專利名稱：脈沖信號發生裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種脈沖發生裝置，這種脈沖發生裝置在一具有規定頻率的信號的周期內輸出一預定數目的脈沖，作為用于視頻控制的垂直同步信號。
考慮在具有如
圖14所示固定周期的信號S1的一個周期內產生具有固定數目振蕩脈沖的脈沖信號。在脈沖信號S2要根據具有如圖中所示固定周期的信號S1來輸出，通過下面的計算表達式(1)可得到將要輸出的脈沖周期(占空比50％)
在這個公式中，T1代表信號S1的周期，Np代表在信號S1的一個周期內輸出的脈沖信號S2的脈沖數。
例如，假定信號S1的周期是10ms，而在信號S1的一個周期內脈沖信號S2的脈沖數為4，一個脈沖的一半周期時間表示如下10ms4×2=1.25ms---(2)]]>下面說明在上述固定周期信號一個的周期內控制脈沖信號脈沖數的程序操作。在這種情況下，脈沖信號通過在固定周期信號的邊沿執行的外部中斷處理和每半個脈沖信號周期開始的定時器中斷處理而輸出。
圖15是顯示用于本操作實例的具體硬件結構的方框圖。圖15中所示的脈沖信號發生裝置1500包括一分時電路1501，用于將外部振蕩器1510振蕩產生的時鐘信號分頻；一定時器計數寄存器1502，用于對從分時電路1501輸出的分頻后的時鐘信號在一個固定周期內的時鐘數目計數；和一邊沿檢測電路1504，用于檢測外部施加的固定周期輸入信號S150的邊沿；和一定時器比較寄存器1503，用于設置要輸出的脈沖沖信號的脈寬。
圖16所示是采用上述脈沖信號發生裝置1500的外部中斷處理的流程圖，而圖17所示是采用上述脈沖信號發生裝置1500的定時器中斷處理的流程圖。圖18是輸出一脈沖信號的操作時序的時序圖。脈沖信號發生裝置1500處理的開始時序落在外部施加固定周期信號S150的上升沿。
首先，在圖16所示的外部中斷處理時，得到一個用于要輸出脈沖信號的任意確定的脈沖寬度(步驟1601)，從而對定時器比較寄存器1503設置所得到的脈沖寬度值(步驟1602)。接著，開始輸出一脈沖信號(步驟1603)以啟動定時器(步驟1604)。然后，進行脈沖輸出的定時器中斷處理以完成該處理(步驟1605)。再然后，在半個輸出脈沖周期過去后，圖17所示的定時器中斷處理開始。
在定時器中斷處理中，首先將脈沖信號的輸出電平反相(步驟1701)以確定脈沖信號的輸出是否完成(步驟1702)。為了連續輸出脈沖信號，設置下一定時器中斷時間以完成該處理(步驟1703)。另一方面，為了完成脈沖信號的輸出，將定時器中斷設置為禁止以完成該處理(步驟1704)。
下面說明上述常規脈沖信號發生裝置應用于攝像機的鏡頭控制裝置的例子。首先將說明步進電機的控制方法。圖19是步進電機控制裝置的方框圖，而圖20是驅動步進電機的信號的時序圖。圖19中所示的一臺微機1901通過程序控制實現了圖15中所示的脈沖信號發生裝置1500的各種功能。
微機1901接收垂直同步信號S190的輸入，以向一步進電機控制IC1902輸出一步進電機驅動脈沖信號S191、一步進電機方向控制信號S192、和一步進電機驅動準許信號S193。步進電機控制IC1902響應由微機1901發出的各種控制信號輸出由一相到四相的信號構成的一步進電機驅動信號S194。步進電機控制IC 1902通過在微機1901發出的步進電機驅動脈沖信號S191的各個脈沖改變步進電機驅動信號S194的輸出電平來控制步進電機1903的驅動。
下面將說明作為實例的用于攝像機鏡頭控制的微機1901輸出步進電機驅動脈沖信號S191的操作。在控制攝像機的微機1901中，軟件根據垂直同步信號S190而運行，以便于圖像數據處理。微機1901在每周期垂直同步信號S1901確定有關聚焦的信息，以控制聚焦鏡頭，從而將畫面對焦。還有，在變焦鏡頭的操作中，因為變焦鏡頭的單個操作使畫面到了焦點之外，而且因此變焦鏡頭應當隨聚焦鏡頭的調焦而操作，所以微機根據垂直同步信號S190進行控制。
