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基于单片机的高精度转速测量算法.pdf
第33卷第3期 化工机械 141
基于单片机的高精度转速测量算法
夏俊超+ 陈敏蜊 曾 胜
(浙江大学)
摘 要 比较了常见的转速测量方法,指出了它们的不足,提出一种基于单片机的转速测量算法。它可
以使所测转速的周期数随转速变化而线性变化,文中对算法中参数的选取作了讨论,并根据单片机的特
性提出了基2算法,简化了运算,设计了相关的实验软件。实验表明,该算法能实现高精度、宽范围测
量,且实时性较强。
关键词 转速测量 高精度测量基2算法单片机
中图分类号 TQOl5.9 文献标识码 A 文章编号0254_6094(2006)03-0141m4
数字转速测量法主要有两种:测频法和测周 适应单片机,并且不占用太多的CPU时间,n所
法。测频法在低转速时误差较大,仅适合高转速; 除的常数E最好是一个2的幂次方的数。因为
测周法适用于低转速场合。在测周法中,当时基 在单片机中,除以2即是把被除数右移一位。例
△t一定时,则有肘×△t=Ⅳ×丁(其中M为时基脉如被除数除以256(28),可将被除数右移8位,在
冲数,Ⅳ为脉冲数,丁为相邻两个脉冲之间的时 单片机内部操作把低8位即低字节舍弃就实现了
间)。在测某一转速时,若要提高肘,则提高Ⅳ即 除法。这样无须调用除法程序,既节省机时,又精
可,Ⅳ不能无原则地取大,取得太大则影响实时性; 简了软件结构。因所取的被除数都是2的整数次
取得太小,则提高不了精度。所以Ⅳ应当是可以 幂,故称之为基2算法,这是本文的特点之一。
随转速变化而能线性变化的适当大的值。为解决 由上所述,某次测量的设定脉冲数Ⅳ与上次
以上问题,文献[1]选用浮点定时计数法,但精度和 测量转速n的关系为:
测量范围仍可以提高。文献[2]是根据不同的转
Ⅳ=玩(詈)+1 (1)
速事先人为计算出需要测的脉冲数(在文献中由K
式中 眺——向下取整函数,单片机作整数相除
表示),但K不是随转速线性变化的,故对不同的
时可自动实现向下取整;
转速适应性不强,且范围不宽、精度不高。本文提
E——一个2的整数次幂常数。
出的算法,能够确保所测的脉冲数Ⅳ随转速而改
式中加l是避免当凡小于常数E时,Ⅳ为0。
变。这是通过算法实现的,无须人为判断转速高
采用式(1)可使采样脉冲数Ⅳ随转速的变化
低,同时所设计的软件结构简单,所占机时很少。
而变化。原则上常数E可取2的任意整数次幂。
1转速测量算法
对8位单片机,本文推荐取常数E为256,这样操
本文讨论快速响应且高精度的转速测量算
作更方便。此外,常数E的取值影响测量的实时
法。假设转速脉冲信号是方波,且转子转动一转
性和精度,具体见下面的实时性和精度分析部分。
对应一个方波。
以下分析算法的精度。取时基为1斗s时,其
由于算法的一个重要步骤就是确定所测的脉
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