基于C8051F单片机的发动机转速测量
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第 34卷第 6期
2007 年 12 月
拖 拉 机 与 农 用 运 输 车
Tractor& Farm Transporter
Vo1.34 No.6
Dec.,2007
基于 C8051 F单片机的发动机转速测量
曲金玉,任桂周,侯树展,刘大权
(山东理工大学 交通与车辆工程学院,山东 淄博 255049)
摘要:介绍了一种基于C8051F单片机的发动机转速实时测量方法,给出了测量系统的实现技术和硬件结构,并进行了软件设
计及实验。该方法在实际测量中取得了良好的效果,为发动机动力性能研究提供 了重要的参考依据。
关键词:发动机转速;单片机;PCA捕捉
中图分类号:U467.4+3;TP311 文献标识码:B 文章编号:1006一OOO6(2007)06—0066—02
Measure of Engine Speed Based on C8051 F Chip
QU fin—yu,REN Gui—zhou,HOU Shu—zhan,LIU Da—quan
(School ofTransport and Vehicle Engineering,Shandong University ofTechnology,Zibo 255049,China)
Abstract:The real—time measurement of engine speed has become an important part of the development of high
performance engines.This paper introduces a technology based on C8051 F—MCU’S used for real—time measurement of engine
speed.It refers to the realization technology ,the system hardware and the software design and the experimentation.The
applying
Key words:
ts made in the good results provide an important reference in engine perform ance research
Engine speed;Single—chip microcomputer;PCA capture
发动机转速是反映发动机运行状况的一个重要参数,它能够综
合反映发动机的工作状态和工作质量。利用发动机转速可以对发动
机动力性能作定量分析和判断动力的异常情况 ;利用发动机转速的
波动变化规律可以对发动机运行参数进行监测 、对其功率进行估算
等,因此,对发动机转速的测量是非常必要的 】 。
当前,发动机转速测量已经引起了广泛的关注,发动机转速测量
的方法也不断涌现,但是测量精度、实用性等问题一直没有得到很好
的解决。本文提出的基于C8051F单片机的发动机转速测量方法可
以达到较为理想的测量效果。
1 原理分析
利用C8051F单片机 PCA(Programmable Counter Atray,可编程计
数器阵列)的高速捕捉功能测量发动机转速 ,其基本原理是:通过霍
尔传感器采集发动机转速脉冲信号,经过波形过滤、光电隔离、整形
电路可以得到反映发动机转速的脉冲信号。C8051F单片机的PCA
的捕捉比较模块捕捉脉冲信号。在 PCA的边沿触发捕捉方式中,
CEXn引脚(脉冲信号输入引脚)上有效的电平变化(至少要持续两
个系统时钟周期才能确保有效)可以捕捉 PCA0定时/计数器的值,
并将其装入到对应模块的 16位捕捉/比较寄存器_2。当前捕捉时刻
计数器值与前次捕捉时刻计数器值之差即为两个相邻下降沿间隔时
问,即一个脉宽。测量起动齿圈的齿数个脉宽,即为发动机旋转一周
所用的周期时长,利用总时间除以这个周期时长,即可得到发动机转
速。这个转速是一个实时转速值,即瞬时转速。在实际应用中取多
个瞬时转速求其平均转速。将周期时长储存在数组/wacap3[i]中。
每 lO个周期时长计算一个平均转速,则平均转速可以表示为
d:— — 一 (1)
ystime‘∑P ap3[i]
i;0
式中 wPeed——发动机转速,r/min
c——时间常数, s
收稿日期:2006-11-18
· 66·
£ — PcA定时/计数器所采用的时钟周期, s
pcacap3[i]——周期时间内记录的 PCA定时/计数器的时钟
个数
由于在实际测量数据中,第一个转速值是不准确的,所以在数据
分析时要舍去第一个数据。
2 系统设计
2.1 硬件设计
发动机转速测量硬件接口电路如图 1所示,在霍尔传感器电路
与单片机电路之间,使用光电隔离,能有效地抑制系统噪声,消除接
地回路的干扰,保证输入到单片机的发动机转速脉冲信号的质量。
R73 Ul7
。 9 G{。 G 。
圈1 发动机转速测量电路圈
Fig.1 Circuit of Engine Speed Measure
2.2 软件设计
采用 c51语言进行编程。
外部脉冲信号由 CEX0引脚输入 ,脉冲信号下降沿引发 CCF中
断,捕捉 PCA0定时/计数器的值并将其装入到对应模块的 16位捕
捉/比较寄存器(PCAOCPHn和 PCAOCPLn)中,同时产生一个中断请
求,进入CCF中断处理程序。CCF中断处理程序读取 16位捕捉比较
寄存器的值并赋给变量 pcaOcph,在此引入 temp静态变量记录前一
个捕捉时刻 PCAO定时/计数器的值,则两个相邻下降沿肘问问隔
匿
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