這里將結合當微機1901的系統時鐘出現誤差時的情況進行說明。微機1901的系統時鐘(一固定周期的信號S1)由于溫度的改變和振蕩器性能的變化而在振蕩器的規定頻率中產生了一個誤差。當產生了一個誤差從而增加了微機1901系統時鐘S1周期的時間時，脈沖信號S2的最后一個輸出時間變短，如圖21所示。相反，當誤差產生以縮短系統時鐘S1一個周期的時間時，脈沖信號S2最后一個輸出時間就延長了，如圖22所示。
下面將說明變焦電機和聚焦電機的驅動時間。在聚焦鏡頭操作進行聚焦時，一般而言，當散焦程度高時，鏡頭大幅度移動以快速聚焦，而當散焦程度低時，鏡頭緩慢移動來聚焦。變焦鏡頭的操縱與變焦桿形成的變焦鏡頭動作之間的關系將結合圖23來說明。假定不傾向于任何方向的變焦桿的狀態作為中性狀態，且通過將變焦桿傾斜到一個預設方向而將聚焦鏡頭移到攝遠(TELE)方式或廣角(WIDE)。大幅度地傾斜變焦桿至一個給定方向導致聚焦鏡頭快速地移到TELE方式或WIDE方式，而小幅度地傾斜變焦桿使得鏡頭移動緩慢。
為了快速移動變焦鏡頭，在垂直同步信號S190的一個周期時間內輸出的步進電機驅動脈沖信號的脈沖數目增加(圖24)。相反，要緩慢地移動鏡頭，在垂直同步信號S190的一個周期時間內輸出的步進電機驅動脈沖信號的脈沖數目將被減少(圖25)。在變焦電機中，由于步進電機驅動脈沖信號的脈沖振蕩間隔中的誤差率增加，所產生的驅動聲也增加。因此，如圖24所示，快速移動變焦鏡頭將增加步進電機驅動脈沖信號的脈沖振蕩間隔中的誤差率，導致發出大的驅動聲。相反，如圖25所示，緩慢移動變焦鏡頭減少步進電機驅動脈沖信號的脈沖振蕩間隔中的誤差率，可發出相對較小的驅動聲。
如前所述，因為常規的脈沖信號發生裝置由于溫度的改變和振蕩器自身性能的差異而產生了微機系統時鐘的一個誤差，該裝置不能產生精確的脈沖信號。
例如，在步進電機的驅動控制中，因為作為相關脈沖信號的步進電機驅動脈沖信號包含一個誤差，步進電機不能被精確地驅動。
還有，當步進電機在高速運行時，步進電機驅動脈沖信號的脈沖寬度縮短而增加了在一個脈沖寬度中的誤差率，導致振蕩器在步進電機驅動脈沖信號誤差率上的增加。因此增加了步進電機驅動的聲音。
由于步進電機驅動的聲音增加，步進電機的驅動聲音將在攝像機進行畫面拍攝期間作為噪聲被記錄下來。
本發明的一個目的是提供一種脈沖信號發生裝置，其能夠解決上述常規的缺陷，并能夠通過根據具有固定頻率的參考信號調節將要輸出的脈沖信號的脈沖寬度來恒定地產生一精確的脈沖，以及這種裝置所采用的方法。
本發明的另一個目的是提供一種脈沖信號發生裝置，當用于步進電機控制時，其能夠通過輸出一穩定的驅動脈沖信號防止驅動聲增加，以及這種裝置所采用的方法。
本發明的再一個目的是提供一種脈沖信號發生裝置，當用于紅外遙控器時，其能夠校正產生遙控信號時所用的時鐘信號，以降低對產生時鐘信號的振蕩器在高精度方面的要求，以及這種裝置所采用的方法。
根據本發明的一個方面，一種產生具有與固定周期參考信號一致的預定頻率的脈沖信號的脈沖信號發生裝置包括參考信號周期測量裝置，用于接收參考信號的輸入，以用合適的時鐘信號計算參考信號的周期；脈沖寬度計算裝置，用于得到在參考信號一個周期內振蕩脈沖的數目，并根據參考信號周期測量裝置測到的時鐘信號將該參考信號的周期按脈沖信號的脈沖數目分頻，以根據該時鐘信號計算脈沖信號的脈沖寬度；和脈沖信號發生裝置，用于產生一脈沖信號，該脈沖信號具有用脈沖寬度計算裝置計算得到的脈沖寬度。
在優選的結構中，參考信號周期測量裝置計數在參考信號一個周期內振蕩的時鐘信號的時鐘數，以得到由該時鐘信號測得的參考信號的周期。
在另一優選結構中，脈沖寬度計算裝置比較參考信號周期的計算值和參考信號周期的測量值，以計算時鐘信號的誤差，并根據時鐘信號的誤差來校正以時鐘信號為基礎的脈沖信號的脈沖寬度計算值。所述參考信號周期的計算值是基于假定時鐘信號無誤差而計算的時鐘信號獲得的，所述參考信號周期測量值是用時鐘信號實際測量的。
在優選的結構中，參考信號周期測量裝置計算在參考信號一個周期內振蕩時鐘信號的時鐘數目，以得到由時鐘信號測得的參考信號的周期，和脈沖寬度計算裝置將參考信號周期的計算值與參考信號周期的測量值進行比較以計算時鐘信號的誤差值，其中參考信號周期的計算值是以在假定時鐘信號沒有誤差時計算的時鐘信號為基礎計算得到的，而參考信號周期的測量值是通過用時鐘信號實際測量一參考信號周期而得到的。然后根據時鐘信號的誤差來校正以時鐘信號為基礎的脈沖信號脈沖寬度的計算值。
