專利名稱：低功耗soc兩相正交信號計數(shù)器的制作方法
技術領域：
低功耗SOC兩相正交信號計數(shù)器屬于測量領域，目前主要應用是和各種光柵傳感器相結合，測量物體的位移和旋轉角度或轉速大小。
背景技術：
目前完成同樣功能的裝置有兩類一類是基于PC的插卡，將其插到計算機的ISA或PCI插槽上，借助計算機方可工作；另一類無需借助計算機，本身獨立完成信號處理和顯示功能。本發(fā)明屬于后者。
目前第二類裝置一般由信號輸入接口、細分電路、辨向電路、計數(shù)電路、單片機、顯示電路幾部分組成。被測幾何量通過傳感器轉變?yōu)閮上嗾浑娦盘?以下簡稱為信號)，該信號經(jīng)信號輸入接口傳至細分電路，對信號進行精度的提高，并將細分后的信號傳入復雜辨向電路，通過對信號特征的判別，判斷出被測幾何量的運動方向，計數(shù)電路分別針對被測幾何量的運動方向完成增或減的計算，并將計算結果送入單片機。由單片機完成將計算結果反轉換成被測幾何量的處理，并發(fā)送至顯示電路進行顯示。
可以看出在同類產(chǎn)品中，從傳感器到單片機，其間經(jīng)過了三個的復雜外圍電路，器件很多，能耗較大，因此極大的降低了信號的處理速度，使測量精度也受到了限制，且增加了成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服同類裝置的電路體積大、外圍電路元件多，信號處理速度低，能耗大等缺點，采用了性能良好的單片機，利用軟件實現(xiàn)原有裝置硬件電路實現(xiàn)的功能。
低功耗SOC兩相正交信號計數(shù)器，包含液晶顯示器板、鍵盤板和SOC板，其中液晶顯示器板包含液晶顯示器7和接口14，其中液晶顯示器7分別通過數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息接收端口傳輸數(shù)據(jù)/命令信息、接收控制信息；接口14分別通過數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息發(fā)送端口與液晶顯示器7的數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息接收端口連接，傳輸數(shù)據(jù)/命令信息、發(fā)送控制信息；分別通過數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息接收端口傳輸數(shù)據(jù)/命令信息、接收控制信息；鍵盤板包含鍵盤9和接口15，其中鍵盤9分別通過按鍵信息發(fā)送端口、鍵盤使能接收端發(fā)送按鍵信息、接收鍵盤使能信號；接口15分別通過按鍵信息接收端口、鍵盤使能發(fā)送端與鍵盤9的按鍵信息發(fā)送端口、鍵盤使能接收端連接，接收按鍵信息、發(fā)送鍵盤使能信號；分別通過按鍵信息發(fā)送端口、鍵盤使能接收端發(fā)送按鍵信息、接收鍵盤使能信號；SOC板包含接口12、接口13和信號輸入接口11，其中
接口12分別通過數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息發(fā)送端口與液晶顯示器板中接口14的數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息接收端口連接，傳輸數(shù)據(jù)/命令信息、發(fā)送控制信息；分別通過數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息接收端口傳輸數(shù)據(jù)/命令信息、接收控制信息；接口13分別通過按鍵信息接收端口、鍵盤使能發(fā)送端與鍵盤板中接口15的按鍵信息發(fā)送端口、鍵盤使能接收端連接，接收按鍵信息、發(fā)送鍵盤使能信號；分別通過按鍵信息發(fā)送端口、鍵盤使能接收端發(fā)送按鍵信息、接收鍵盤使能信號；信號輸入接口11通過兩相正交信號輸入端與外圍傳感器的兩相正交信號輸出端連接，接收兩相正交信號；通過兩相正交信號輸出端發(fā)送兩相正交信號；其特征在于還包括單片機5；單片機5分別通過數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息發(fā)送端口與接口12的數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息接收端口連接，傳輸數(shù)據(jù)/命令信息、發(fā)送控制信息；分別通過按鍵信息接收端口、鍵盤使能發(fā)送端與接口13的按鍵信息發(fā)送端口、鍵盤使能接收端連接，接收按鍵信息、發(fā)送鍵盤使能信號；通過兩相正交信號輸入端與信號輸入端口11的兩相正交信號輸出端連接，接收兩相正交信號。
