[發明專利]電動舵機用單芯片數字控制器及單雙極調制輸出控制方法

有效

• 申請號: 201010524193.2
• 申請日: 2010-10-29
• 公開（公告）號: CN102053570A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 謝斌;余向陽;王麗麗;徐叔喜
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業集團第二一四研究所蘇州研發中心
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛

1.一種電動舵機用單芯片數字控制器，其用于輸出至少一路PWM脈寬調制信號以驅動電動舵機工作，它包括：

控制量輸入邏輯電路，所述的控制輸入邏輯電路包括至少一個通道控制量寄存器、死區寄存器、周期寄存器和控制寄存器，所述的通道控制量寄存器用于存儲相應通道正向舵機輸出脈沖占空比和反向舵機輸出脈沖占空比所對應的控制量M；所述的死區寄存器和周期寄存器分別存儲死區時間D和周期T信息；所述的控制寄存器用于存儲各通道關閉使能信號、觸發信號、單雙極工作模式等配置整個控制器工作的控制信息；

狀態檢測邏輯電路，其主要用于接收各通道控制寄存器中的控制量數據，并對接收的控制量數據是否在預設范圍內進行判斷，若接收的控制量不在預設范圍內，所述的狀態檢測邏輯電路將自動調整控制量至預設范圍內，并輸出運算控制信號和運算加載信號；

算術運算邏輯電路，其由乘法器、加法器、移位器構成，所述的算術運算邏輯電路用于將控制量M轉換為正向驅動脈沖寬度P或/和反向驅動脈沖寬度N輸出；

脈寬調制邏輯電路，由至少一個脈寬調制通道組成，其接收控制寄存器的控制信息以及狀態檢測邏輯電路的輸出信號，并根據算術邏輯運算電路輸出的脈沖寬度值P和N，輸出相應的PWM波形信號；

所述的控制量輸入邏輯電路、狀態檢測邏輯電路、算術運算邏輯電路以及脈寬調制邏輯電路集成在同一芯片上，該芯片具有用于接收與控制量輸入邏輯電路的相應寄存器相對應的輸入引腳以及與脈寬調制邏輯電路PWM波形信號輸出相對應的輸出引腳。

2.根據權利要求1所述的電動舵機用單芯片數字控制器，其特征在于：所述的控制量輸入邏輯電路還包括與各控制量寄存器相連接的多路選擇器，所述的多路選擇器接收狀態檢測邏輯電路輸出的運算控制信號輸出相應通道的控制量至算術運算邏輯電路中。

3.根據權利要求1所述的電動舵機用單芯片數字控制器，其特征在于：所述的狀態檢測邏輯電路控制量預設范圍在40～4000之間，若輸入的控制量M小于40，該電路將控制量設置成值40輸出；若輸入的控制量M大于4000，該電路將控制量設置成值4000輸出。

4.根據權利要求3所述的電動舵機用單芯片數字控制器，其特征在于：上述40～4000的預設范圍中，當輸入控制量M在40～2000之間，為反向舵機驅動輸出，所述的反向舵機驅動輸出定義為在一個周期內，正向舵機驅動脈沖寬度P小于反向舵機驅動脈沖寬度N；當輸入控制量M在2000～4000之間，為正向舵機驅動輸出，所述的正向舵機驅動輸出定義為在一個周期內，正向舵機驅動脈沖寬度P大于反向舵機驅動脈沖寬度N。

5.根據權利要求4所述的電動舵機用單芯片數字控制器，其特征在于：所述的算術運算邏輯電路根據輸入控制量M、死區D、周期T以及工作模式信息，進行P脈沖寬度與N脈沖寬度的轉換方式為：在雙極工作模式下，當輸入控制量在40≤M＜2000時，P脈沖寬度為N脈沖寬度當輸入控制量M＝2000時，P脈沖寬度為50％T-D、N脈沖寬度50％T-D；當輸入控制量2000＜M≤4000時，P脈沖寬度為2000＜M≤4000、N脈沖寬度在單極工作模式下，當輸入控制量40≤M＜2000時，P脈沖寬度為0％T、N脈沖寬度當輸入控制量M＝2000時，P脈沖寬度為0％T、N脈沖寬度0％T；當輸入控制量2000＜M≤4000時，P脈沖寬度為N脈沖寬度0％T。

6.根據權利要求5所述的電動舵機用單芯片數字控制器，其特征在于：所述的輸入控制量M與輸出占空比C的關系式為：M＝2000+2000×C，根據需要的占空比計算輸入控制量M。

7.根據權利要求1所述的電動舵機用單芯片數字控制器，其特征在于：所述的脈寬調制邏輯電路由正反向脈沖寬度寄存器、緩存器、計數緩存器、計數器、狀態機和輸出控制電路組成，所述的算術運算邏輯電路將輸入控制量M轉化為P、N、D計數值后寫入相應的正反向脈沖寬度寄存器，在狀態檢測邏輯電路沒有錯誤中斷信號的情況下被載入緩存器中，所述緩存器的數據在每個輸出周期開始被載入計數緩存器，計數緩存器的值在下個時鐘信號的到來寫入計數器，計數器分別對P、N、D控制量計數，每完成一次計數將產生一個脈沖信號控制狀態機進行狀態跳轉，輸出控制電路根據狀態機的狀態輸出相應的調制波形。