光电测量转速系统的设计.doc

光电测量转速系统的设计

摘 要

本文介绍的是采用光电作为转速传感器，借助于最新的控制系统数字信号处理器TMS320LF2407及一定的测速算法——变M／T法，实现了对转速高精度测量的目的。在测速系统中，重点以718转台为实验对象，在控制系统速度环开环的情况下，用光电编码器，借助于最新的控制系统数字信号处理器TMS320LF2407及一定的测速算法——变M／T法，实现了对转台转速高精度测量的目的，为进一步实现伺服系统的全数字化打下了坚实的基础。本文的主要的研究工作如下：
首先，在综合分析了影响模拟量和数字量测速的基础上，对基于数字脉冲计数的测速方法进行了全面的研究。对最终确定用变M／T法在TMS320LF2407上实现对电机低速转速测量的实验方案，提供了理论依据，也为进一步提高测速精度和扩展测速范围提供了有利的保障。其次以TMS320LF2407与CPLD为核心构成了测速系统，并完成了用变M／T法实现对电机低速转速的测量。

关键词：DSP，低转速，TMS320LF2407，光电编码器，变M／T法，转速传感器

THE DESIGN OF PHOTOELECTRIC MEASUREMENT SPEED

ABSTRACT

This article describes the optical encoder as a speed sensor, by means of the control system digital signal processor TMS320LF2407 speed algorithm-Variable M/T method, to achieve high-precision measurement of low speed and low angular velocity of the purpose of.Ln the speed—measuring system，taking the 718 gimbals model as an object，in The circumstance of open 1oop control system，this paper use the encoder to realize highly accurate measures for the speed of motor by means of the latest digital Signal processor(DSP) TMS320LF2407，and a some arithmetic—the methods of alterable M／T．This establishes a firm basement for the further realization of a total digitalized method in servo system•The main research contents are as follows：
First,Influencing factors of analogue and digital speed—measuring are discussed in detail，the methods of measuring speed based on digital pulse counting are comprehensively studied，which provide theoretic bases for establishing experimental project used the methods of alterable M／T and position difference to realize low speed measuring for motor，and provide powerful guarantee for further improving the precision of speed—measuring and extending the range of speed—measuring。
Secondly，tacho system is mainly made up of TMS320LF2407 and CPLD，low speed—measuring for motor is completed by the method of alterable M／T．

KEY WORDS：DSP,low rotational speed,TMS320LF2407,photoelectric encoder the Method of Alterable M／T, revolution speed transducer
目 录

前 言 1
第一章 测速算法的问题 2
§1.1 测速算法实现中的几个问题 2

§1.1.1 定点运算与定标 2
§1.1.2 有限字长效应 2
§1.1.3 上溢与下溢处理 2
§1.1.4 软件结构设计 2
第二章 光电测速的意义及现状 4
§2.1 测速系统研究的目的和意义 4
§2.2 测量系统的现状 4
第三章 国内外的一些研究方法 6
§3.1 光电断续器测量转速 6
§3.1.1 转轴转速的测量电路及工作原理 6
§3.1.2 齿轮转速的测量原理 6
§3.2 红外光电测速 8
§3.2.1 测量原理 8
§3.2.2 信号处理系统 9
§3.2.3 单片机信号处理系统 10
第四章 数字测速 12
§4.2 DSP简介 12
§4.3 TMS320LF2407--增强型数字电机专用芯片 13
§4.4 TMS320LF2407上用变M／T法实现对编码器测速的硬件设计 13
§4.4.1 TMS320LF2407上的相应硬件及测量系统组成 14
§4.5 DSP芯片的高级语言和汇编语言混台编程 16
§4.6 程序设计 17
第五章 实验结果及结论 20
5.1 实验结果 20
5.2 实验结论 21
结 论 22
参考文献 23
致 谢 25

25

前 言

近年来，许多学者和专家在转矩、转速测量方面进行了大量的研究和试验，取得了一系列的技术成果。光电测量设备绝大多数都是精密测量设备，广泛应用于航天、航空、航海等军事领域和建筑、工业生产等民用领域。随着科学技术的进步，各行业对测量精度的要求越来越高，这就要求光电测量设备在设计、研制、使用等过程中必须考虑各方面的误差来源，从而提高光电测量设备的测量精度。此文分析了影响模拟量和数字量测速的基础上定用变M／T法在TMS320LF2407上实现对电机低速转速测量的实验方案，提供了理论依据，也为进一步提高测速精度和扩展测速范围提供了有利的保障。并以TMS320LF2407为基础构成了测速系统，并完成了用变M／T法实现对电机低速转速的测量。