在另一個優選的結構中，參考信號周期測量裝置、脈沖寬度計算裝置和脈沖信號發生裝置被設置在一個微機上，以控制在攝像機鏡頭控制中使用的步進電機的驅動；參考信號是一個垂直的同步信號；時鐘信號是一個微機的系統時鐘信號；和所產生的脈沖信號是一個用于控制步進電機的脈沖信號。
在另一優選結構中，參考信號周期測量裝置、脈沖寬度計算裝置和脈沖信號發生裝置被設置在一個安裝在紅外線遙控器上的微機上；參考信號是一用于定時器功能的第一時鐘信號；時鐘信號是一用于產生遙控信號的第二時鐘信號；要產生的脈沖信號是遙控信號；和脈沖寬度計算裝置把第一時鐘信號周期計算值與第一時鐘信號周期測量值進行比較以計算第二時鐘信號的誤差值，其中第一時鐘信號周期信號計算值是在根據假定第二時鐘信號沒有誤差時計算的第二時鐘信號計算得到的，第一時鐘信號周期測量值是通過用第二時鐘信號實際測量第一時鐘信號周期而得到的。然后根據第二時鐘信號的誤差來校正以第二時鐘信號為基礎的遙控信號脈沖寬度的計算值。
根據本發明的另一方面，一種產生具有與固定周期參考信號一致的預定頻率的脈沖信號的脈沖信號發生方法，包括如下步驟接收參考信號的輸入以用一個合適的時鐘信號計算參考信號的周期；得到在參考信號一個周期內振蕩脈沖的數目，并根據時鐘信號將該參考信號的周期按脈沖信號的脈沖數目分頻，以根據該時鐘信號計算脈沖信號的脈沖寬度；和產生一脈沖信號，該脈沖信號具有計算得到的脈沖寬度。
在優選的結構中，在計算參考信號周期的步驟中，對參考信號一個周期內的振蕩時鐘信號的時鐘數計數，以得到由時鐘信號測得的參考信號的周期數。
在優選的結構中，脈沖寬度計算步驟包括如下步驟將參考信號周期的計算值與參考信號周期的測量值進行比較以計算時鐘信號的誤差值，其中參考信號周期的計算值是以在假定時鐘信號沒有誤差時計算的時鐘信號為基礎計算得到的，而參考信號周期的測量值是通過用時鐘信號實際測量一參考信號周期而得到的；和根據該時鐘信號的誤差來校正以時鐘信號為基礎的脈沖信號的脈沖寬度計算值。
本發明的其它目的、特征及優點將從下面的詳細說明中體現。
通過下面給出的對優選實施例的詳細說明及附圖中將對本發明有更全面的理解，其中優選實施例不應該被視為對本發明的限制，其僅僅處于解釋與說明的目的。
附圖中圖1所示為根據本發明的一個實施例的脈沖信號發生裝置的結構的方框圖；圖2為當本實施例被應用于攝像機的鏡頭控制時所執行的操作的流程圖，其所示為信號邊沿中斷處理操作的示意圖3為當本實施例被應用于攝像機的鏡頭控制時所執行的操作的流程圖，其所示為脈沖寬度計算處理操作的示意圖；圖4為當本實施例被應用于攝像機的鏡頭控制時所執行的操作的流程圖，其所示為脈沖信號輸出操作的示意圖；圖5所示為一種采用本實施例的步進電機控制裝置的結構的方框圖；圖6所示為負責圖5所示的步進電機控制裝置的捕獲中斷的硬件結構的方框圖；圖7所示為負責圖5所示的步進電機控制裝置的定時器中斷的硬件結構的方框圖；圖8所示為用于解釋定時器計數原理的時序圖；圖9所示為采用本實施例的紅外線遙控器的結構的方框圖；圖10所示為遙控器信號的一個示例圖；圖11為當本實施例應用于紅外線遙控器時所執行的操作的流程圖，其所示為主時鐘誤差計算處理操作的示意圖；圖12為當本實施例應用于紅外線遙控器時所執行的操作的流程圖，其所示為遙控信號輸出處理操作的示意圖；圖13所示為用于說明主時鐘誤差計算中的定時器操作的示意圖；圖14所示為根據外部信號的周期輸出脈沖信號時，外部信號和脈沖信號之間的關系的時序圖；圖15所示為一個常規脈沖信號發生裝置的結構的方框圖；圖16所示為常規脈沖信號發生裝置中的外部中斷處理操作的流程圖；圖17所示為常規脈沖信號發生裝置中的定時器中斷處理操作的流程圖；圖18所示為由常規脈沖信號發生裝置所進行的脈沖信號振蕩操作的時序圖；圖19所示為一種采用常規脈沖信號發生裝置的步進電機控制裝置的結構的示意圖；圖20所示為由使用常規脈沖信號發生裝置的步進電機驅動控制裝置所進行的步進電機驅動控制的時序圖；圖21所示為在控制步進電機的驅動力的脈沖信號中的誤差的一個示例的時序圖；圖22所示為在控制步進電機的驅動力的脈沖信號中的誤差的另一個示例的時序圖；圖23所示為在縮放電機的操作與驅動速度之間的關系示意圖24所示為在縮放電機驅動速度中由用于控制步進電機的驅動力的脈沖信號中的誤差所引起的誤差的一個示例的時序圖；圖25所示為在縮放電機驅動速度中由用于控制步進電機的驅動力的脈沖信號中的誤差所引起的誤差的另一個示例的時序圖；接下來將參照附圖對本發明的優選實施例進行詳細地討論。