用三位转速计测量超低频率

2008-07-13 14:37:04来源: 电子系统设计
  图中所示的电路是一个三位转速计,用来测量重复时间间隔为0.235至15秒内的低频信号。转速计的转速为每分钟4至255转,它应用在那些医疗设备,这些医疗设备中,用来测量心跳率、呼吸率、电解磨削、脑电图、低转速电机转速或机械装置转速之类的低频信号。

  PIC16F872微处理控制处理转速计的数据。PIC感应输入频率(fin)的周期,计算出每秒产生的相应的脉冲数,并相应的更新LED显示器。输入信号需被预处理成0到5V的直流电压,脉冲高电平的宽度至少为4μs。

  MCU所用等式为RPM = 60/T。T指感应输入的周期,常数60代表一分钟(60秒内)脉冲的读数或每分钟的旋转数。该电路的时间基准是出一个32kHz的晶振(爱普生C-001R32.768K-A ±20 ppm)来提供的,这个时间基数反过来触发T1(PIC的内部定时器)。T1有一个可编程的已将其设为1/8的因子。这一因子产一个4 kHz的分频。定时器T1为16位的定时器,产生一个0.00025秒(250 μs)的变化周期。

  定时器T1通过软件被输入端RC2的输入信号的上升沿使能。当下一个上升沿到来时,T1被禁止。这样,T1就有了一个与输入信号周期对应的二进制计数。因其变化周期为0.00025秒(250 μs),我们必须将其右移三位以获得0.25秒的时间。这样,新的rpm等式将为RPM = 60000/T。

  表中显示如何获得转数/分(rpm)读数,从包含了周期读数的计数器(T1)开始。例如,若PIC检测到一个周期为1秒的信号,因为内部频率分配器被设为4,所以计数器的读数将等于1000(十进制)。这个信号的最终rpm读数将等于60。

 

  它是这样工作的:PIC监测输入端RC2,等待一个下降沿。当检测下降沿时,定时器T1被TMR1ON位使能。然后,PIC等待下一个定时器T1。当下一个定时器T1到来时,PIC禁止TMR1ON位以停止读数。这时,各自周期的读数被存于寄存器TMR1H和TMR1L中。

  为避免范围外的读数,需要检测溢出位TMR1F。如果该位被设置了,则表明信号的周期太长以致不能被测量。在这种情况下,程序跳至UNDF标位,显示“OUF”或overflow信息。这表明输入信号的周期比16.384秒要高。

  若没有溢出,我们就要校验检测周期,使其等于或高于940(相当于 255 rpm)。如果读数低于940,程序就要跳到OVERF标位,显示信息将为"00F",这表明读数高于255 rpm。

  若这一值大于940,则利用常规DIVS被4除。DIVS带有产生两个16位数字的两对寄存器(ACCb和 ACCa)。为了获得这一周期,所用公式为ACCb/ACCa = ACCb,60,000 (EA60H)再一次利用常规DIVS被ACCb除。这样我们就得到了二进制的rpm值。我们必须将这个二进制转换为BCD码。

  为了实现这一操作,我们将读数转移至W,然后调用常规的BINBCE。BINBCE通过寄存器R0, R1, 和R2(R2是最具意义的信号数)将二进制转换为BCD码。最后,将每一个寄存器内的数据转换成七段码,使之能在LED显示屏上显示。两个计算表SEGM 和 SEGM2完成这个七段码操作,其中SEGM2负责处理百位数位。

关键字:低频  信号  周期  脉冲  电平  读数

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2008/0713/article_120.html
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