第一章 测速算法的问题

§1.1 测速算法实现中的几个问题

用TMS320LF2407实现测速系统数字化的设计方法目前常用的方法有以下几种：模拟化设计、直接数字设计。TMS320C2000实现数字化测速的几个实际问题：定点运算与定标；有限字长效应；上溢和下溢处理；软件结构设计。
§1.1.1 定点运算与定标
用TMS320LF2407实现数字化测速算法也是一种有精度要求的运算，这种运算都是基于定点二进制补码表示的数。在定点DSP芯片中，采用定点数进行数值运算，其操作数一般采用整型数表示。定点格式、如何定点将影响运算精度，不合适的定点表示将会引起不能接受的误差。所谓数的定标，就是确定一个数的小数点处于16位中的哪一位[1]。
§1.1.2 有限字长效应
DSP在处理数字控制算法中所包含的各种数时，都是用有限字长的数来表示的，这本身就意味着存在某种程度的误差。在程序设计中，应该考虑有限字长误差(量化误差)对于整个算法及测试结果乃至对正个闭环伺服控制系统的影响[2]。
§1.1.3 上溢与下溢处理
数字控制系统中的计算机通常采用2的补码定点运算。这种惯用的设计方法必须确定整数值和小数位，若定点运算的“标点”您、定得不合适，会使运算结果太大时， 在所选取的定点格式下不能完全表示而发生溢出。如果对溢出结果不作处理可能导致性能恶化。所以，在系统中，必须采取防止溢出的措施，亦即转入正常工作的非溢出状态。即为了防止溢出，在编制软件时，应根据输入信号的动态范围，选取合适的定标系数，或者采取软件限幅[3]。
§1.1.4 软件结构设计
在DSP构成的数字伺服系统中，软件设计也应该应用模块化的原理与概念，遵循“自顶而下”的递阶结构设计方法，把一个大型任务分解成若干个相互有联系的小任务模块。也就是说，首先规划高层模块的目标和约束条件，然后逐层设计关键性底层模块，在主程序的控制下把一个低层功能模块有机的结合起来完成系统所规定的任务。

第二章 光电测速的意义及现状

§2.1 测速系统研究的目的和意义

光电精密跟踪技术是国防领域中的一项核心技术。在科学技术高度发展的今天，国防科学技术是衡量各国科技发展程度的重要标志，大量科技研究力量和投资都用于国防科技发展中。跟踪伺服系统在精密跟踪系统的研制中起着极其重要的作用。跟踪伺服系统的速度精度和速度平稳性是光电跟踪系统设计的重要指标[4]。具有较高的测量精度，对于低转速的测量也有相当高的精度，可用于各行业转速的非接触式检测和控制中，因此设计高精度高分辨率的测速系统显得尤为重要[5]。

§2.2 测量系统的现状

测速可分为两大类：模拟电路测速和数字电路的测速。随着电子技术的发展，数字测速技术的进步，数字测速性能的提高，使数字测速受到人们更多的重视。微电子技术的发展，计算机技术的广泛应用，出现了以计算机为核心的数字测速装置。这样的速度测量装置测量范围宽，工作方式灵活多变，适应面广，具有普通数字测速装置不可比拟的优越性[6]。
目前，在数字系统中测速装置主要分为两类。一类是把测速机的模拟输出信号经A／D变换为数字量，然后输入到计算机中。这是一种比较成熟的测速方法。其优点是响应速度快，时间延迟小，其缺点是测速机灵敏度低，寿命短，而且必须安装测速机。特别是与力矩电机配合使用的高灵敏度测速机情况更是如此。此外速度分辨力和量化误差受到A／D转换芯片的位数限制。例如一个n位的A／D转换芯片，考虑到正负转向，其最大测速比为：D=2n-1，如果系统要求的最高转速为Vmax，则系统的最高分辨率为Vmax／D=Vmax／2n-1[7]。
另一类方法是直接采用数字测速。随着数字测速的完善和发展，在速度回路中用它来代替直流测速机，不但可提高测速精度，扩大测速范围，还可大大简化系统体积结构，这对设计高精度、高分辨率、小型化的测速系统显得尤为重要。数字测速是多种多样的，有脉冲测速机，光栅盘等。目前使用最广泛的是增量式码盘。在闭环伺服控制系统中，根据脉冲计数来测量转速的方法有下列几种：M法、T法，以及后来发展的M／T法、变M／T法等。而多周期同步测频法是近期在发展变M／T法基础上发展起来的。各种方法有其各自的优点及其具体的适用与范围[8]。

