基于SOPC的醫用呼吸機主控系統設計

直流電機控制

系統使用PWM信號對直流電機進行控制。在SOPC Builder提供的標準IP核中是沒有PWM組件的，需要自行定制，PWM組件的輸出信號是方波，方波的周期及占空比可調。PWM任務邏輯結構示于圖2。

圖2 PWM任務邏輯結構

PWM組件的任務邏輯有：

●PWM任務邏輯由一個輸入時鐘、一個輸出信號、一個允許位、一個32位計數器和一個32位的比較器組成；

●時鐘驅動32位計數器，建立輸出信號的周期；

●比較器用來對32位比較器的當前值和占空比值進行比較，決定所輸出的信號；

●若當前值小于或等于占空比值，則輸出邏輯信號為0，否則為1。

PWM組件的寄存器文件：

●clock_divde 在PWM的一個周期中的時鐘周期數；

●duty_cycle PWM輸出為低電平的時鐘周期數；

●enable PWM輸出的允許/禁止。0到1的上升沿使能PWM組件。

將PWM定義寄存器的頭文件和驅動程序封裝有：

altera_avalon_pwm_init(); //PWM模塊初始化，包括周期設置

altera_avalon_pwm_enable(); //PWM模塊使能

altera_avalon_p wm_disable(); //PWM模塊禁止

altera_avalon_ pwm_change_duty _cycle(); //PWM模塊占空比調整

對于直流電機來說，PWM占空比需要達到一定量才能使電機工作，低于閾值(PWM_DUTY_THRESHOLD)的PWM信號不能驅動電機，這部分能量會轉化為熱量損害電機，所以，設定PWM值的時候需要注意將值設在閾值以上，在 altera_avalon_pwm_change_duty_cycle()中對所設定的值進行判斷，如果值低于PWM_DUTY_THRESHOLD 則調整為PWM_DUTY_THRESHOLD＋1。

以上的設計全部完成后，在SOPC Builder內將其封裝成為SOPC組件。

輸出及指示模塊

系統需要輸入設置、控制以及顯示提示，這部分功能包括有按鍵輸入、LED指示燈輸出、蜂鳴器輸出、液晶輸出等。