本實(shí)用新型涉及電子測(cè)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

轉(zhuǎn)速是一種常見的機(jī)械量，它是指做圓周運(yùn)動(dòng)的物體單位時(shí)間內(nèi)沿圓周繞圓心轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。對(duì)于絕大多數(shù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械來說，轉(zhuǎn)速是一個(gè)重要參量，通過對(duì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，分析設(shè)備的工作情況，所以轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)于保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

對(duì)于轉(zhuǎn)速的測(cè)量可以采用變M/T原理，即在一個(gè)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)同時(shí)啟動(dòng)和停止對(duì)轉(zhuǎn)速脈沖和高頻時(shí)基脈沖計(jì)數(shù)，由相應(yīng)的計(jì)數(shù)值來計(jì)算轉(zhuǎn)速，并且轉(zhuǎn)速脈沖計(jì)數(shù)值可根據(jù)轉(zhuǎn)速情況動(dòng)態(tài)設(shè)置。傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，是通過兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別計(jì)數(shù)加以實(shí)現(xiàn)，然而兩個(gè)計(jì)數(shù)器難于同步，要做到同步計(jì)數(shù)需要增加復(fù)雜的同步時(shí)序電路，系統(tǒng)環(huán)節(jié)增多，可靠性變差。本實(shí)用新型充分利用微處理器內(nèi)部資源，在不增加外部資源條件下，可以實(shí)現(xiàn)兩計(jì)數(shù)器嚴(yán)格同步，測(cè)速準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，外圍電路簡單。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是為了解決旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速測(cè)量中兩個(gè)計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)問題，從而提供一種主從同步計(jì)數(shù)模式的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)現(xiàn)方法和轉(zhuǎn)速測(cè)量電路。

本實(shí)用新型提供了一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)現(xiàn)方法，包括以下幾個(gè)步驟：

(1)以STM32F103作為微處理器，轉(zhuǎn)速傳感器獲得的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，經(jīng)光耦整形輸入至STM32F103的TIM1_ETR引腳；

(2)初始設(shè)置中進(jìn)行STM32F103相關(guān)寄存器設(shè)置，啟動(dòng)測(cè)量；

(3)等待定時(shí)器1更新事件；定時(shí)器2的溢出次數(shù)在其中斷服務(wù)程序中累計(jì)；當(dāng)定時(shí)器1更新事件發(fā)生，由程序處理停止定時(shí)器1工作，讀取定時(shí)器2計(jì)數(shù)值和溢出次數(shù)，計(jì)算轉(zhuǎn)速測(cè)量結(jié)果，輸出至顯示裝置；

(4)由程序處理重新計(jì)算轉(zhuǎn)速脈沖計(jì)數(shù)設(shè)置值，設(shè)置相應(yīng)寄存器，啟動(dòng)下一次測(cè)量。

其中，步驟(2)中的設(shè)置過程為，設(shè)置STM32F103的定時(shí)器1作為主定時(shí)器用于計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)速脈沖，定時(shí)器2作為從定時(shí)器用于計(jì)數(shù)高頻時(shí)基脈沖。設(shè)置定時(shí) 器1為外部信號(hào)觸發(fā)、向上計(jì)數(shù)、比較輸出工作模式，并以外部脈沖作為時(shí)鐘源，比較輸出為OC1REF；設(shè)置定時(shí)器2為自動(dòng)重載、門控工作模式，其觸發(fā)選擇來自于定時(shí)器1的OC1REF；設(shè)置定時(shí)器1的計(jì)數(shù)器初始值為(65535-M₁)，設(shè)置定時(shí)器1的比較寄存器的值為(65535-M₁+1)，設(shè)置定時(shí)器2的計(jì)數(shù)器初始值為0；使能定時(shí)器1，啟動(dòng)測(cè)量；

步驟(4)中的設(shè)置過程為，重新設(shè)置定時(shí)器1的計(jì)數(shù)器初始值為(65535-M₁)，重新設(shè)置定時(shí)器1的比較寄存器的值為(65535-M₁+1)，設(shè)置定時(shí)器2的計(jì)數(shù)器初始值為0，清零定時(shí)器2溢出次數(shù)。