第三章 国内外的一些研究方法

§3.1 光电断续器测量转速

反射型光电断续器和遮断型光电断续器均可以用来测量物体的转速，如图3-1、图3-2所示。我们拿反射式为例来详细分析其工作原理[9]。
§3.1.1 转轴转速的测量电路及工作原理
在待测转速的转轴上安装上一个同心圆柱薄片，将具有反射光线性能较好的纸片粘贴在这个同心圆柱薄片3迎光那面的合适位置上，红外LED发射管发出的光线经透镜2会聚成平行光束，照射到旋转圆柱薄片3上，光线经反光纸4反射回来，经透镜6聚焦后落在光敏二极管7上，由光敏二极管7转变为电信号。旋转物体每转一圈，光敏二极管就产生一个脉冲信号，如Ua所示，经放大整形电路8后得到TTL电平的脉冲信号，如Ub所示。该信号在与逻辑门中和。秒信号Uc相与，输出信号如Ud所示，该信号就是与门在ls的时间间隔内输出的脉冲数[10]。它反映了旋转物体的每秒转动圈数，而转速是指每分钟内旋转物体转动的圈数，所以，Ud信号还需要经数据运算电路60倍频处理后，由数码显示器显示出每分钟的转数n来。
§3.1.2 齿轮转速的测量原理
如果待测的是齿轮的转速，如图3-1所示，电路组成和原理基本相同。只是每转过一个齿，光电断续器就输出一个脉冲。如果该齿轮有z个齿，则齿轮转一圈，光电断续器将输出z个脉冲。通过测量脉冲的频率或脉冲计数。可获得齿轮1s的时间间隔内输出的脉冲数n1，经数据运算电路除以Z再60倍频处理后，则60nl／Z就是齿轮每分钟内旋转圈数．即齿轮的转速，由数码显示器显示出来[11]。

图3-1 反射式光电断续器测转速

图3-2 遮断型光电断续器测转速

图3-3 反射型光电断续器工作原理图
1一光源(LED) 2、6--聚焦透镜 3一同心圆柱薄片
4一反光纸 5一遮光罩 7一光敏二极管 8--放大整形电路

§3.2 红外光电测速

§3.2.1 测量原理

图3-4 测量原理框图

图3-4为红外光电测速仪测量原理框图，测速仪由光电传感器和方框图内的二次仪表组成。红外光电传感器发出的光，聚焦到被测的旋转轴上，光由转轴反射后，再聚焦到传感器光电探测器的光敏面上。在旋转轴上，粘贴一高反射率的矩形铝箔，当转轴旋转时，每转一圈，光电探测器将会输出一脉冲信号[12]。该脉冲信号在光电传感器内经过前置放大后送入二次仪表进行信号处理。在二次仪表内，脉冲信号经过整形处理后，形成规则的矩形脉冲，该脉冲信号再经过倍频后，送入单片机进行处理计算。在单片机内，利用两个定时／计数器 和 相结合的方法对脉冲信号进行定时计数，实现转子转速的测量计算，计算出的转子转速信号可以直接进行数字显示，也可以通过串行口输出。
§3.2.2 信号处理系统
信号处理系统即二次仪表由脉冲整形处理及倍频电路，单片机信号处理系统等几部分组成。
脉冲整形处理及倍频电路

