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程中，不僅要保證采集的精確度，為了能夠實時顯示出轉矩的動態性能，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，其中傳遞法的應用最為廣泛^[1]。轉矩是反應機械傳動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為10kHz，正向旋轉滿量程時為15kHz，反向旋轉滿量程時為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個脈沖，是一款集轉矩和轉速同時輸出的傳感器，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CCP(捕捉/比較/PWM)模塊和1個ECCP(增強型捕捉/比較/PWM)模塊^[3]，所有模塊均可實現標準的捕捉、比較和脈寬調制模式，本文應用的為其捕捉模式，捕捉模式是用來捕捉一個事件發生的時刻，通常是用來測量某事件的持續時間。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。　　

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　　PIC18F25K80的CCP3模式工作在捕捉模式下，即捕捉一個事件發生的時刻值。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，當引腳輸入信號發生跳變時，CCP的捕捉功能就會立即把當時的TMR1或TMR3定時器的16位計數值記錄下來，并會立即復制到CCPR3H和CCPR3L中，并產生CCP中斷信號。具體由哪一種特殊脈沖形式觸發一次時間捕捉將由CCP3M<3:0>這四位控制信號決定，其具體配置方式如表1所示。　　

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