應(yīng)用LPC2131開發(fā)PLC調(diào)速器測(cè)頻單元
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2.2 LPC2131微控制器定時(shí)器模塊
LPC2131微控制器定時(shí)器方框圖如圖2所示。定時(shí)器控制寄存器TCR用來使能或者復(fù)位計(jì)數(shù)器操作；預(yù)分頻寄存器PR用來分頻時(shí)鐘計(jì)數(shù)頻率；VPB時(shí)鐘頻率Fpclk為計(jì)數(shù)提供時(shí)鐘頻率；預(yù)分頻計(jì)數(shù)器PC是當(dāng)TCR使能后，在每個(gè)pclk周期加1，當(dāng)其達(dá)到預(yù)分頻寄存器PR中保存的值時(shí)，定時(shí)器計(jì)數(shù)器TC值加1，預(yù)分頻計(jì)數(shù)器在下一個(gè)周期復(fù)位；當(dāng)預(yù)分頻計(jì)數(shù)器達(dá)到上限時(shí)，定時(shí)器計(jì)數(shù)器TC值加1，當(dāng)達(dá)到計(jì)數(shù)上限0xFFFFFFFF后將翻轉(zhuǎn)到0x00000000；捕獲寄存器與1個(gè)對(duì)應(yīng)的器件引腳相關(guān)聯(lián)，當(dāng)引腳發(fā)生特定事件時(shí)，可將定時(shí)器計(jì)數(shù)的值裝入該寄存器；捕獲控制寄存器CCR用于當(dāng)捕獲事件發(fā)生時(shí)，確定是否裝入4個(gè)捕獲寄存器中的1個(gè)，以及是否產(chǎn)生中斷。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/195412.htm
本文選用定時(shí)器1作為兩路脈沖輸入捕獲計(jì)數(shù)器，利用它的兩路脈沖捕獲功能CAP1.2和CAP1.3捕獲經(jīng)整形后機(jī)組頻率和電網(wǎng)頻率的上升沿和下降沿信號(hào)，以CAP1.2為例，如圖3所示。通過CAP1.2捕獲功能，可以將每次上升沿和下降沿到來時(shí)對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器值裝載到T1CR2寄存器中,將連續(xù)3次捕獲時(shí)計(jì)數(shù)器值依次保存到CAPJ 0、CAPJ 1和CAPJ 2 3個(gè)定義存儲(chǔ)單元中，儲(chǔ)存單元對(duì)應(yīng)值為CAPJ 0、CAPJ 1和CAPJ 2，每完成1次T1CR2裝載即可求得1次相鄰上升沿或下降沿計(jì)數(shù)器差值TJ=CAPJ 0-CAPJ 2。本文設(shè)定計(jì)數(shù)時(shí)鐘不分頻，根據(jù)測(cè)周法原理，機(jī)組頻率值Fg為：
式中, Fpclk為VPB時(shí)鐘頻率,在不分頻情況下為11.059 2 MHz。設(shè)機(jī)組頻率為Fg=50 Hz，則周期Tg=0.02 s，測(cè)得的周期數(shù)Ng=0.02×11 059 200=221 184，測(cè)頻系統(tǒng)的理論分辨率為0.002 6 Hz，由此可見，此方法具有很高的分辨率。
2.3 測(cè)頻軟件流程
系統(tǒng)軟件由1個(gè)主程序和2個(gè)中斷子程序組成，如圖4所示。CAPJ0、CAPJ1和CAPJ2依次保存連續(xù)3個(gè)機(jī)組頻率信號(hào)捕獲對(duì)應(yīng)的寄存器值T1CR2，CAPX0、CAPX1和CAPX2依次保存連續(xù)3個(gè)電網(wǎng)頻率信號(hào)捕獲時(shí)對(duì)應(yīng)寄存器值T1CR3，TJ和TX分別表示機(jī)組頻率和電網(wǎng)頻率在1個(gè)周期內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)差值。
在系統(tǒng)軟件中，主程序完成各種設(shè)定功能初始化。捕獲中斷子程序完成對(duì)整形后的機(jī)組頻率和電網(wǎng)頻率信號(hào)捕獲，計(jì)算出信號(hào)在1個(gè)周期內(nèi)對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值，并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單判斷和濾波處理。在信號(hào)捕獲中采用同時(shí)捕獲上升沿和下降沿,計(jì)算計(jì)數(shù)器差值時(shí)上升沿和下降沿分開計(jì)算的方法，使得每半個(gè)周期就可獲得1次頻率值，相對(duì)1個(gè)周期或幾個(gè)周期才能求得1次頻率值的計(jì)算策略，它能夠更快反映機(jī)組頻率的波動(dòng)情況，提高了調(diào)速器頻率響應(yīng)性，縮短了調(diào)速器不運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間。
在數(shù)據(jù)發(fā)送程序中，將1個(gè)周期內(nèi)計(jì)數(shù)器差值通過UART0口采用串口通信方式發(fā)送到PLC控制器中，在PLC中完成信號(hào)頻率值計(jì)算。此處采用發(fā)送頻率信號(hào)計(jì)數(shù)器差值而不是計(jì)算后頻率值或周期值，一方面是整數(shù)比小數(shù)傳送方便，通信更加簡(jiǎn)單；另一方面是頻率值或周期值具有多位小數(shù)，傳送時(shí)將丟失精度，不能保證頻率值的原始性。頻率值在PLC中計(jì)算完成后直接使用進(jìn)行調(diào)速器控制PID計(jì)算，將使調(diào)速器控制過程更加精確。在數(shù)據(jù)發(fā)送程序中，完成喂狗操作，防止程序“跑飛”，同時(shí)對(duì)機(jī)組頻率和電網(wǎng)頻率信號(hào)是否消失進(jìn)行判斷，增加控制過程可靠性。
評(píng)論