图3-5 脉冲整形处理电路
在图3-5中，由二极管、电阻R1和电容C2组成了峰值检出电路，检测出脉冲信号的峰值大小。电阻R2和R3组成峰值电压的分压电路，利用分压值的大小作为比较电平与脉冲信号在LM311比较器中进行比较，输出矩形脉冲信号，将该信号用于频率测量。选择比较电平时，可根据脉冲信号的输出波形，选择信号上升沿最陡的地方进行二值化处理。该比较电平可以根据探测器接收到的反射信号的幅值，自动调节电平的大小。当传感器与转轴之间的距离有变化时，输出的脉冲幅度将会有所改变，而比较电平也会相应的改变，保证了信号整形的正常进行，不会影响到矩形脉冲的输出。因而，采用该信号处理方法，可以有效抑制干扰信号的影响，增加系统的稳定性和可靠性[13]。
上述矩形脉冲，送入由集成电路CD4046组成的锁相倍频电路，如图3-6所示，信号的输入端为PHi1，输出信号从CD4046的第二相位比较器输出端PHo2取出，经环路滤波器变为平滑的直流电压信号加至压控振荡器的输入端VCO1，去改变VCO产生振荡信号的频率，这频率变化的信号经过由两个计数器芯片MC14522组成的分频器进行1/60分频后，送到相位比较器的比较信号输入端PHi2，当环路达到锁定后，输入信号和反馈信号的频率完全相同，因而VCO输出信号的频率就是输入信号频率的60倍，然后将该信号送入单片机进行计数及求转速的运算处理[14]。

图3-6 锁相倍频电路
§3.2.3 单片机信号处理系统
对脉冲信号的频率计量一般采用两种方法，一是在固定时间内测量脉冲个数，二是测量脉冲周期的方法。第一种方法，对于较低频率信号存在着测量的实时性与测量准确度之间的矛盾。要想提高测量准确度，必须增加测量脉冲个数，导致测量时间过长，不能应用于实际测量过程。第二种方法适宜于测量低频信号，但对于高频脉冲信号测量精度相对要低。利用单片机的 两个定时／计数器，采用测量脉冲个数和测量脉冲周期相结合的方法，可以达到转速测量的实时性，并能在较宽的频率范围内获得高准确度的测速值[15]。
单片机89C51有两个定时/计数器T0和T1，利用T0计数器记录光电传感器输出的脉冲个数N1，同一时刻T1计数器作为定时器记录机器内的基准振荡周期数即测量采样时间t1， N1反应转子的转动频率，t1指转速测量时间，通过单片机计算可得到转速值。图3 为原理图。

图3-7 测量时序图
由图3-7看出，从初始时刻开始，计数器T0对光电传感器输出的脉冲计数，计数器T1作为定时器对基准振荡周期同时计数，到达预定的测速时间t1时，单片机应发出停止计数指令，由于此时光电传感器输出的脉冲不一定恰好是在整个周期处，所以计数器T1仍然对机器基准周期继续计数一段时间t2，直到下一个脉冲信号的上升沿时停止计数器T1的工作，这时计数器T0的计数值N1与T1的计数时间（t1+t2）之比即为要测量的转速大小。转速为：
r=N1/（t1+t2）

第四章 数字测速

§4.1 数字测速元件的原理

数字测速元件由光电脉冲发生器及检测装置组成。它们具有低惯量、低噪声、高分辨率和高精度的优点，有利于控制直流伺服电动机。脉冲发生器连接在被测轴上，随着被测轴的转动产生一系列的脉冲，然后通过检测装置对脉冲进行比较，从而获得被测轴的速度[16]。
数字测量中用到的关键部件是光电编码器，俗称码盘。码盘是一种先进的角位移、角速度测量元件，也可作为模／数转换器，因其具有结构紧凑、可靠性好等优点，广泛地应用于数控机床、机器人、雷达、航空、航海水文及各种精密测角及高精度伺服电机的转速测量中[17]。光电编码器可分为两种：绝对式光电编码器和增量式光电编码器。绝对式光电编码器具有固定的零点位置，一般用于雷达、指挥仪等军用系统中。增量式光电编码器则广泛用于速度闭环控制和位置增量控制系统中。它将角度信息转变成一列脉冲串，通过测量脉冲串的频率，达到对转速测量的目的。

§4.2 DSP简介

DSP芯片，数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速的实现各种数字信号处理算法。当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。
可编程DSP芯片是一种具有特殊结构的微处理器，为了达到快速进行数字信号处理的目的，DSP芯片一般都具有程序和数据分开的总线结构、流水线操作功能、单周期完成乘法的硬件乘法器以及一套适合数字信号处理的指令集[18]。
为了快速地实现数字信号处理运算，DSP芯片一般都采用特殊的软硬件结构。哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令再加上集成电路的优化设计，可使DSP芯片的指令周期降低至现在的20ns以下。快速的指令周期使得DSP芯片能够实时实现许多数字信号处理的应用。

