PIC單片機CCP模塊在轉矩傳感器脈沖信號采集系統中的應用

　　摘要：在轉矩傳感器脈沖信號采集過(guò)程中，不僅要保證采集的精確度，為了能夠實(shí)時(shí)顯示出轉矩的動(dòng)態(tài)性能，也要保證其高采樣率。本文設計了一種基于PIC單片機CCP模塊捕捉模式下的脈沖信號采集系統，通過(guò)室內和室外試驗研究結果表明：該脈沖信號采集系統采樣頻率高，且精度可到0.1%，具有很好的實(shí)用性。

　　引言

　　轉矩測量的方法按測量原理分為平衡力法、能量轉換法和傳遞法三大類(lèi)，其中傳遞法的應用最為廣泛^[1]。轉矩是反應機械傳動(dòng)系統性能的典型機械量，轉矩的測量具有廣泛的應用，故對于轉矩信號的采集也就顯得尤為重要。

　　本文選用一款通用的轉矩傳感器作為研究對象，其頻率信號在零負載時(shí)為10kHz，正向旋轉滿(mǎn)量程時(shí)為15kHz，反向旋轉滿(mǎn)量程時(shí)為5kHz^[2]，并且其內部安裝有基于霍爾元件為基礎的轉速測量裝置，每旋轉一圈則輸出60個(gè)脈沖，是一款集轉矩和轉速同時(shí)輸出的傳感器，并且轉矩和轉速輸出信號同為脈沖信號，基于此，本文設計了一款基于PIC單片機CCP模塊高精度、高采樣率的脈沖采集電路。

　　采集系統設計

　　脈沖信號檢測原理

　　本系統采用PIC18F25K80作為微處理器，其具有4個(gè)CCP(捕捉/比較/PWM)模塊和1個(gè)ECCP(增強型捕捉/比較/PWM)模塊^[3]，所有模塊均可實(shí)現標準的捕捉、比較和脈寬調制模式，本文應用的為其捕捉模式，捕捉模式是用來(lái)捕捉一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)刻，通常是用來(lái)測量某事件的持續時(shí)間。以CCP3和CCP4模塊為例，如圖1所示為CCP模塊捕捉模式原理示意圖?！　?/p>

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　　PIC18F25K80的CCP3模式工作在捕捉模式下，即捕捉一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)刻值。在單片機內的事件表示的是電平變化，即為引腳輸入的脈沖上升沿或者下降沿，當引腳輸入信號發(fā)生跳變時(shí)，CCP的捕捉功能就會(huì )立即把當時(shí)的TMR1或TMR3定時(shí)器的16位計數值記錄下來(lái)，并會(huì )立即復制到CCPR3H和CCPR3L中，并產(chǎn)生CCP中斷信號。具體由哪一種特殊脈沖形式觸發(fā)一次時(shí)間捕捉將由CCP3M<3:0>這四位控制信號決定，其具體配置方式如表1所示?！　?/p>

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