PIC单片机CCP模块在转矩传感器脉冲信号采集系统中的应用

　　摘要：在转矩传感器脉冲信号采集过程中，不仅要保证采集的精确度，为了能够实时显示出转矩的动态性能，也要保证其高采样率。本文设计了一种基于PIC单片机CCP模块捕捉模式下的脉冲信号采集系统，通过室内和室外试验研究结果表明：该脉冲信号采集系统采样频率高，且精度可到0.1%，具有很好的实用性。

　　引言

　　转矩测量的方法按测量原理分为平衡力法、能量转换法和传递法三大类，其中传递法的应用最为广泛^[1]。转矩是反应机械传动系统性能的典型机械量，转矩的测量具有广泛的应用，故对于转矩信号的采集也就显得尤为重要。

　　本文选用一款通用的转矩传感器作为研究对象，其频率信号在零负载时为10kHz，正向旋转满量程时为15kHz，反向旋转满量程时为5kHz^[2]，并且其内部安装有基于霍尔元件为基础的转速测量装置，每旋转一圈则输出60个脉冲，是一款集转矩和转速同时输出的传感器，并且转矩和转速输出信号同为脉冲信号，基于此，本文设计了一款基于PIC单片机CCP模块高精度、高采样率的脉冲采集电路。

　　采集系统设计

　　脉冲信号检测原理

　　本系统采用PIC18F25K80作为微处理器，其具有4个CCP(捕捉/比较/PWM)模块和1个ECCP(增强型捕捉/比较/PWM)模块^[3]，所有模块均可实现标准的捕捉、比较和脉宽调制模式，本文应用的为其捕捉模式，捕捉模式是用来捕捉一个事件发生的时刻，通常是用来测量某事件的持续时间。以CCP3和CCP4模块为例，如图1所示为CCP模块捕捉模式原理示意图。　　

 

　　PIC18F25K80的CCP3模式工作在捕捉模式下，即捕捉一个事件发生的时刻值。在单片机内的事件表示的是电平变化，即为引脚输入的脉冲上升沿或者下降沿，当引脚输入信号发生跳变时，CCP的捕捉功能就会立即把当时的TMR1或TMR3定时器的16位计数值记录下来，并会立即复制到CCPR3H和CCPR3L中，并产生CCP中断信号。具体由哪一种特殊脉冲形式触发一次时间捕捉将由CCP3M<3:0>这四位控制信号决定，其具体配置方式如表1所示。