电动舵机用单芯片数字控制器及单双极调制输出控制方法

摘要

本发明涉及一种电动舵机用单芯片数字控制器，它包括控制量输入逻辑电路、状态检测逻辑电路、将控制量M转换为正向驱动脉冲宽度P或/和反向驱动脉冲宽度N输出的算术运算逻辑电路、用于接收控制寄存器的控制信息以及状态检测逻辑电路的输出信号并根据算术逻辑运算电路输出的脉冲宽度值P和N以输出相应的PWM波形信号的脉宽调制逻辑电路，所述的控制量输入逻辑电路、状态检测逻辑电路、算术运算逻辑电路以及脉宽调制逻辑电路集成在同一芯片上。由于采用单芯片集成，系统结构较简单，满足小型化飞行器舵机控制系统的应用需求。在使用过程中，可根据电动舵机对精度和功耗的双重需求调节输出模式，提高了舵机控制器的控制效率和灵活性。

主权项

1.一种电动舵机用单芯片数字控制器，其用于输出至少一路PWM脉宽调制信号以驱动电动舵机工作，它包括：控制量输入逻辑电路，所述的控制量输入逻辑电路包括至少一个通道控制量寄存器、死区寄存器、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储相应通道正向舵机输出脉冲占空比和反向舵机输出脉冲占空比所对应的控制量M；所述的死区寄存器和周期寄存器分别存储死区时间D和周期T信息；所述的控制寄存器用于存储各通道关闭使能信号、触发信号、单双极工作模式以配置整个控制器工作的控制信息；状态检测逻辑电路，其主要用于接收各通道控制量寄存器中的控制量数据，并对接收的控制量数据是否在预设范围内进行判断，若接收的控制量不在预设范围内，所述的状态检测逻辑电路将自动调整控制量至预设范围内，并输出运算控制信号和运算加载信号；算术运算逻辑电路，其由乘法器、加法器、移位器构成，所述的算术运算逻辑电路用于将控制量M转换为正向驱动脉冲宽度P或/和反向驱动脉冲宽度N输出；脉宽调制逻辑电路，由至少一个脉宽调制通道组成，其接收控制寄存器的控制信息以及状态检测逻辑电路的输出信号，并根据算术运算逻辑电路输出的脉冲宽度值P和N，输出相应的PWM波形信号；所述的控制量输入逻辑电路、状态检测逻辑电路、算术运算逻辑电路以及脉宽调制逻辑电路集成在同一芯片上，该芯片具有用于接收与控制量输入逻辑电路的相应寄存器相对应的输入引脚以及与脉宽调制逻辑电路PWM波形信号输出相对应的输出引脚；所述的状态检测逻辑电路控制量预设范围在40～4000之间，若输入的控制量M小于40，该电路将控制量设置成值40输出；若输入的控制量M大于4000，该电路将控制量设置成值4000输出；上述40～4000的预设范围中，当输入控制量M在40～2000之间，为反向舵机驱动输出，所述的反向舵机驱动输出定义为在一个周期内，正向舵机驱动脉冲宽度P小于反向舵机驱动脉冲宽度N；当输入控制量M在2000～4000之间，为正向舵机驱动输出，所述的正向舵机驱动输出定义为在一个周期内，正向舵机驱动脉冲宽度P大于反向舵机驱动脉冲宽度N； 所述的算术运算逻辑电路根据输入控制量M、死区时间D、周期T以及工作模式信息，进行P脉冲宽度与N脉冲宽度的转换方式为：在双极工作模式下，当输入控制量在40≤M＜2000时，P脉冲宽度为N脉冲宽度当输入控制量M＝2000时，P脉冲宽度为50％T-D、N脉冲宽度50％T-D；当输入控制量2000＜M ≤4000时，P脉冲宽度为N脉冲宽度在单极工作模式下，当输入控制量40≤M＜2000时，P脉冲宽度为0％T、N脉冲宽度当输入控制量M＝2000时，P脉冲宽度为0％T、N脉冲宽度0％T；当输入控制量2000＜M≤4000时，P脉冲宽度为N脉冲宽度0％T。