[發(fā)明專利]一種基于FPGA的定時器裝置

在審

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• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN105759665A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王棟;連仲勛;楊鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西培元電子科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于FPGA的三相伺服電機。

背景技術(shù)

定時器裝有時段或時刻控制機構(gòu)的開關(guān)裝置。它有一個頻率穩(wěn)定的振蕩源,通過齒輪傳動或集成電路分頻計數(shù),當(dāng)將時間累加到預(yù)置數(shù)值時，或指示到預(yù)置的時刻處，定時器即發(fā)送信號控制執(zhí)行機構(gòu)。

定時器按結(jié)構(gòu)可分為機械式、電動式和電子式3類。

機械式定時器：以發(fā)條為原動力，用擒縱調(diào)速器控制走時精度，通過齒輪傳動和凸輪，按時間控制機構(gòu)預(yù)置的時段操縱執(zhí)行機構(gòu)動作。計時精度要求不高的定時器(如風(fēng)扇定時器、洗衣機定時器、廚房用定時器、照相暗房用定時器、電視機控制用定時器、電燈開關(guān)定時器)，一般采用無固有振動周期的調(diào)速器。這些定時器都是在手動上發(fā)條的同時預(yù)置時限，定時精度不高，但結(jié)構(gòu)簡單,使用方便。計時精度要求高、定時范圍在3～12小時的定時器，一般采用擺輪游絲調(diào)速器。

電動式定時器：用交流同步電動機或石英步進電機驅(qū)動，通過齒輪傳動和凸輪簧片觸點機構(gòu)，按預(yù)置的時段或時刻控制執(zhí)行機構(gòu)。其中短時段控制的電動式定時器可用于程序控制式洗衣機、洗碗機、微波爐、烘箱及時間繼電器等長時段電動式定時器是一種24小時或7天程序控制的開關(guān)裝置，可預(yù)置開關(guān)動作多次，最短時間控制間隔一般為15分鐘，可用于用戶用電情況監(jiān)控、照明控制、實驗室裝置控制、空調(diào)器控制和自動生產(chǎn)線上某些設(shè)備的定時控制等。

電子式定時器：利用石英振蕩器或民用交流電的標(biāo)準(zhǔn)頻率,經(jīng)過分頻計數(shù)組成時間累加器或數(shù)字鐘,按照預(yù)置的時間編碼輸出控制信號。這種定時器走時精確，時間設(shè)定沒有誤差,定時精度高,控制程序多。其中長時段定時器最小控制時段一般為1分鐘,配上微處理器后能精確地編制一年的時間程序，組成多路可編程序的定時器。電子式定時器在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，它也是節(jié)約能源管理中一種有效的技術(shù)措施。電子定時器類的電子定時開關(guān)鐘，可用于按高、平、低峰用電收取不同電費制度的場合，它將一天內(nèi)的用電高峰、平峰、低谷時間在定時開關(guān)中設(shè)定,并分別接通3種電表進行計費。電子式定時器在科學(xué)實驗中和在微波爐、電飯鍋、洗衣機等電器中也有使用。

然而，現(xiàn)有的電子式定時器有以下缺點：

1)、無論某個定時器在用戶程序中是否被使用，在定時器判斷處理程序中都需要對每個定時器的工作狀態(tài)進行一次判斷，對已啟動定時工作的定時器每次執(zhí)行定時器判斷處理程序還需要執(zhí)行一次計數(shù)，一次判斷，一次狀態(tài)設(shè)置指令；

2)、應(yīng)用基準(zhǔn)定時器的定時中斷方法，CPU響應(yīng)和退出基準(zhǔn)定時器中斷服務(wù)程序占用CPU運行時間；第四種方式的查詢方法雖然不需要響應(yīng)和退出中斷操作，但系統(tǒng)程序循環(huán)一次需要查詢和判斷一次；定時基準(zhǔn)時間越小，比如1ms定時器系統(tǒng)的定時器越多，將占用CPU運行時間越長，對其它程序模塊的執(zhí)行速度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，定時精度不高；

3)、現(xiàn)有技術(shù)中采用微處理器外擴專用定時器芯片，所需的定時器越多，外擴專用定時器芯片就越多，電路規(guī)模就越大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的電子式定時器采用的系統(tǒng)的控制器和單片機由于集成度高，使其成本偏高，同時由于采用芯片的引腳較多，實物硬件電路板布線復(fù)雜，加重了電路設(shè)計和實際焊接的工作。

為此，本發(fā)明提供了一種基于FPGA的定時器裝置，其包括定時器裝置，所述定時器裝置以微處理器為控制中心，以FPGA為定時模塊，包括微處理器、FPGA定時器模塊、微控制器；所述微處理器輸出端與FPGA定時器模塊輸入端電連接；所述微控制器輸出端與FPGA定時器模塊輸入端電連接，所述FPGA定時器模塊輸出端分別與微處理器輸入端和微控制器輸入端電連接。

所述FPGA定時器模塊還包括時鐘脈沖信號發(fā)生器、定時單元存儲器和定時單元；所述時鐘脈沖信號發(fā)生器輸出端與FPGA定時器模塊輸入端電連接，所述定時單元存儲器輸出端與FPGA定時器模塊輸入端電連接，所述定時單元輸出端與FPGA定時器模塊輸入端電連接。

所述定時器裝置還包括外部電源接入模塊，所述外部電源接入模塊輸出端分別與微處理器輸入端、FPGA定時器模塊輸入端和微控制器輸入端電連接。

所述定時器裝置還包括復(fù)位電路和人機交互電路；所述復(fù)位電路輸入端和人機交互電路輸入端分別與外部電源接入模塊輸出端電連接；所述復(fù)位電路輸出端與微處理器輸入端電連接；所述人機交互電路輸出端與微控制器輸入端電連接。