元ADD2的计算结果进行选择。
其中：第一输出电平判断单元包括第一比较器CMP1及第三与门U3，第一比较器CMP1输入为第一数据保存单元REG1和倍率参数MP，输出信号与输出使能信号OE一同送至第三与门U3，第三与门U3输出接至第一脉冲实现单元REG2；
其中：第一计算结果选择单元包括第一多路选择器MUX1、第一与门U1及第二与门U2，第一与门U1、第二与门U2的输入信号来自第一输出电平判断单元的输出信号及输出使能信号OE，第一与门U1、第二与门U2的输出信号接至第一多路选择器MUX1，第一多路选择器MUX1与第一数据保存单元REG1输入端相连。当输出使能信号OE为低电平时，第一多路选择器MUX1输出为零；当第一与门U1输出信号为高电平时，第一多路选择器MUX1选择低电平加法单元ADD1的数据输出；当第二与门U2输出信号为高电平时，第一多路选择器MUX1选择高电平加法单元ADD2的数据输出。
如图3-1所示，占空比调制部分包含第二数据保存单元REG3、第二脉冲实现单元REG4、高电平保持加法单元ADD3，第二输出电平判断单元、第二计算结果选择单元MUX2；其输入端口有系统时钟信号SCLK、复位信号RST、短脉冲信号，频率参数FP，占空比参数(Duty Ratio Parameter，简称DRP)；输出端口有脉冲输出信号(Pulse Output，简称PO)；其中第二数据保存单元REG3保存内部计算结果，第二脉冲实现单元REG4实现脉冲的高低电平输出，高电平保持加法单元ADD3执行保持脉冲高电平时的计算，第二输出电平判断单元根据内部计算结果和倍率参数判断应继续计算还是结果清零及当前应输出的电平，第二计算结果选择单元MUX2对计算结果进行选择。
其中：第二输出电平判断单元包括第二比较器CMP2、第四与门U4及或门U5，或门U5输入信号为脉冲输出PO及短脉冲信号SP；第二比较器CMP2输入为第二数据保存单元REG3和占空比参数DRP信号，输出信号与或门U5的输出一同送至第四与门U4，第四与门U4的输出接至第二脉冲实现单元REG4。
其系统时钟信号SCLK和复位信号RST分别接第一数据保存单元REG1、第二数据保存单元REG3、第一脉冲实现单元REG2、第二脉冲实现单元REG4的输入端，输出使能信号OE分别连接到第一计算结果选择单元和第一输出电平判断单元，频率参数FP连接到低电平加法单元ADD1、高电平加法单元ADD2和高电平保持加法单元ADD3，倍率参数MP连接到第一输出电平判断单元和高电平加法单元ADD2，占空比参数DRP连接到第二输出电平判断单元，脉冲生成部分中第一脉冲实现单元REG2输出端的短脉冲信号接至占空比调制部分中的第二输出电平判断单元，第二脉冲实现单元REG4作为输出端发出脉冲输出PO。
其中倍率、驱动频率和占空比的计算公式如下：
倍率＝系统时钟频率/倍率参数；
驱动速率(PPS)＝频率参数×倍率；
占空比＝占空比参数/倍率参数；
当倍率参数取值与系统时钟频率相同时，倍率为最小值1，输出脉冲精度最高；倍率随倍率参数的减小而增大，脉冲精度随倍率参数的减小而减小；保证频率参数小于倍率参数的二分之一；占空比参数取值范围为(0～倍率参数)对应占空比为(0～1)。
本实用新型的整体执行过程如下：脉冲生成部分依据倍率参数和实时变化的频率参数生成频率实时变化的短脉冲；占空比调制部分依据占空比参数和实时变化的频率参数对脉冲生成部分输出的频率实时变化的短脉冲进行占空比调制，生成符合频率与占空比变化要求的最终脉冲信号。
脉冲生成部分的执行过程如下：在系统时钟信号有效，复位信号无效，输出使能信号有效的条件下，脉冲生成部分进入工作状态。第一数据保存单元REG1、低电平加法单元ADD1、高电平加法单元ADD2和第一计算结果选择单元MUX1配合进行数据的计算、选择与中间值保持，第一输出电平判断单元判断当前应发脉冲电平，并由第一脉冲实现单元REG2实现。
占空比调制部分的执行过程如下：在系统时钟信号有效，复位信号无效，并且收到脉冲生成部分发出的短脉冲时，第二脉冲实现单元REG4输出高电平，第二数据保存单元REG3、高电平保持加法单元ADD3和第二计算结果选择单元MUX2配合进行数据的计算、选择与中间值保持，第二输出电平判断单元判断当前是否应结束高电平输出，并由第二脉冲实现单元REG4实现。
