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