基于PIC16的三位轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)量超低頻率方案

圖中所示的電路是一個(gè)三位轉(zhuǎn)速計(jì)，用來(lái)測(cè)量重復(fù)時(shí)間間隔為0.235至15秒內(nèi)的低頻信號(hào)。轉(zhuǎn)速計(jì)的轉(zhuǎn)速為每分鐘4至255轉(zhuǎn)，它應(yīng)用在那些醫(yī)療設(shè)備，這些醫(yī)療設(shè)備中，用來(lái)測(cè)量心跳率、呼吸率、電解磨削、腦電圖、低轉(zhuǎn)速電機(jī)轉(zhuǎn)速或機(jī)械裝置轉(zhuǎn)速之類(lèi)的低頻信號(hào)。

PIC16F872微處理控制處理轉(zhuǎn)速計(jì)的數(shù)據(jù)。PIC感應(yīng)輸入頻率（fin）的周期，計(jì)算出每秒產(chǎn)生的相應(yīng)的脈沖數(shù)，并相應(yīng)的更新LED顯示器。輸入信號(hào)需被預(yù)處理成0到5V的直流電壓，脈沖高電平的寬度至少為4μs。

MCU所用等式為RPM = 60/T。T指感應(yīng)輸入的周期，常數(shù)60代表一分鐘（60秒內(nèi)）脈沖的讀數(shù)或每分鐘的旋轉(zhuǎn)數(shù)。該電路的時(shí)間基準(zhǔn)是出一個(gè)32kHz的晶振（愛(ài)普生C- 001R32.768K-A ±20 ppm）來(lái)提供的，這個(gè)時(shí)間基數(shù)反過(guò)來(lái)觸發(fā)T1（PIC的內(nèi)部定時(shí)器）。T1有一個(gè)可編程的已將其設(shè)為1/8的因子。這一因子產(chǎn)一個(gè)4 kHz的分頻。定時(shí)器T1為16位的定時(shí)器，產(chǎn)生一個(gè)0.00025秒（250 μs）的變化周期。

定時(shí)器T1通過(guò)軟 件被輸入端RC2的輸入信號(hào)的上升沿使能。當(dāng)下一個(gè)上升沿到來(lái)時(shí)，T1被禁止。這樣，T1就有了一個(gè)與輸入信號(hào)周期對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制計(jì)數(shù)。因其變化周期為 0.00025秒（250 μs），我們必須將其右移三位以獲得0.25秒的時(shí)間。這樣，新的rpm等式將為RPM = 60000/T。

表中顯示如何獲得轉(zhuǎn)數(shù)/分（rpm）讀數(shù)，從包含了周期讀數(shù)的計(jì)數(shù)器（T1）開(kāi)始。例如，若PIC檢測(cè)到一個(gè)周期為1秒的信號(hào)，因?yàn)閮?nèi)部頻率分配器被設(shè)為4，所以計(jì)數(shù)器的讀數(shù)將等于1000（十進(jìn)制）。這個(gè)信號(hào)的最終rpm讀數(shù)將等于60。

它是這樣工作的：PIC監(jiān)測(cè)輸入端RC2，等待一個(gè)下降沿。當(dāng)檢測(cè)下降沿時(shí)，定時(shí)器T1被 TMR1ON位使能。然后，PIC等待下一個(gè)定時(shí)器T1。當(dāng)下一個(gè)定時(shí)器T1到來(lái)時(shí)，PIC禁止TMR1ON位以停止讀數(shù)。這時(shí)，各自周期的讀數(shù)被存于寄 存器TMR1H和TMR1L中。

為避免范圍外的讀數(shù)，需要檢測(cè)溢出位TMR1F。如果該位被設(shè)置了，則表明信號(hào)的周期太長(zhǎng)以致不能被測(cè)量。在這種情況下，程序跳至UNDF標(biāo)位，顯示“OUF”或overflow信息。這表明輸入信號(hào)的周期比16.384秒要高。

若沒(méi)有溢出，我們就要校驗(yàn)檢測(cè)周期，使其等于或高于940（相當(dāng)于 255 rpm）。如果讀數(shù)低于940，程序就要跳到OVERF標(biāo)位，顯示信息將為“00F”，這表明讀數(shù)高于255 rpm。

若這一值大于940，則利用常規(guī)DIVS被4除。DIVS帶有產(chǎn)生兩個(gè)16位數(shù)字的兩對(duì)寄存器 （ACCb和 ACCa）。為了獲得這一周期，所用公式為ACCb/ACCa = ACCb，60，000 （EA60H）再一次利用常規(guī)DIVS被ACCb除。這樣我們就得到了二進(jìn)制的rpm值。我們必須將這個(gè)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為BCD碼。

為了實(shí)現(xiàn)這一操作，我們將讀數(shù)轉(zhuǎn)移至W，然后調(diào)用常規(guī)的BINBCE。BINBCE通過(guò)寄存器R0， R1， 和R2（R2是最具意義的信號(hào)數(shù)）將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為BCD碼。最后，將每一個(gè)寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成七段碼，使之能在LED顯示屏上顯示。兩個(gè)計(jì)算表SEGM 和 SEGM2完成這個(gè)七段碼操作，其中SEGM2負(fù)責(zé)處理百位數(shù)位。