在接下來的說明中，將給出諸多具體細節以提供對本發明的一個徹底的了解。然而，對那些技術熟練者顯而易見的是本發明可以在沒有這些具體細節的情況下進行實施。在其它的例子中，為了不使本發明難于理解對于眾所周知的結構將不進行詳細地顯示。
圖1所示為根據本發明的一個實施例的脈沖信號發生裝置的結構的簡略方框圖。本實施例的脈沖信號發生裝置10，采用固定周期的參考信號，產生并輸出一個具有短于參考信號的周期的所需脈沖寬度的脈沖信號。參照圖1，本實施例的脈沖信號發生裝置10包括一個用于測量參考信號的周期的參考信號周期測量單元11，一個用于根據由參考信號周期測量單元11所獲得的計算結果確定一個將被輸出的脈沖信號的脈沖寬度(周期)的脈沖寬度計算單元12，及一個用于產生并輸出一個具有由脈沖寬度計算單元12所確定的脈沖寬度j的脈沖信號的脈沖信號發生單元13。圖1中，僅對本實施結構中的特有部分進行圖示，而省略了其余的普通部分。脈沖信號發生裝置10由一個計算機程序控制的微型計算機實現。用于控制該微型計算機的一個計算機程序被存儲在諸如磁盤，光盤或半導體存儲器的普通存儲介質中。該程序被調入微型計算機的內存中以控制一個數據處理裝置，由此執行上述參考信號周期測量單元11，脈沖寬度計算單元12和脈沖信號發生單元13的功能。
在上述的結構中，參考信號周期測量單元11接收一個參考信號的輸入并利用一個適當的時鐘信號計算該參考信號的周期。更具體地說，通過統計在參考信號的一個周期時間內所振蕩的時鐘信號的時鐘數，單元11利用所述的時鐘信號得到所計算的參考信號的周期。
脈沖寬度計算單元12得到將被輸出的脈沖信號在參考信號的一個周期內所振蕩的脈沖個數，并將由參考信號周期測量單元11所計算的參考信號的周期除以將被輸出的脈沖信號的脈沖個數以根據所述時鐘信號計算出該脈沖信號的周期，即脈沖寬度。在實踐中，可以根據所要輸出的脈沖信號的用途采用多種不同的計算方法。例如可以將參考信號的一個周期除以所要輸出的脈沖信號的脈沖個數的兩倍以計算所要輸出的脈沖信號的半周期的時間。
脈沖信號發生裝置13根據由脈沖寬度計算單元12所獲得的計算結果產生并輸出一個具有所需脈沖寬度的脈沖信號。當在脈沖寬度計算單元12中如上述示例所述計算的是該脈沖信號的半周期的時間時，通過將每半個周期的輸出信號的的輸出電平反向便可以輸出一個其周期為所需周期的脈沖信號。
接下來，將對本實施例的脈沖信號發生裝置在作為一個示例的攝像機上的應用進行具體地說明。圖2和圖4所示為在此情況中將被執行的各個處理的操作的流程圖。圖5所示為一個步進電機控制裝置的結構的方框圖。參照圖5，該步進電機控制裝置包括一個用于控制步進電機510的驅動的步進電機控制IC520和一個用于該控制步進電機控制IC的微型計算機530，其中圖1所示的本實施例的脈沖信號發生裝置10被安裝在該微型計算機530上。
圖5中，加載到微型計算機530上的一個垂直同步信號S10是一個固定周期的參考信號。從微型計算機530中的內置定時器中輸出的系統時鐘信號的周期短于垂直同步信號S10的周期。另外，微型計算機530輸出一個步進電機驅動脈沖信號S11。用于控制攝像機的操作均是在該垂直同步信號S10的基礎上進行的。因此圖中并未顯示的聚焦鏡頭和變焦鏡頭的控制也是以相同的方式進行的。
圖6所示為用于進行捕獲中斷的硬件結構的方框圖。參照圖6，該結構包括一個振蕩器610，一個用于等分時鐘信號(其為振蕩器610的輸出)以產生微型計算機530的系統時鐘信號的分時電路601，一個用于統計分時電路601的輸出的定時器計數寄存器602，一個用于檢測垂直同步信號S10的邊沿的邊沿檢測電路603，及一個用于在邊沿檢測電路603輸出的定時處存儲定時器計數寄存器602的計數值的捕獲寄存器604。上述結構的分時電路601，定時器計數寄存器602，邊沿檢測電路603及捕獲寄存器604由控制器通過一個計算機程序在微型計算機530上實現并作為一個如圖1所示的參考信號周期測量單元11進行操作。
