PSoC在光纤陀螺脉冲输出采集中的应用
3．2 脉冲采集部分
脉冲采集模块由定时器模块和计数器模块组成。PSoC芯片嵌入了强大的定时器功能模块。它拥有8位、16位、24位和32位可编程递减定时器。通过对定时器模块编程，用户可实现多种工作方式的定时器功能。PSoC的定时器模块由1个周期寄存器、1个同步递减计数器和1个捕获比较寄存器组成，结构如图3所示，每个寄存器大小都是1个字节。当定时器不工作时，向周期寄存器(Period Register)写入一个周期值。当定时器工作时，周期值会被自动从周期寄存器中载入到递减计数器(Down Counter)中，随后，计数器将会执行递减计数操作直到0。在下一个时钟上升沿，周期值将会被重新载入，紧接着继续计数。递减计数器模块主要的功能是输出信号，它可以被配置成全时钟循环或者半时钟循环。定时器具有定时、比较和捕获比较3种功能。本系统中运用其定时功能。原理如下：将系统的数字时钟或其他输入信号作为Clock，通过设置Period值即可获得相应的定时间隔，定时间隔T=(Period+1)／fClock。当递减计数器值减为0时，定时器时间到，此时Terminal Counter Out将输出一个高电平脉冲，若设置了中断，则将产生定时器中断。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/162307.htm
定时器的核心是一个递减计数的计数器，计数器功能模块和定时器功能模块具有相同的结构，都包含1个周期寄存器、1个同步递减计数器和1个捕获比较寄存器。两者的功能模块主要有如下的区别：
1)计数器的数据输入是一个计数器的使能位而不是一个捕获输入，计数器不能用作异步捕获，当计数器被使能工作时，数据寄存器不能执行读操作；
2)比较器输出作为计数器的主输出，而计数器终止输出是作为辅助输出；
3)计数终止输出只能是全周期输出。
本系统中运用计数器的计数功能，其原理是：将光纤陀螺仪脉冲输出信号作为Clock输入，预先设定一个Period数值，通过读取减数计数器DR0数值的变化获得输入信号的计数值，计数值C=Period-DR0。
3. 3 显示器件的选择
PSoC集成开发环境(IDE)PSoC Designer5．O中有LCD、LED、LED7SEG等显示器件。由于LCD功耗低、寿命长、价格低、接口控制方便、使用灵活等诸多优点，本系统选用LCD显示器件。通常液晶显示器LCD可分为两大类，一类是点阵型，另一类是字符型。点阵型液晶通常面积较大，可以显示图形；而字符型液晶显示模块专用于显示字母、数字和一些简单图形，面积相对较小，简单易控制且成本较低。本系统只需显示一定时间里的脉冲数，故选用了字符型液晶显示器1602，它可实现两行16个字符的显示。
3．4 PSoC内部硬件搭建
在集成开发环境(IDE)PSoC Designer5．0的器件编辑器中，可实现硬件模块的搭建。本系统只用到了PSoC芯片内部的1个8位定时器、1个16位计数器和1块LCD用户模块。
8位定时器产生1 ms的方波信号，接在16位定时器的使能端，用于控制定时器对光纤陀螺脉冲信号计数，最终的采集结果在液晶显示器LCD上显示。PSoC内部硬件搭建如图4所示。
4 软件设计
系统首先用8位定时器Timer8通过中断方式产生准确时间，而后调用计数子程序对光纤陀螺脉冲输出进行计数，最后调用显示子程序将采样结果在LCD上显示出来。其软件流程如下图5所示。
需要注意的是，在定时器最终计数结束后的下一个系统时钟周期，定时器会自动重新加载计数初值。所以要在此之前读取计数器的计数值。此操作可以通过定时器的中断程序来实现。
5 测试结果
将应用层代码下载到PSoC程序下载软件环境PSoCProgrammer3．06中。进行仿真。本系统选用南京盛普仪器科技有限公司生产的SP1641D型函数信号发生器来模拟光纤陀螺的脉冲输出信号，测试周期为1 s，测试数据如表1所示。
由表1可看出，本测试系统能够精确测量频率范围在0．1Hz～1MHz之间的光纤陀螺脉冲输出，并且误差小于万分之一，满足了实际的测试需求。
6 结束语
本设计以PSoC芯片CY29666-24PVXI为核心，完成了光纤陀螺脉冲输出的高精度采集。测试范围能够达到0．1Hz～1 MHz，误差小于万分之一。该设计电路简单、集成度高、性能稳定、抗干扰能力强、价格低廉、且可靠性高，充分体现了PSoC芯片的优点，在对光纤陀螺进行测试，提高光纤陀螺精度方面，有较大的价值。
干涉仪相关文章:干涉仪原理
评论