所述低功耗SOC兩相正交信號計數(shù)器，其特征在于SOC板中單片機5的兩相正交信號輸入端具有中斷請求功能。
所述低功耗SOC兩相正交信號計數(shù)器，其特征在于SOC板中單片機5的兩相正交信號輸入端通過所接收信號的上升沿和下降沿觸發(fā)中斷。
本發(fā)明利用性能強大的單片機配以極少數(shù)外圍元件組成的SOC板來代替?zhèn)鹘y(tǒng)單片機和復雜外圍電路，利用單個芯片完成所有功能，電路結構簡單，外圍元件用量很少，功耗比現(xiàn)有裝置低很多，同時又由于單片機本身低功耗，整體可以降低功耗至現(xiàn)有裝置的數(shù)十分之一；根據(jù)統(tǒng)計學原理，現(xiàn)有裝置復雜的結構和多個元件導致其故障率同本發(fā)明相比增加了至少數(shù)十倍；本發(fā)明的信號計數(shù)處理速度可達130KHz，而且全部成本僅需數(shù)十元。與同類產(chǎn)品相比，有以下優(yōu)勢結構緊湊、精密集成電路設計，成本低、耗電省、速度快，抗干擾能力強，無誤操作；采用可拆卸式，方便使用。


圖1現(xiàn)有裝置結構框圖，其中11、信號輸入接口，2、細分電路，3、辨向電路，4、計數(shù)電路，5、單片機，6、顯示電路，7、液晶顯示器；圖2本發(fā)明結構示意圖，其中8、簡單外圍元件，9、鍵盤；圖3本發(fā)明原理框圖，其中12，13，14，15，均為接口；圖4系統(tǒng)程序流程圖；圖5鍵盤中斷處理程序流程圖；
圖6兩相正交信號中斷處理程序流程圖。
具體實施例方式低功耗SOC兩相正交信號計數(shù)器，包含液晶顯示器板、鍵盤板和SOC板，其中液晶顯示器板包含液晶顯示器7和接口14，鍵盤板包含鍵盤9和接口15，SOC板包含接口12、接口13、信號輸入接口11、簡單外圍元件8和單片機5。
在本實施例中，單片機5采用TI公司的MSP430系列單片機，具體型號為MSP430F135。液晶顯示器7采用長沙太陽人電子有限公司的SMG12864C。鍵盤9采用通用的4×5鍵盤。
系統(tǒng)開始工作時，首先進行系統(tǒng)初始化，對各個器件進行必要的設置，打開鍵盤中斷使能和兩相正交信號中斷使能，并在液晶顯示器7上顯示相應的信息，隨即進入空閑狀態(tài)。
當有鍵按下時，系統(tǒng)響應鍵盤中斷請求，進入鍵盤中斷處理程序，讀取按鍵的鍵值，根據(jù)系統(tǒng)當前的狀態(tài)進行處理，并在液晶顯示器7上對相應的處理結果進行顯示。完成以上操作后，退出鍵盤中斷處理程序，繼續(xù)進入空閑狀態(tài)。
當有兩相正交信號輸入時，系統(tǒng)響應兩相正交信號中斷請求，進入兩相正交信號中斷程序，通過對兩相正交信號特征的判別，判斷出被測幾何量的運動方向，同時進行計數(shù)，以記錄運動位移，再將計數(shù)結果轉換成被測幾何量的物理結果，在液晶顯示器7上顯示，最后退出兩相正交信號中斷程序，繼續(xù)進入空閑狀態(tài)。
簡單外圍元件8提供系統(tǒng)運行所需的濾波、減噪、振蕩、分壓、檢查電池、復位功能。
本發(fā)明利用軟件實現(xiàn)了傳統(tǒng)裝置中硬件細分電路、辨向電路和記數(shù)電路實現(xiàn)的功能，降低了功耗。在軟件編制中，為了降低功耗，對系統(tǒng)不同的功能選擇不同的頻率，如，對系統(tǒng)實時時鐘，選擇低頻；對系統(tǒng)運行部分，則選擇高頻，提高本裝置的信號處理速度。另外，本發(fā)明選擇性能優(yōu)良的液晶顯示器，在不用背光的情況下，白天可清楚顯示各種工作信息；在夜間，工作環(huán)境中的日光燈照明，可以清晰閱讀顯示內容，使功耗下降顯著；如果，夜間緊急情況，周圍無任何光線，可以打開背光燈，清晰顯示光柵內容。比傳統(tǒng)裝置節(jié)能顯著，延長了電池的使用壽命，有利于環(huán)保。當光柵檢測信號時，本發(fā)明I/O口有觸發(fā)中斷，喚醒CPU使其處于運行狀態(tài)，快速處理數(shù)據(jù)；當無中斷發(fā)生時，本發(fā)明的CPU處于閑置狀態(tài)，可節(jié)約功耗。在軟件算法中，采用了節(jié)約內存，提高運算速度的排序、查找等優(yōu)化算法，使本發(fā)明顯示速度比同期裝置高。由于采用系統(tǒng)級降低功耗的方法，使每一環(huán)節(jié)都經(jīng)過優(yōu)化處理，再加上單片機本身的低功耗，整體可以降低功耗至現(xiàn)有裝置的數(shù)十分之一。本發(fā)明不僅功耗小，其體積也比現(xiàn)有裝置大大減小，便于攜帶和運輸，上電后，經(jīng)選擇即可運行，界面友好。
權利要求