圖7所示為用于進行定時器中斷的硬件結構的示意圖。參照圖7，該結構包括一個振蕩器610，一個分時電路601，一個定時器計數寄存器602及一個用于將一個步進電機驅動脈沖信號的半周期的時間設為所要輸出的脈沖信號的定時器比較寄存器605。上述結構的分時電路601及定時器計數寄存器602與其在圖6中所對應的元件相同，一起用于捕獲中斷及定時器中斷。此外，分時電路601，定時器計數寄存器602及定時器比較寄存器605由控制器通過一個計算機程序在微型計算機530上實現并作為一個圖1所示的脈沖寬度計算單元12進行操作。
在初始操作時一旦由邊沿檢測電路603檢測到所加載的垂直同步信號S10的邊沿，捕獲寄存器604便存儲在由邊沿檢測電路603檢測到邊沿的時刻定時器計數寄存器602的一個計數值。隨后，在相同的時刻，單元604輸出一個捕獲中斷請求信號S15。對應于中斷請求信號S15，微型計算機30由參考信號周期測量單元11及脈沖寬度計算單元12啟動信號邊沿中斷處理和脈沖寬度計算處理。
在如圖2所示的信號邊沿處理中，垂直同步信號S10的一個周期的時間長度被計算。在信號邊沿處理中，正如其后將被說明的，存儲在捕獲寄存器604中的一個寄存器值被保存在一個作為內存的RAM中。隨后，一旦從捕獲寄存器604中輸出捕獲中斷信號，便根據如下的表達式(3)(其基于由先前的信號邊沿中斷處理所保存在RAM中的一個寄存器值CR0和在捕獲中斷信號的當前輸出獲得的捕獲寄存器604的一個寄存器值CR1)計算基于系統時鐘信號的垂直同步信號S10的周期Tcr。
Tcr＝(溢出的次數×10000H)+CR1-CR0 … (3)溢出的次數表示由分時電路601所等分并由時鐘計數寄存器602構成的系統時鐘信號的數字溢出的次數，而10000H則表示本實施例的數字計數寄存器602利用16位定時器計算系統時鐘信號。
接下來，將所計算的垂直同步信號S10的周期存儲在作為內存的RAM中(步驟202)并類似地將通過本處理所獲得的捕獲寄存器604的寄存器值CR1存儲在RAM中(步驟203)。
接下來，將對關于圖3所示的步進電機驅動脈沖信號的脈沖寬度計算處理進行說明。首先，將根據在信號邊沿中斷處理中所計算的上述垂直同步信號S10的周期Tcr及為步進電機驅動脈沖信號所設置的脈沖數P以如下的表達式(4)計算步進電機驅動脈沖信號S11的半周期的時間Tsp(步驟301)Tsp=TcrP×2------(4)]]>接下來，將通過上述計算所得到的步進電機脈沖信號S11的半周期的時間置值到定時器步進寄存器605中(步驟302)。隨后，設置步進電機驅動信號S11的一個初始輸出電平(步驟303)并另外設置將被輸出的脈沖的數目以設置將被準許的定時器中斷(步驟305)。
在完成上述操作之后經過置值到定時器步進寄存器606中的時間后，步進電機驅動信號S11的輸出處理被定時器中斷處理啟動。
接下來，脈沖信號發生單元13執行圖4所示的步進電機啟動信號的輸出處理。首先，單元13將步進電機驅動信號S11的輸出電平反向(步驟401)以確定是否完成了步進電機驅動信號S11的輸出(步驟402)。為了繼續步進電機驅動信號S11的輸出，由輸出數在步驟S122(403)減“1”計算出步進電機驅動信號的脈沖數以準許下一個脈沖輸出處理中斷(步驟404)。隨后，一旦完成了與在圖3的步驟304所設置的脈沖的數目相同次數的輸出，單元13便禁止接下來的脈沖繼續中斷從而完成該處理(步驟402和404)。
下面對上述操作進行總結。通過微型計算機530的內置定時器(系統時鐘信號)計算加載到微型計算機530上的垂直同步信號S10的周期并將所獲得的周期等分為為步進電機驅動信號S11設置的所需的脈沖數以計算步進電機驅動信號S11的周期，由此步進電機510被具有所得周期的步進電機驅動信號S11驅動。因此即使當微型計算機530的振蕩器610的頻率改變時，其也能夠通過將步進電機驅動信號S11的脈沖數設置為相同于垂直同步信號S10而恒定地輸出具有相同寬度的步進電機驅動信號S11。另外，通過改變步進電機驅動信號S11的輸出脈沖數，其能夠根據所述的數目數輸出步進電機驅動信號S11。