§4.3 TMS320LF2407--增强型数字电机专用芯片

TMS320LF2407数字信号处理器实现了对编码器位置和转速的测量，现将其结构和特点介绍如下：
TMS320LF2407芯片是DSP控制器中TMS320C24一代中的新产品，是TMS320C2000定点DSP中的一部分，该芯片提供了TMS320结构上的具有c2xX内核的CPU低价位、低功耗、高性能的增强型设计，满足了宽范围的数字电机控制(DMC)和其它嵌入式控制的应用需要。该产品基于C2X16位定点、低功耗的DSP CPU，具有优化数字电机和运动控制应用性能的几个先进的外围设备以及片上ROM或带FLASH的程序存储器、片上双端口RAM也均被集成到了一块DSP处理器中。它采用了改进的哈佛结构，同时采用流水线技术，使得多数操作在一个时钟内完成。为了便于多数产品开发，高于32K字节的FLASH装置提供了功耗低、可多次编程的解决方案。它也包括ROM，这使之能与FLASH的对等产品达到完全兼容。为了满足电机控制的需要，2407提供了一系列存储器和特制的外围设备，正是依赖其高速内核以及各功能外设的充分利用，使2407完全有能力完成对各种电机的高性能控制[19]。

§4.4 TMS320LF2407上用变M／T法实现对编码器测速的硬件设计

通过采用变M／T法在TMS320LF2407新型电机专用DSP芯片上实现对转台低速速度的测量。此法需要一个码盘脉冲计数器、一个标准时间计数器、一个定时器(设定测量时间Ts）。在测量时间Ts内，同时对码盘脉冲和标准时间信号计数。测量时间一到，便产生定时中断，单片机执行中断程序，读出码盘脉冲计数器和标准时间信号计数值由计数值求出转速[20]。
设码盘刻线数为P，码盘脉冲的倍频数为n，时钟频率为fc，码盘脉冲计数值为m1，计数脉冲值为m2，
则转速为v=360*m1*fc／(p*m2*n)
在码盘数字测速系统中，对码盘信号的处理包括倍频、输出控制和方向信号的提取。
§4.4.1 TMS320LF2407上的相应硬件及测量系统组成
一、 TMS320LF2407的QEP单元和ADC模块
TMS320LF2407包括两个QEP电路及带有采样／保持电路的16路10位模／数转换器，大大减少了带有正／余弦输出信号的绝对式编码器与TMS320LF2407的接口逻辑。
正交编码器脉冲(QEP)电路[17]
每个事件管理器模块均有一个QEP电路，当QEP电路启动时，可对引用脚CAPI／QEPl和CAP2／QEP2(在事件管理器A上)或CAP3／QEP3和CAP4／QEP4(在事件管理器B)上的正交编码器输入脉冲进行解码和计数。
QEP电路和光学编码器接口可用来实现从一个旋转机器上获得其位置和速度信息。当QEP电路被启动时，捕获功能就被禁止。
QEP电路对正交编码脉冲的两个沿都进行计数，因此，由QEP电路到通用定时器2(或4)产生的时钟频率是输入脉冲序列频率的4倍，该正交时钟与通用定时器2或4的时钟输入相连。由此可见，2407的DSP芯片正是由于QEP电路的存在，从而使其对编码器输出信号莳4倍频计数实现起来更为简便。
二、 硬件接口设计
光电编码器靠光电扫描及其精细的栅格以形成一个增量轨道的原理来运转。旋转时，编码器调整一柱密度由光电元件读出的光信号，并产生两路90。相移的正弦信号A和B。当编码器正向旋转时，B信号滞后于A信号。编码器每旋转一周产生的A、B信号的个数等于编码器的码线总数N。编码器的旋转频率与其速度及转过的码线数成正比。光电编码器提供了差分模拟输出信号(A，B)，如图4-1所示：

