УСО для вывода данных с преобразованием из дискретной формы в дискретную

УСО такого типа рассмотрим на примере преобразователя "код — длительность импульса", используемого для формирования управляющего сигнала для импульсного усилителя мощности при использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для управления электродвигателем.

Управляющий сигнал в случае ШИМ представляет собой последовательность импульсов, следующих с заданной частотой (период следования импульсов обозначим ). Длина импульса является переменной и изменяется от 0 (нет импульса) до (импульс занимает весь период). Отношение , выраженное в процентах, называется скважностью:

Именно изменение скважности обеспечивает управление двигателем. Следовательно, наше УСО должно формировать последовательность импульсов, следующих через заданный интервал и имеющих изменяемую скважность (конкретное значение скважности задается МП в качестве входного параметра для УСО).

Построение УСО будем проводить на базе программируемого таймера (рис. 1).

Рис. 1.

Схема включения программируемого таймера обеспечивает доступ к нему на этапе программирования для занесения в его внутренние регистры информации, необходимой для настройки на заданный режим работы (в частности — начальных значений счетчиков).

Для формирования импульсов ШИМ используются два канала таймера. Временная диаграмма работы каналов приведена на рис. 2.

Рис. 2.

Канал 1 обеспечивает формирование на выходе OUT0 одиночных импульсов с периодом , где — частота тактовых импульсов, подаваемых на вход CLK0 таймера. Период следования этих импульсов равен заданному периоду следования импульсов ШИМ. Импульсы подаются на вход разрешения счета второго канала таймера. Передний фронт каждого такого импульса запускает счет в канале 2. Канал 2 работает в режиме генерации импульсов заданной длительности. То есть длительность импульсов на выходе второго канала OUT1 равна , где – частота тактовых импульсов, подаваемых на вход CLK2 таймера.

Выходом УСО будет являться выход второго канала таймера OUT1.

Таким образом, канал 1 определяет период следования импульсов ШИМ, канал 2 — их длительность. Период следования (частота) ШИМ задается путем программирования канала 1 (занесения в его счетчик соответствующего начального значения).

Скважность получающихся импульсов ШИМ:

Из формулы видно, что изменение скважности обеспечивается путем изменения от 0 до . То есть числовое значение, которое должно быть преобразовано в УСО в скважность импульсов ШИМ, заносится в программируемый таймер в качестве начального значения счетчика канала 2.

Так как занесение данных во внутренние регистры таймера возможно в любой момент, в данном УСО используется синхронный метод взаимодействия с ведущим устройством — запись данных производится МП без какой-либо проверки готовности УСО.