此外，由于信號寬度是在垂直同步信號S10的一個周期(圖8中的T1)內測量的，而步進電機驅動信號S11是在垂直同步信號S10的下一個周期(圖8的T2)中輸出的，振蕩器的頻率變化可以被實時地識別以糾正步進電機驅動信號S11的脈沖寬度。其結果是，即使當振蕩器的頻率由于多種因素而發生不規則地變化時，其也能夠為垂直同步信號S10恒定地輸出一個準確的步進電機驅動信號。
如上所述，由于在上述的應用示例中，垂直同步信號S10的周期是利用一個基于由振蕩器610所產生的時鐘信號的參考時鐘信號來計算的，而步進電機驅動信號S11的脈沖寬度是根據該計算結果確定的，因此可以輸出一個通過精確等分垂直同步信號S10而獲得的脈沖信號。其結果是，步進電機驅動信號S11的輸出時間既不會被延長也不會被縮短，從而使得步進電機510平穩地操作。
這種配置降低了步進電機的驅動噪聲從而防止在攝像機錄音時記錄下步進電機的驅動噪聲。此外，當步進電機以高速操作時，由于在脈沖寬度不會產生誤差從而將防止步進電機的增大驅動噪聲。
下面，將對本實施例的脈沖信號發生裝置在作為一個示例的紅外線遙控器上的應用進行具體的說明。圖9所示為一個紅外線遙控器的結構的方框圖。參照圖9，紅外線遙控器包括一個微型計算機910，一個用于接收一條指令輸入的鍵盤矩陣，一個LCD顯示板930，一個用于輸出一個主時鐘信號的主時鐘振蕩器940，一個用于輸出一個副時鐘信號的副時鐘振蕩器950，一個紅外線LED960及一個用于信號放大的晶體管970，其中圖1所示的本實施例的脈沖信號發生裝置10被安裝在該微型計算機910上。
在上述結構中，用作副時鐘振蕩器950的通常是32.78KHz的晶振，其還行使定時器的功能。通常，晶振的誤差大約是±0.001％。用作主時鐘振蕩器940的是用于程序操作以輸出一個遙控信號的振蕩器。下面將對在一個在RC振蕩中具有幾個百分比的振蕩頻率誤差的振蕩器被用作主時鐘振蕩器940情況進行說明。
接下來的說明是在假設副時鐘信號是一個通過將副時鐘振蕩器950的一個輸出等分為214份而具有預先固定的周期(500ms)的信號的前提下進行的，來自微型計算機910的一個脈沖信號輸出(脈沖信號發生裝置10)為一個遙控信號。圖10所示為遙控信號的格式的一個示例的原理圖。圖10所示的遙控信號的格式由一個引導碼，一個32位數據碼，一個結尾碼及一個幀間隔組成。如圖所示對位0及位1精確地定義了數據位的脈沖寬度。
在如此結構的紅外線遙控器中，脈沖信號發生裝置10利用主時鐘信號計算副時鐘信號的周期以產生基于該計算結果的遙控信號。與步進電機的控制不同，對于遙控信號，并不設置在副時鐘信號的一個周期內所振蕩的脈沖數，而是根據上述數據的內容定義脈沖寬度。預先精確地時鐘了副時鐘信號的周期。因此，根據利用主時鐘信號所進行的副時鐘信號周期的計算的結果，主時鐘信號頻率的誤差被校正并利用所校正的主時鐘信號產生一個遙控信號。
圖11所示為主時鐘信號誤差計算處理操作的流程圖。首先，等待與副時鐘信號計數完畢的同步以通過一個主時鐘信號啟動定時器計數(步驟1101及1102)。接著，再次等待副時鐘信號的同步以通過一個主時鐘信號停止定時器計數(步驟1103及1104)。隨后，利用定時器的計數值計算主時鐘信號的誤差(步驟1105)。