图4-1 码器输出信号波形图
任何一个带有模拟输出信号(如图4-1)的编码器都可按图4-2的方式用变M／T法实现对转台转速的测量。下面就电路的主要部分进行讨论。

图4-2 系统原理框图
1、供应电压
总的电路为模拟(VCCA)和数字部分(VCC)提供了单+5V电压。模拟地和数字地应紧密的与2407的AGND和GND输入引脚连接在一起。AGND用于保护编码器的差分输入信号A和B。
2、ADC输入电压范围
TMS320LF2407的VREFH输入与+3.3v相连，VREFL与模拟地相连。所以输入电压是VREFL=0V， VREFH=+3.3V，因此A／D转换的小分辨率为3.22mv。
3、测量系统的组成
测量过程用到一个定时器，一个带捕获功能的码盘脉冲计数器和一个带捕获功能的标准时间计数器。。TMS320LF2407的每个QEP电路都带有三个定时器，其中定时器2与定时器4具有计数捕获功能。采用的测量方法构成如图4-4-2所示的测量框图。如图以QEP1为例，定时器2用于码盘脉冲计数，定时器1用作标准时间信号计数，定时器3用于定测量时间，这样就构成基本的测量系统。在测量时间Ts内同对对码盘脉冲Fn(倍频后的信号)和标准时间计数。定时器1每隔时间Ts就产生一次中断。定时器2和PCA计数阵列都为下降沿捕获。捕获寄存器在a、b时刻的值分别是计数器在ti、ti+1时刻的计数值。设定时器2和定时器1在a、b时刻的值分别为Cti、Cti+1．和Cmi、Cmi+1则转速为：
V=360fc*（Cmi+1-Cmi）／p*n(Cti+1-Cti)

§4.5 DSP芯片的高级语言和汇编语言混台编程

用高级语言进行DSP的开发是DSP发展的重要方向。本论文的软件部分采用了DSP芯片的汇编语言与C语言的混合编程的方法，较好的实现了最初的预定目标，为实现在控制系统上用C语言开发DSP做了初步的探索，也为今后用C等高级语言实现对DSP的进一步开发打下了坚实的基础。
对于DSP芯片的汇编语言编程和c语言编程，这两种方式各有所长。用C语言开发DSP芯片，开发速度快，可读性好，可移植性好。而用汇编语言开发DSP芯片则对DSP芯片的软硬件资源利用充分，程序代码的执行效率高。在DSP的运算能力比较宽裕，实时性要求不是很强的场合，利用C语言编程非常合适。在对运算速度以及实时性要求极高或者是在不能扩展外部存储器而且片内存储器又非常有限的条件下，就必须使用汇编语言了。由于C代码的执行效率与直接用汇编语言编程还是有一定的差距。所以多数人希望开发的DSP程序可读性好、可移植性高、结构性好：同时又能在一定的条件下保证程序的执行效率，尤其是一些关键的算法及中断程序希望用汇编语言来编程。还有，c语言对DSP硬件的控制比汇编语言困难得多。而用汇编语言和c语言对DSP进行混合编程就可以弥补以上不足，既可以使程序具有较好的可读性和可移植性，又可使程序具有较高的效率，实践证明是编写实时DSP程序的一种常用的方法。值得特别指出的是，在DSP的高级语言编程中，除了ANSIC语言之外，通过一定的步骤，c++，VISUALC／C++，甚至MATLAB中的大部分程序都可以通过转化为C语言而直接在DSP中运行。这可以大大缩短DSP产品开发的周期。

§4.6 程序设计

在设计的基础上，遵循模块化的设计原则，采用用C和汇编语言混合编程的方法完成了本实验的软件部分设计。该软件将各个功能模块综合起来，按照主程序和中断程序两部分完成了整体程序的设计。具体说来，软件的主体部分是用ANSIC语言编写的，而例如小数除法或反正切函数这样的运算速度要求较高的函数是用汇编语言编写的，而且提供了与C语言兼容的接口，这样，可以从任一个C程序中调用相关的汇编语言，较好的实现了C和汇编语言的混合编程。简要程序框图如图4-3和4-4所示。

图4-3主程序流程图

图4-4中断程序流程图
第五章 实验结果及结论

5.1 实验结果

在软硬件设计的基础上，完成了对电机转速的测量。实验中的具体参数为：p=214，n=32，fc=20×103Hz。当转速为17.2°／s-100º／s，系统采样频率为Tf=800C／S时，用位置差分法很容易实现精度为0.1％的速度测量；而当转速为0.01°／s--17.2°／s时，用上述方法便很难满足系统要求了，所以本文实验部分重点对转台低速转动时的速度进行了测量。由上述方法实验测得当转台低速旋转时，取(Cmi+1-Cmi)为1，测得(Cti+1-Cti)约为3432。所以，其对应的测速结果为：V=360*1*20*103／(214*32*3432）=0.004001
其测速精度为：￡＝1／m2＝1／3432≈0.0309％
图5-1显示了上述方法所得的转台低速转动的速度测试曲线。

