基于 TMS320F2812 DSP 捕获单元测速 相关专题： 电子应用 时间：2009-10-13 10:24 来源： icbuy 亿芯网 1 引言 应用于高层建筑、银行、机场和油田等场合的柴油发电机组，必须采用相应方法控制其 供电电压和频率，以确保在机组运行中具有良好的电气性能，满足应用要求。其频率控制一 般是通过转速控制实现，目前应用较多的为模拟式转速调节器。由于模拟式调节器不易实现 复杂控制规律、结构复杂。故采用数字式控制器。数字式控制器具有算法灵活．可实现复杂 控制规律、抗干扰能力强等特点，是实现柴油发电机组转速的高精度调节的理想选择。因此， 这里提出了一种以 TMS320F2812 DSP 为核心的转速数字控制器的测速功能系统设计．该设计 方案是进一步实现转速数字控制的基础。 2 转速测量原理 在测量和控制柴油发电机组转速时，需用转速传感器检测机组转速．柴油发电机 组经常使用磁电式转速传感器(图 1)，该转换传感器是在永久磁铁上安装一感应线圈．并将 传感器安装于柴油机飞轮附近．与柴油机的测速飞轮构成一个磁回路。当柴油发电机组转动 时．由于飞轮带有齿槽，就会使回路磁阻发生变化，从而在转速传感器的线圈中产生感应电 势，即转速电压信号，转速传感器线圈输出的平均电压值为 0．5~6 V，其频率为： f=Zn/60 (1) 式中：Z 为柴油机飞轮齿数，n 机组转速。 将传感器输出信号调理后变成速度频率的数字信号输入 TMS320F2812 DSP 的捕获 单元，捕获被测信号电平的跳变沿(比如上升沿)，从而可在被测信号的一个周期内，对标准 时钟 f0 的周期数计数，若得到的周期数为 K，则显然被测信号的周期(T)可表示为： T=K/f0 (2) 

于是，由(1)式和(2)式可得柴油发电机组的转速为： n=60f0/ZK (3) 通过 DSP 程序按(3)式即可计算机组转速。 3 转速测量系统设计 3．1 硬件电路设计 若飞轮齿数 Z 为 159，柴油机额定转速为 1 500 r／min，根据上述测量原理，给 出以 TMS320F2812 DSP 为核心的转速测量系统的硬件设计，如图 2 所示。 磁电式转速传感器的输出信号首先由 R1 和 C 组成的滤波电路滤波，其截止频率 fc 根据柴油机在额定转速时传感器输出信号的频率确定，而因 fc=l／(2πR1C)，从而确定 R1 和 C，可见这两者的取值与柴油机转速和飞轮齿数有关。需要注意的是这两者取值应按实际 设备参数确定。传感器输出模拟信号，要送入 DSP 需将其转换为数字信号，因此采用 VQ 开 关状态，经 VQ 转换后其集电极输出信号需由反相施密特触发器变换后(即经过信号整形后) 再送入 DSPTMS320F2812 的捕获单元 CAPl。该捕捉单元有一个专用的 2 级深度 FIF0 堆栈．顶 层堆栈由 CAPI FIF0 组成，底层由 CAPlFBOT 组成。测速分两次捕捉．第一次捕捉到引脚发 生的指定变化时，捕获单元将捕捉所选用计数器的计数值并把该值写入 FIF0 堆栈的顶层寄 存器．如果在第一次捕捉的值读取之前发生第二次捕捉．新的捕捉值会被送入底层寄存器。 捕获单元捕捉到数值后．相应的中断标志位置 1，如果没有屏蔽中断，则产生外围设备中断 请求。响应中断，通过中断服务程序读取一对捕捉的数值。该捕捉值正好是被测信号一个周 期的两次计数。根据这两次捕获值，计算标准时钟的周期数 K，进而得出被测转速。 3．2 软件程序设计 由于采用 DSP 的事件管理器 EVA 的捕获单元 CAPl，并选其定时器 T1 作为 CAPl 的时间 基准，T1 工作在连续递增计数模式，并设定捕获单元捕获被测信号的上升沿。捕获前要清 中断标志位，开捕获中断。相应初始化事件管理器 EVA 的程序代码为： 

进入捕获中断子程序时，保护现场首先清 CAPl 中断标志位，从二级深度 FIF0 中 依次读取两次捕获的计数值 capKl 和 capK2。如果 capK2>capKl，则 capK2 一 capKl 即为在 被测信号的一个周期内记的标准时钟的周期数 K。若 capK2

4 结语 基于磁电式转速传感器和 TMS320F2812 DSP 的捕获单元实现的柴油发电机组转速数字控 制器的转速测量系统，其硬件设计简单，测量精度较高。经实验测试，在机组转速 80～1500 r／min 时，测量误差均低于 0．2％，完全满足柴油机发电机组转速测量和控制的要求，有 较高的实际应用价值。