在步驟1101到1104的定時器計數操作中，定時器從0000h開始在如圖13所示的副時鐘信號的一個數值的操作周期內對主時鐘信號進行計數以獲得一個計數值。由于如上所述副時鐘信號的周期被設為500ms，因此通過基于副時鐘信號的周期及主時鐘振蕩器940的一個振蕩頻率的計算能夠獲得主時鐘信號對副時鐘信號的一個計數周期的一個理想計數值，即一個當主時鐘信號沒有誤差時所得的計數值。根據通過該計算所得到的一個計數值C1及一個實際的計數值C2，可以根據下面的表達式(5)計算出主時鐘信號的誤差。error(%)=C2-C1C1×100---(5)]]>圖12所示為遙控信號輸出操作的流程圖。參照圖12，其所示為用于根據將被輸出的遙控信號的格式設置對應于每個信號的脈沖寬度的時間數據的第一執行分支處理(見圖10)(步驟1201)。隨后，對每個信號設置對應于一個脈沖寬度所預先設定的時間數據(步驟1202)。接著，為將被輸出的遙控信號設置一個高電平和一個低電平(步驟1203和1204)。接著，根據由圖1所示的主時鐘信號誤差計算處理所獲得的誤差值校正在每個信號的時間數據中的誤差(步驟1205)。隨后，將誤差已被校正的時間數據置值到定時器步進寄存器中(步驟1206)。最后，將遙控信號的輸出模式變為接下來操作的模式。
這里，將對步驟1205的遙控信號時間誤差校正處理進行詳細地說明。在步驟1202的時間數據設置處理中，設置基于通過計算所獲得的一個理想值的時間數據，即假設主時鐘信號沒有誤差而獲得的時間數據(以下簡稱為基本時間)(其已在圖11所示的誤差計算處理被說明)。在步驟1205中，根據如下基于由圖11所示的誤差計算處理所求出主時鐘信號的誤差的表達式(6)對所述基本時間進行校正。
設置時間＝基本時間×(1+error(％))… (6)由于上述操作可以將從主時鐘振蕩器940輸出的具有幾個百分比的誤差的主時鐘信號校正為具有大約等于副時鐘振蕩器950的誤差級(±0.001％)，因此可以輸出一個精確的遙控信號。
如上所述，在上述的應用示例中，利用主時鐘信號計算副時鐘信號的一個已知周期以求出主時鐘信號的誤差，從而根據該誤差對利用主時鐘信號產生的遙控信號的輸出時間進行校正。這使得主時鐘信號的誤差能夠被減小到大約等于一個高精度晶振的誤差，從而輸出一個精確的遙控信號。此外，由于可以將一個具有較大誤差而價格相對較便宜的振蕩器用作主振蕩器940，裝置的制造成本可以被減少。
如上所述，由于在基于一個固定周期的參考信號產生脈沖信號時，用于產生脈沖信號的時鐘信號和參考信號之間的比較使得脈沖信號的脈沖寬度可以在對時鐘信號中的誤差進行校正的同時被實時地調節，本發明的脈沖信號發生裝置及其方法可以根據一個參考信號恒定地產生一個具有適當頻率的脈沖信號。
比如，當將本發明應用于步進電機驅動控制時，其因此能夠輸出一個具有對應于垂直同步信號的一個周期的平均脈沖寬度的脈沖信號。其結果是，在驅動步進電機期間，用于驅動的一個脈沖信號的輸出時間既不會被延長也不會被縮短，從而使步進電機可以平穩地操作以減少驅動噪聲。
當將本發明應用于紅外線遙控器時，即使當用來產生遙控信號的時鐘信號中存在誤差，根據精確的時鐘信號也可以對定時器進行校正。其消除了對用于生成用于產生遙控信號的時鐘信號的高精度振蕩器的需要，從而降低了制造成本。
盡管通過示例性實施例對本發明進行了說明，但應被那些技術熟練者所理解的是在不背離本發明的精神和范圍的情況下可以對本發明進行上述及其它多種變化，省略和增加。因此，本發明不應該被理解為僅僅局限于上述的具體實施例，而是包括了在所附加的權利要求中闡明的特性所含蓋的范圍及其等價物之內的所有可能的實施例。
權利要求
1.一種產生具有與固定周期參考信號一致的預定頻率的脈沖信號的脈沖信號發生裝置，包括參考信號周期測量裝置(11)，用于接收所述參考信號的輸入，以用合適的時鐘信號計算所述參考信號的周期；脈沖寬度計算裝置(12)，用于得到在所述參考信號一個周期內振蕩脈沖的數目，并根據所述參考信號周期測量裝置(11)測到的所述時鐘信號將所述參考信號的周期按所述脈沖信號的脈沖數目分頻，以根據所述時鐘信號計算所述脈沖信號的脈沖寬度；和脈沖信號發生裝置(13)，用于產生一脈沖信號，該脈沖信號具有用所述脈沖寬度計算裝置(12)計算得到的脈沖寬度。
2.如權利要求1所述的脈沖信號發生裝置，其特征在于所述參考信號周期測量裝置(11)，其對在所述參考信號一個周期內振蕩的所述時鐘信號的時鐘計數，以得到由所述時鐘信號測得的所述參考信號的周期。
3.如權利要求1所述的脈沖信號發生裝置，其特征在于所述脈沖寬度計算裝置(12)，其將所述參考信號周期的計算值與所述參考信號周期的測量值進行比較以計算所述時鐘信號的誤差值，其中所述參考信號周期的計算值是以在假定所述時鐘信號沒有誤差時計算的所述時鐘信號為基礎計算得到的，而所述參考信號周期的測量值是通過用所述時鐘信號實際測量所述參考信號一個周期而得到的；和根據所述時鐘信號的誤差來校正以所述時鐘信號為基礎的所述脈沖信號的脈沖寬度計算值。