图5-1速度测试曲线

5.2 实验结论

转台是光电精密跟踪系统的重要设备。以718转台为实验对象，在详细的分析了各种脉冲计数的测速方法后，用DSP和CPLD混合技术及变M／T法实现了对电机转速测量。具体而言，在速度开环状态下的低速转动测量时，用新型控制电机处理器TMS320LF2407和CPLD及变M／T法在光电编码器上得到0．004°／s的低速测量结果，实验结果符合系统最初设计指标要求。

结 论

毕业设计已经结束，通过这次设计，我受益匪浅。毕业设计是一次综合性的实践，它将各种知识结合到一起综合运用到实践上来扩展、弥补、串联所学的知识。使我更加深入的了解到数字测速的方法，由TMS320LF2407和CPLD在增量式编码器上实现对转台转速的测量的过程。指出针对实际系统各种参数的需要确定合适的定标格式及采用模块化设计的重要性，并在此基础之上，详细讨论了语言编程(即汇编语言与C语言混合编程)的问题。这些都为本文最终实现软件部分整体采用汇编语言与C语言混合编程、数据处理部分采用Q15定点数表示等方法打下了坚实的基础。

参考文献

[1] 欧阳,张纪龙.扭矩测试的发展动态和发展方向.华北工学院学报,1996,17(1),46-47
[2] 文西芹,张永忠.扭矩传感器的现状与发展趋势.仪表技术与传感器,2001,4(12),1-3

[3] 柯行,王刚.转矩转速传感器的发展与研究.航空计测技术,2003,23(6),5-6
[4] 赵岩.编码器测速方法的研究.机械电子工程,2003,12(10),4-8
[5] 胡恩涛.红外光电转速测量装置的设计和优化.长江大学电子信息学院,湖北荆州,2009,4(1),12-16
[6] 高玉琴.一种全数字高精度转速测量方法.数字技术与应用,2009,4(1),12-16
[7] 刘辉.纯数字电影经纬仪控制系统.中科院长春光机所硕士论文,1987,17(5),8-13
[8] 朱大奇.一种高精度测频电路设计.电气与自动化,1997,21(4),21-26
[9] 秦继荣,沈安俊.现代直流伺服控制技术及其系统设计.北京:机械工业出版社,1991,4(13):124-136
[10] 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计一系统配置与接口.北京:航空航天大学出版社,1987,4(12):35-65
[11] 邱宏安,朱治富.一种高精度旋转编码器单片机技术电路的实现.计算机自动测量与控制,2000,8(3),21-31
[12] 陈敬泉,尔联洁.用P89C5lRC+lA和EMP7064S实现转速测量.电子技术应用,2001,4(10),13-18
[13] 郝海玲.光电断续器在测量转速方面的应用.内蒙古机电职业技术学院,2011,7(12),22-29
[14] 诚华,赵振华.陈金芳智能光电转速测试系统的设计.武汉化工学院学报,2011,23(1),23-26
[15] 刘少强.快速高精度频率测量新方法.仪表技术,1998,3(5),3-18
[16] 吴霞.利用89C51单片机实现的一种低转速测量方法.机械工程,2000,(06),68-69
[17] 王秀兰,王磊.减小莫尔条纹细分误差的新方法.自动化与仪表,1991,9(5),21-28
[18] 王念旭.DSP基础与应用系统设计.北京:航空航天大学出版社.2001:211-238
[19] 尹诚华,赵振华.陈金芳智能光电转速测试系统的设计.武汉化工学院学报,2011,23(1),23-26
[20] 张杰,杨艳丽,马莉莉,张立倩,基于单片机C语言的数字频率计设计.内蒙古农业大学学报,2007,2(28),191-193
致 谢

在论文完成之际，我的心情万分激动。从论文的选题、资料的收集到论文的撰写编排整个过程中，我得到了许多的热情帮助。我首先要感谢老师，本课题在选题及研究过程中得到老师的悉心指导。姚老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。姚老师花费大量了的时间和心血在我的论文上，才有我今天的定稿。还有在我大学四悉心教导我的老师们，是你们教会我很多有用的知识，特别是教会了我解决问题思考问题的方式和习惯，我在做论文的时候才能有自己的思想和规划，论文工作才有了目标和方向。在此我代表大家向所有老师表示最诚挚的谢意。
最后，感谢各位评审老师在百忙中抽出时间对论文进行审稿、参加答辩，并对加答辩会的老师和同学表示谢意。