本實(shí)用新型提供了一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速測(cè)量電路，它包括微處理器STM32F103，液晶顯示模塊LCD1602(3.3V)，一號(hào)電阻和二號(hào)電阻，光電耦合器。一號(hào)電阻的一端連接外部信號(hào)，另一端與光電耦合器1腳相連，光電耦合器的2腳接外部電源地；二號(hào)電阻的一端連接系統(tǒng)電源正，另一端與光電耦合器4腳相連，光電耦合器的3腳接系統(tǒng)電源地；同時(shí)光電耦合器4腳連接STM32F103的104腳，STM32F103的16腳連接系統(tǒng)電源地，STM32F103的17腳連接系統(tǒng)電源正；LCD1602(3.3V)的1、16引腳接系統(tǒng)電源地，2、15腳接系統(tǒng)電源正，4、5、6引腳分別接STM32F103的102、101、100引腳，LCD1602(3.3V)的7-14引腳分別接STM32F103的PA0-PA7信號(hào)引腳。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.本實(shí)用新型中兩個(gè)定時(shí)器采用主從工作模式，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)定時(shí)器的完美同步，有效地提高了測(cè)量精度。2.主從定時(shí)器的同步計(jì)數(shù)，減少了產(chǎn)生隨機(jī)誤差因素，增加了測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。3.本實(shí)用新型可以根據(jù)測(cè)得轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)設(shè)定轉(zhuǎn)速脈沖計(jì)數(shù)設(shè)置值，當(dāng)高轉(zhuǎn)速時(shí)，設(shè)置值增大，當(dāng)?shù)娃D(zhuǎn)速時(shí)，設(shè)置值減小，保障了測(cè)量的實(shí)時(shí)性。4.本實(shí)用新型主要利用微處理器內(nèi)部定時(shí)器資源，所需外部硬件少，實(shí)施起來簡單方便。

附圖說明

圖1是旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)現(xiàn)方法工作框圖；

圖2是STM32F103內(nèi)部定時(shí)器工作時(shí)序圖。

圖3是旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速測(cè)量電路原理圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)現(xiàn)方法及測(cè)量電路進(jìn)行詳細(xì)說明。

結(jié)合圖1，本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)現(xiàn)方法為：

1、以STM32F103作為微處理器(3)，轉(zhuǎn)速傳感器獲得的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)(1)，經(jīng)光耦整形(2)輸入至STM32F103的TIM1_ETR引腳；

2、在初始設(shè)置(4)中，設(shè)置STM32F103的定時(shí)器1(5)作為主定時(shí)器用于計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)速脈沖，定時(shí)器2(6)作為從定時(shí)器用于計(jì)數(shù)高頻時(shí)基脈沖；設(shè)置定時(shí)器1(5)為外部信號(hào)觸發(fā)、向上計(jì)數(shù)、比較輸出工作模式，并以外部脈沖作為時(shí)鐘源，比較輸出為OC1REF；設(shè)置定時(shí)器2(6)為自動(dòng)重載、門控工作模式，其觸發(fā)選擇來自于定時(shí)器1(5)的OC1REF；設(shè)置定時(shí)器1(5)的計(jì)數(shù)器初始值為(65535-M₁)，設(shè)置定時(shí)器1(5)的比較寄存器的值為(65535-M₁+1)，設(shè)置定時(shí)器2(6)的計(jì)數(shù)器初始值為0；使能定時(shí)器1(5)，啟動(dòng)測(cè)量；

3、等待定時(shí)器1(5)更新事件；定時(shí)器2(6)的溢出次數(shù)k在其中斷服務(wù)程序中累計(jì)；當(dāng)定時(shí)器1(5)更新事件發(fā)生，由程序處理(7)停止定時(shí)器1(5)工作；并讀取定時(shí)器2(6)計(jì)數(shù)值CNT₂和溢出次數(shù)k，按下式計(jì)算轉(zhuǎn)速n，其中f_c為高頻時(shí)基脈沖頻率，M₁為轉(zhuǎn)速脈沖計(jì)數(shù)設(shè)定值，p為每周轉(zhuǎn)速脈沖個(gè)數(shù)。并將測(cè)量結(jié)果輸出至顯示裝置；

