應用LPC2131開(kāi)發(fā)PLC調速器測頻單元
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2.2 LPC2131微控制器定時(shí)器模塊
LPC2131微控制器定時(shí)器方框圖如圖2所示。定時(shí)器控制寄存器TCR用來(lái)使能或者復位計數器操作；預分頻寄存器PR用來(lái)分頻時(shí)鐘計數頻率；VPB時(shí)鐘頻率Fpclk為計數提供時(shí)鐘頻率；預分頻計數器PC是當TCR使能后，在每個(gè)pclk周期加1，當其達到預分頻寄存器PR中保存的值時(shí)，定時(shí)器計數器TC值加1，預分頻計數器在下一個(gè)周期復位；當預分頻計數器達到上限時(shí)，定時(shí)器計數器TC值加1，當達到計數上限0xFFFFFFFF后將翻轉到0x00000000；捕獲寄存器與1個(gè)對應的器件引腳相關(guān)聯(lián)，當引腳發(fā)生特定事件時(shí)，可將定時(shí)器計數的值裝入該寄存器；捕獲控制寄存器CCR用于當捕獲事件發(fā)生時(shí)，確定是否裝入4個(gè)捕獲寄存器中的1個(gè)，以及是否產(chǎn)生中斷。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/195412.htm
本文選用定時(shí)器1作為兩路脈沖輸入捕獲計數器，利用它的兩路脈沖捕獲功能CAP1.2和CAP1.3捕獲經(jīng)整形后機組頻率和電網(wǎng)頻率的上升沿和下降沿信號，以CAP1.2為例，如圖3所示。通過(guò)CAP1.2捕獲功能，可以將每次上升沿和下降沿到來(lái)時(shí)對應的計數器值裝載到T1CR2寄存器中,將連續3次捕獲時(shí)計數器值依次保存到CAPJ 0、CAPJ 1和CAPJ 2 3個(gè)定義存儲單元中，儲存單元對應值為CAPJ 0、CAPJ 1和CAPJ 2，每完成1次T1CR2裝載即可求得1次相鄰上升沿或下降沿計數器差值TJ=CAPJ 0-CAPJ 2。本文設定計數時(shí)鐘不分頻，根據測周法原理，機組頻率值Fg為：
式中, Fpclk為VPB時(shí)鐘頻率,在不分頻情況下為11.059 2 MHz。設機組頻率為Fg=50 Hz，則周期Tg=0.02 s，測得的周期數Ng=0.02×11 059 200=221 184，測頻系統的理論分辨率為0.002 6 Hz，由此可見(jiàn)，此方法具有很高的分辨率。
2.3 測頻軟件流程
系統軟件由1個(gè)主程序和2個(gè)中斷子程序組成，如圖4所示。CAPJ0、CAPJ1和CAPJ2依次保存連續3個(gè)機組頻率信號捕獲對應的寄存器值T1CR2，CAPX0、CAPX1和CAPX2依次保存連續3個(gè)電網(wǎng)頻率信號捕獲時(shí)對應寄存器值T1CR3，TJ和TX分別表示機組頻率和電網(wǎng)頻率在1個(gè)周期內計數器計數差值。
在系統軟件中，主程序完成各種設定功能初始化。捕獲中斷子程序完成對整形后的機組頻率和電網(wǎng)頻率信號捕獲，計算出信號在1個(gè)周期內對應的計數器計數值，并對其進(jìn)行簡(jiǎn)單判斷和濾波處理。在信號捕獲中采用同時(shí)捕獲上升沿和下降沿,計算計數器差值時(shí)上升沿和下降沿分開(kāi)計算的方法，使得每半個(gè)周期就可獲得1次頻率值，相對1個(gè)周期或幾個(gè)周期才能求得1次頻率值的計算策略，它能夠更快反映機組頻率的波動(dòng)情況，提高了調速器頻率響應性，縮短了調速器不運轉的時(shí)間。
在數據發(fā)送程序中，將1個(gè)周期內計數器差值通過(guò)UART0口采用串口通信方式發(fā)送到PLC控制器中，在PLC中完成信號頻率值計算。此處采用發(fā)送頻率信號計數器差值而不是計算后頻率值或周期值，一方面是整數比小數傳送方便，通信更加簡(jiǎn)單；另一方面是頻率值或周期值具有多位小數，傳送時(shí)將丟失精度，不能保證頻率值的原始性。頻率值在PLC中計算完成后直接使用進(jìn)行調速器控制PID計算，將使調速器控制過(guò)程更加精確。在數據發(fā)送程序中，完成喂狗操作，防止程序“跑飛”，同時(shí)對機組頻率和電網(wǎng)頻率信號是否消失進(jìn)行判斷，增加控制過(guò)程可靠性。
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