Claims (4)
1.一种脉冲生成装置，其特征在于：由脉冲生成和占空比调制两部分组成，其中：脉冲生成部分包含第一数据保存单元、第一脉冲实现单元、低电平加法单元、高电平加法单元、第一输出电平判断单元、第一计算结果选择单元；占空比调制部分包含第二数据保存单元、第二脉冲实现单元、高电平保持加法单元，第二输出电平判断单元、第二计算结果选择单元；系统时钟信号(SCLK)和复位信号(RST)分别接第一数据保存单元、第二数据保存单元、第一脉冲实现单元、第二脉冲实现单元的输入端，输出使能信号(OE)分别连接到第一计算结果选择单元和第一输出电平判断单元的输入端，频率参数(FP)连接到低电平加法单元、高电平加法单元和高电平保持加法单元的输入端，倍率参数(MP)连接到第一输出电平判断单元和高电平加法单元的输入端，占空比参数(DRP)连接到第二输出电平判断单元的输入端，脉冲生成部分中第一脉冲实现单元输出端的短脉冲信号(SP)接至占空比调制部分中的第二输出电平判断单元，第二脉冲实现单元作为输出端发出脉冲输出(PO)。
2.按权利要求1所述脉冲生成装置，其特征在于：第一输出电平判断单元包括第一比较器(CMP1)及第三与门(U3)，第一比较器(CMP1)输入为第一数据保存单元(REG1)和倍率参数(MP)，输出信号与输出使能信号(OE)一同送至第三与门(U3)，第三与门(U3)输出接至第一脉冲实现单元(REG2)。
3.按权利要求1所述脉冲生成装置，其特征在于：所述第一计算结果选择单元包括第一多路选择器MUX1、第一与门U1及第二与门U2，第一与门U1、第二与门U2的输入信号来自第一输出电平判断单元的输出信号及输出使能信号OE，第一与门U1、第二与门U2的输出信号接至第一多路选择器(MUX1)，第一多路选择器(MUX1)与第一数据保存单元(REG1)输入端相连。
4.按权利要求1所述脉冲生成装置，其特征在于：所述第二输出电平判断单元包括第二比较器(CMP2)、第四与门U4及或门(U5)，第二比较器(CMP2)输入为第二数据保存单元(REG3)和占空比参数(DRP)，输出信号与或门(U5)输出信号一同送至第四与门(U4)，第四与门(U4)输出与第二脉冲实现单元(REG4)相连，或门(U5)输入信号为脉冲输出(PO)及短脉冲信号(SP)。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100512003C (zh) * | 2005-11-02 | 2009-07-08 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种频率与占空比可变的脉冲生成装置 |
| CN102970006A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-03-13 | 常州工学院 | 用于高频窄脉冲电解加工电源的信号产生方法 |
| CN110231600A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-13 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 一种脉冲整形方法及脉冲整形电路 |
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2005
- 2005-11-02 CN CN 200520093116 patent/CN2836339Y/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN110231600A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-13 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 一种脉冲整形方法及脉冲整形电路 |
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