4.如權利要求1所述的脈沖信號發生裝置，其特征在于所述參考信號周期測量裝置(11)，其對在所述參考信號一個周期內振蕩的所述時鐘信號的時鐘計數，以得到由所述時鐘信號測得的所述參考信號的周期，和所述脈沖寬度計算裝置(12)，其將所述參考信號周期的計算值與所述參考信號周期的測量值進行比較以計算所述時鐘信號的誤差值，其中所述參考信號周期的計算值是以在假定所述時鐘信號沒有誤差時計算的所述時鐘信號為基礎計算得到的，而所述參考信號周期的測量值是通過用所述時鐘信號實際測量所述參考信號一個周期而得到的；和根據所述時鐘信號的誤差來校正以所述時鐘信號為基礎的所述脈沖信號的脈沖寬度計算值。
5.如權利要求1所述的脈沖信號發生裝置，其特征在于所述參考信號周期測量裝置(11)、所述脈沖寬度計算裝置(12)和所述脈沖信號發生裝置(13)被設置在一微機(530)上以用于控制在攝像機鏡頭控制中所用的步進電機；所述參考信號是一垂直同步信號；所述時鐘信號是所述微機(530)的系統時鐘信號；所述要產生的脈沖信號是用于控制所述步進電機的脈沖信號。
6.如權利要求1所述的脈沖信號發生裝置，其特征在于所述參考信號周期測量裝置(11)、所述脈沖寬度計算裝置(12)和所述脈沖信號發生裝置(13)被設置在一安裝在紅外線遙控器上的微機(910)上；所述參考信號是一用于定時器功能的第一時鐘信號；所述時鐘信號是一用于產生遙控信號的第二時鐘信號；所述要產生的脈沖信號是所述遙控信號；所述脈沖寬度計算裝置(12)把所述第一時鐘信號周期計算值與所述第一時鐘信號周期測量值進行比較以計算所述第二時鐘信號的誤差值，其中所述第一時鐘信號周期信號計算值是在根據假定所述第二時鐘信號沒有誤差時計算的所述第二時鐘信號計算得到的，所述第一時鐘信號周期測量值是通過用所述第二時鐘信號實際測量所述第一時鐘信號周期而得到的；和根據所述第二時鐘信號的誤差來校正以所述第二時鐘信號為基礎的所述遙控信號脈沖寬度的計算值。
7.一種產生具有與固定周期參考信號一致的預定頻率的脈沖信號的脈沖信號發生方法，包括如下步驟接收所述參考信號的輸入以用一個合適的時鐘信號計算所述參考信號的周期；得到在所述參考信號一個周期內振蕩脈沖的數目，并根據所述時鐘信號將所述參考信號的周期按所述脈沖信號的脈沖數目分頻，以根據所述時鐘信號計算所述脈沖信號的脈沖寬度；和產生一脈沖信號，該脈沖信號具有計算得到的脈沖寬度。
8.如權利要求7所述的脈沖信號發生方法，其中在計算所述參考信號周期的所述步驟中，對所述參考信號一個周期內的所述振蕩時鐘信號的時鐘計數，以得到由所述時鐘信號測得的所述參考信號的周期數。
9.如權利要求7所述的脈沖信號發生方法，其中所述脈沖寬度計算步驟包括如下步驟將所述參考信號周期的計算值與所述參考信號周期的測量值進行比較以計算所述時鐘信號的誤差值，其中所述參考信號周期的計算值是以在假定所述時鐘信號沒有誤差時計算的所述時鐘信號為基礎計算得到的，而所述參考信號周期的測量值是通過用所述時鐘信號實際測量所述參考信號的周期而得到的；和根據所述時鐘信號的誤差來校正以所述時鐘信號為基礎的所述脈沖信號的脈沖寬度計算值。
全文摘要
一種產生具有與固定周期參考信號一致的預定頻率的脈沖信號的脈沖信號發生裝置包括:參考信號周期測量裝置(11),用于接收所述參考信號的輸入,以用合適的時鐘信號計算所述參考信號的周期;脈沖寬度計算裝置(12),用于得到在參考信號一個周期內振蕩脈沖的數目,并根據參考信號周期測量裝置(11)測到的時鐘信號將所述參考信號的周期按脈沖信號的脈沖數目分頻,以根據時鐘信號計算脈沖信號的脈沖寬度;和脈沖信號發生裝置(13),用于產生一脈沖信號,其具有用所述脈沖寬度計算裝置(12)計算得到的脈沖寬度。
文檔編號H03K3/00GK1206959SQ98103098
公開日1999年2月3日 申請日期1998年7月29日 優先權日1998年7月29日
發明者中坊壯 申請人:日本電氣株式會社