多周期同步测频法车速丈量体系开发

时间:2022-03-15 02:57:01 来源:yabo亚博网站首页手机登录

  存在着当被测信号的频率改变范同较大时,精度比较低的缺陷。本文介绍了传统丈量办法存在的问题,剖析了同步测频办法怎么处理这一个问题,而且给出了用单片机完结的车速丈量体系的详细计划,以及使用该体系进行丈量的实践成果。

  传统丈量频率有二种办法:一种办法是计数器测频法(简称测频法)。该办法是将被测频率信号fx加到计数器的计数输入端.使计数器在规范时刻Tc1内进行计数。其差错首要来源于计数器只能进行整数计数而引起l差错,因而计数器直接测频法发生的差错为:

  第二种办法是计数器测周法(简称测周法)。该办法将规范频率信号fc2送到计数器的计数输入端,使被测频率信号fx操控计数器的计数时刻Tz。计数器测周法发生的1差错为:

  由(1)(2)式可知,在相同的时刻Tc内,测频法的1差错随被测频率的减小而增大,而测周法的误筹则随被测频率的增大而增大。因而,一般丈量高频信号时选用测频法,而丈量低频信号时选用测周法。可是不管哪种办法,都只能在必定程度上减小差错而不能消除差错。而且,关于频率改变规模较大的被测信号,二种办法都不能满意高精度丈量的要求。

  在直接测频法的基础上开展的多周期同步测频法,在现在的测频领域中得到越来越多的使用。在多周期同步测频法中,闸口时刻不是同定值,而是被测信号周期的整数倍,即与被测信号同步。

  首要,由单片机给出闸口敞开信号,但此刻计数器并不开端计数,而等纠被测信号的上升沿到来,发生与被测信号同步的实践闸口信号时.两组计数器才真实开端计数。两组计数器分别对被测信号和规范频率脉冲信号计数。当预置闸口信号封闭后,计数器也并不当即中止计数,而是比及被测信号上升沿到米的时刻才真实完毕计数,完结一次丈量进程。因而.实践闸口时刻与设定闸口时刻并不严厉持平,但最大差值不超越被测信号的一个周期。计数器的敞开和封闭与被测信号是同步的,即闸口中包含整数个被测信号周期,因而不存在对被测信号计数的l量化差错。被测信号的频率计算办法为:

  由上述剖析可知,多周期同步测频法不存在对被测信号计数的差错,丈量相对差错与被测信号频率巨细兄关,仅与闸口时刻及规范频率信号的频率巨细有关。能够经过增大闸口时刻或进步规范频率信号,来进步丈量精度。当闸口时刻和规范频率确认后,丈量相对精度也确认,即在被测信号的整个频段内丈量的精度相同。因而测频规模在理论上不受约束。

  车速丈量体系的中心是单片机测频模块,测频模块将丈量出的信号频率值(或车速值)实时传送给车载CAN总线网络,CAN总线将所测频率值(或车速值)与其他整车性能参数一同传送给上位计算机,进行实时记载并显现。丈量电路结构图如图1所示。

  本模块选用摩托罗拉M68HCl2单片机。该单片机内部具有规范定式模块(TIM)及输入捕捉(IC)功用。在IC功用启用后。TIM模块运转时,16位的自在定时器依照设定的时钟频率循环计时。当某个被测信号的设定边缘到来时,输入捕捉逻辑当即将自在定时器的内容捕捉到IC/OC寄存器中,其分辩才能高达lus乃至更高,并设置中止请求标志,随后软件能够呼应中止或许依据标志做出处理。因而,使用捕捉中止功用,能够对被测频率信号进行计数。一起,将单片机内部时钟作为规范频率信号,并可使用自在定时器进行计数。

  白南运转定时器是TIM的中心部分,其TI作频率直接决议IC/OC的分辩才能。M68HCl2单片机内部具有锁相环功用。因而使用锁相环功可将将单片机内部晶振频率进步许多,实践使用中进步到24MHz,使自在定时器的频率到达12MHz。

  综上所述,将被测频率信号经扩大整形后,接入单片机输入捕捉管脚PORTT0,使用单片机输入捕捉中止功用对被测信号进行计数,一起将单片机内部12MHZ时钟作为规范频率信号,并经过16位自在定时器进行计时,即可完结多周期同步测频法。其间fo=12MHz,因为=1/f0T ,因而该办法将具有十分高的丈量精度。此外,单片机具有8个独立的IC/OC通道,M68HCl2单片机能够完结多路频率信号的同H寸丈量。

  体系程序首要包含:锁相环子程序、预置闸口时刻子程序、运算处理子程序、CAN总线传输数据子程序等。程序规划思路及流程图如图2所示。

  使用高精度高稳定性的频率信号源对本体系进行标定,取得了比较准确的丈量成果。丈量最大相对差错小于10-6。经试验验证,经过上位机调理闸口时刻长短,能够确保本车速丈量体系在10Hz~100kHz频率规模内的高精度丈量。

  实践试验中,在车上装置OES一11型光电式速度传感器,并将输出信号(频率规模在10-35kHz内)接入本车速丈量体系,在转鼓试验台上进行0150km/h匀等速与加减速试验,0.5ms丈量并记载一次试验数据,测验曲线所示,丈量成果与实践情况相符合。测验成果表明,本体系具有丈量精度高、丈量规模大、抗干扰性强等长处,适用于实践整车测验。

  多周期同步测频法与传统测频法或测周法比较,能够消除差错。完结整个频段内的等精度丈量。使用该办法规划的车速丈量体系,充分发挥单片机自身的功用特色,可完结高精度测频。一起,上位机能够恣意操控闸口时刻,完结不同的丈量速度与丈量精度要求。经验证,本车速丈量体系在实践整车测验中,取得了精度较高的令人满意的测验成果。

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