基于三位轉速計測量超低頻率

圖中所示的電路是一個(gè)三位轉速計，用來(lái)測量重復時(shí)間間隔為0.235至15秒內的低頻信號。轉速計的轉速為每分鐘4至255轉，它應用在那些醫療設備，這些醫療設備中，用來(lái)測量心跳率、呼吸率、電解磨削、腦電圖、低轉速電機轉速或機械裝置轉速之類(lèi)的低頻信號。

PIC16F872微處理控制處理轉速計的數據。PIC感應輸入頻率(fin)的周期，計算出每秒產(chǎn)生的相應的脈沖數，并相應的更新LED顯示器。輸入信號需被預處理成0到5V的直流電壓，脈沖高電平的寬度至少為4μs。

MCU所用等式為RPM = 60/T。T指感應輸入的周期，常數60代表一分鐘(60秒內)脈沖的讀數或每分鐘的旋轉數。該電路的時(shí)間基準是出一個(gè)32kHz的晶振(愛(ài)普生C-001R32.768K-A ±20 ppm)來(lái)提供的，這個(gè)時(shí)間基數反過(guò)來(lái)觸發(fā)T1(PIC的內部定時(shí)器)。T1有一個(gè)可編程的已將其設為1/8的因子。這一因子產(chǎn)一個(gè)4 kHz的分頻。定時(shí)器T1為16位的定時(shí)器，產(chǎn)生一個(gè)0.00025秒(250 μs)的變化周期。

定時(shí)器T1通過(guò)軟件被輸入端RC2的輸入信號的上升沿使能。當下一個(gè)上升沿到來(lái)時(shí)，T1被禁止。這樣，T1就有了一個(gè)與輸入信號周期對應的二進(jìn)制計數。因其變化周期為0.00025秒(250 μs)，我們必須將其右移三位以獲得0.25秒的時(shí)間。這樣，新的rpm等式將為RPM = 60000/T。

表中顯示如何獲得轉數/分(rpm)讀數，從包含了周期讀數的計數器(T1)開(kāi)始。例如，若PIC檢測到一個(gè)周期為1秒的信號，因為內部頻率分配器被設為4，所以計數器的讀數將等于1000(十進(jìn)制)。這個(gè)信號的最終rpm讀數將等于60。

它是這樣工作的：PIC監測輸入端RC2，等待一個(gè)下降沿。當檢測下降沿時(shí)，定時(shí)器T1被TMR1ON位使能。然后，PIC等待下一個(gè)定時(shí)器T1。當下一個(gè)定時(shí)器T1到來(lái)時(shí)，PIC禁止TMR1ON位以停止讀數。這時(shí)，各自周期的讀數被存于寄存器TMR1H和TMR1L中。

為避免范圍外的讀數，需要檢測溢出位TMR1F。如果該位被設置了，則表明信號的周期太長(cháng)以致不能被測量。在這種情況下，程序跳至UNDF標位，顯示“OUF”或overflow信息。這表明輸入信號的周期比16.384秒要高。

若沒(méi)有溢出，我們就要校驗檢測周期，使其等于或高于940(相當于 255 rpm)。如果讀數低于940，程序就要跳到OVERF標位，顯示信息將為00F，這表明讀數高于255 rpm。

若這一值大于940，則利用常規DIVS被4除。DIVS帶有產(chǎn)生兩個(gè)16位數字的兩對寄存器(ACCb和 ACCa)。為了獲得這一周期，所用公式為ACCb/ACCa = ACCb，60,000 (EA60H)再一次利用常規DIVS被ACCb除。這樣我們就得到了二進(jìn)制的rpm值。我們必須將這個(gè)二進(jìn)制轉換為BCD碼。

為了實(shí)現這一操作，我們將讀數轉移至W，然后調用常規的BINBCE。BINBCE通過(guò)寄存器R0, R1, 和R2(R2是最具意義的信號數)將二進(jìn)制轉換為BCD碼。最后，將每一個(gè)寄存器內的數據轉換成七段碼，使之能在LED顯示屏上顯示。兩個(gè)計算表SEGM 和 SEGM2完成這個(gè)七段碼操作，其中SEGM2負責處理百位數位。