1.低功耗SOC兩相正交信號計數(shù)器，包含液晶顯示器板、鍵盤板和SOC板，其中液晶顯示器板包含液晶顯示器(7)和接口(14)，其中液晶顯示器(7)分別通過數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息接收端口傳輸數(shù)據(jù)/命令信息、接收控制信息；接口(14)分別通過數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息發(fā)送端口與液晶顯示器(7)的數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息接收端口連接，傳輸數(shù)據(jù)/命令信息、發(fā)送控制信息；分別通過數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息接收端口傳輸數(shù)據(jù)/命令信息、接收控制信息；鍵盤板包含鍵盤(9)和接口(15)，其中鍵盤(9)分別通過按鍵信息發(fā)送端口、鍵盤使能接收端發(fā)送按鍵信息、接收鍵盤使能信號；接口(15)分別通過按鍵信息接收端口、鍵盤使能發(fā)送端與鍵盤(9)的按鍵信息發(fā)送端口、鍵盤使能接收端連接，接收按鍵信息、發(fā)送鍵盤使能信號；分別通過按鍵信息發(fā)送端口、鍵盤使能接收端發(fā)送按鍵信息、接收鍵盤使能信號；SOC板包含接口(12)、接口(13)和信號輸入接口(11)，其中接口(12)分別通過數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息發(fā)送端口與液晶顯示器板中接口(14)的數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息接收端口連接，傳輸數(shù)據(jù)/命令信息、發(fā)送控制信息；分別通過數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息接收端口傳輸數(shù)據(jù)/命令信息、接收控制信息；接口(13)分別通過按鍵信息接收端口、鍵盤使能發(fā)送端與鍵盤板中接口(15)的按鍵信息發(fā)送端口、鍵盤使能接收端連接，接收按鍵信息、發(fā)送鍵盤使能信號；分別通過按鍵信息發(fā)送端口、鍵盤使能接收端發(fā)送按鍵信息、接收鍵盤使能信號；信號輸入接口(11)通過兩相正交信號輸入端與外圍傳感器的兩相正交信號輸出端連接，接收兩相正交信號；通過兩相正交信號輸出端發(fā)送兩相正交信號；其特征在于還包括單片機(5)；單片機(5)分別通過數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息發(fā)送端口與接口(12)的數(shù)據(jù)/命令端口、控制信息接收端口連接，傳輸數(shù)據(jù)/命令信息、發(fā)送控制信息；分別通過按鍵信息接收端口、鍵盤使能發(fā)送端與接口(13)的按鍵信息發(fā)送端口、鍵盤使能接收端連接，接收按鍵信息、發(fā)送鍵盤使能信號；通過兩相正交信號輸入端與信號輸入端口(11)的兩相正交信號輸出端連接，接收兩相正交信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的低功耗SOC兩相正交信號計數(shù)器，其特征在于SOC板中單片機(5)的兩相正交信號輸入端具有中斷請求功能。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的低功耗SOC兩相正交信號計數(shù)器，其特征在于SOC板中單片機(5)的兩相正交信號輸入端通過所接收信號的上升沿和下降沿觸發(fā)中斷。
全文摘要
低功耗SOC兩相正交信號計數(shù)器屬于測量領域，目前主要應用是和各種光柵傳感器相結合，測量物體的位移和旋轉角度或轉速大小。它包含液晶顯示器板、鍵盤板和SOC板；SOC板包含單片機；單片機通過接口與液晶顯示器板中的液晶顯示器連接，傳輸數(shù)據(jù)/命令信息和控制信息；通過接口與鍵盤板中的鍵盤連接，接收按鍵信息并發(fā)送鍵盤使能信號；通過兩相正交信號接口接收兩相正交信號，進行處理后，轉換成被測幾何量的測量結果并顯示。單片機中的兩相正交信號輸入端具有中斷請求功能，且通過所接收信號的上升沿和下降沿均可觸發(fā)中斷。本發(fā)明結構緊湊、精密集成電路設計，成本低、耗電省、速度快，抗干擾能力強，無誤操作，使用方便。
文檔編號G06F3/00GK1804553SQ20061000205
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月24日 優(yōu)先權日2006年1月24日
發(fā)明者鄭立評, 侯立剛, 耿淑琴, 張健, 吳武臣 申請人:北京工業(yè)大學