4、在程序處理(7)中，按下式重新計(jì)算轉(zhuǎn)速脈沖計(jì)數(shù)設(shè)置值，其中INT為取整函數(shù)，n’為上一測(cè)量周期測(cè)得的轉(zhuǎn)速，T_測(cè)是指測(cè)量周期；設(shè)置定時(shí)器1(5)的計(jì)數(shù)器初始值為(65535-M₁)，設(shè)置定時(shí)器1(5)的比較寄存器的值為(65535-M₁+1)，設(shè)置定時(shí)器2(6)的計(jì)數(shù)器初始值為0，清零溢出次數(shù)k；啟動(dòng)下一次測(cè)量。

結(jié)合圖2，旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)現(xiàn)方法工作原理為：圖2中包括外部轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)(9)，定時(shí)器1的使能信號(hào)(10)，定時(shí)器1的寫脈沖信號(hào)(11)，定時(shí)器1的計(jì)數(shù)值(12)，比較輸出信號(hào)OC1REF(13)，STM32F103內(nèi)部高頻時(shí)基脈沖信號(hào)(14)，定時(shí)器2的寫脈沖信號(hào)(15)，定時(shí)器2的計(jì)數(shù)值(16)。當(dāng)定時(shí)器1的寫脈沖信號(hào)(11)與定時(shí)器2的寫脈沖信號(hào)(15)下降沿到來時(shí)，完成對(duì)定時(shí)器1和定時(shí)器2的計(jì)數(shù)器設(shè)置值寫入；在定時(shí)器1使能條件(10)下，當(dāng)外部 轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)(9)的上升沿到來時(shí)，定時(shí)器1的計(jì)數(shù)值(12)開始累加；此時(shí)定時(shí)器1的計(jì)數(shù)器值(12)大于等于比較寄存器的初始值，則比較輸出信號(hào)OC1REF(13)同時(shí)輸出高電平，定時(shí)器2啟動(dòng)工作，定時(shí)器2的計(jì)數(shù)值(16)開始累加；當(dāng)定時(shí)器1計(jì)數(shù)到65535時(shí)，再次計(jì)數(shù)溢出為0，此時(shí)定時(shí)器1的計(jì)數(shù)器值(12)小于比較寄存器的初始值，比較輸出信號(hào)OC1REF(13)輸出低電平，定時(shí)器2計(jì)數(shù)停止。此時(shí)讀取并計(jì)算定時(shí)器2的總計(jì)數(shù)值65536×k+CNT₂，可根據(jù)轉(zhuǎn)速公式計(jì)算出當(dāng)前的轉(zhuǎn)速值并輸出顯示。同時(shí)根據(jù)計(jì)算出的轉(zhuǎn)速值確定下一次的計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)速脈沖個(gè)數(shù)M₁，啟動(dòng)進(jìn)行下一次的測(cè)量。由此實(shí)現(xiàn)了定時(shí)器1與定時(shí)器2對(duì)轉(zhuǎn)速脈沖和高頻時(shí)基脈沖的同步計(jì)數(shù)。

結(jié)合圖3，旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速測(cè)量電路，它包括微處理器STM32F103(17)，液晶顯示模塊LCD1602(3.3V)(18)，一號(hào)電阻(19)和二號(hào)電阻(20)，光電耦合器(21)。一號(hào)電阻(19)的一端連接外部信號(hào)，另一端與光電耦合器(21)的1腳相連，光電耦合器(21)的2腳接外部電源地；二號(hào)電阻(20)的一端連接系統(tǒng)電源正，另一端與光電耦合器(21)的4腳相連，光電耦合器(21)的3腳接系統(tǒng)電源地；同時(shí)光電耦合器(21)的4腳連接STM32F103(17)的104腳，STM32F103(17)的16腳連接系統(tǒng)電源地，STM32F103(17)的17腳連接系統(tǒng)電源正；LCD1602(3.3V)(18)的1、16引腳接系統(tǒng)電源地，2、15腳接系統(tǒng)電源正，4、5、6引腳分別接STM32F103(17)的102、101、100引腳，LCD1602(3.3V)(18)的7-14引腳分別接STM32F103(17)的PA0-PA7信號(hào)引腳。