怎样去设计一种基于STM32单片机的电动机转速测量系统

　　电动自行车的后轮电机是一个直流无刷电机，可直接采用电机自身的霍尔检测器的信号来采集速度信息，而不增加其他位置和速度检测元件。采用霍尔信号对转速测量通常采用两种方法，一种是使用一路信号进行测量，一种是利用三路霍尔，通过逻辑电路或算法，产生六倍于一路霍尔信号频率倍频信号，然后对其进行测量。本文介绍以STM32单片机位核心、一路霍尔信号进行电动机转速测量系统。
　　1、## 无刷直流电动机霍尔测速的原理 ##
　　无刷直流电机的工作原理本质上与有刷电机类似，有刷直流电机采用机械的电刷和换向器对绕组中的电流进行换向。而无刷电机采用电子方式对绕组电流换向。直流电机中转矩是通过永磁体磁场和绕组中的电流相互作用产生的，在有刷电机中，换向器通过切换电枢绕组实现电枢电流的换向与合适的磁场。而无刷直流电机中，霍尔位置传感器探测转子旋转磁场的位置，通过逻辑与驱动电路，给相应的绕组激励。总的说来，绕组根据电机永磁体的磁场作出反应，从而产生需要的转矩。如下图是一种三相8极（四对磁极）无刷直流电机基本组成：
　　旋转的永磁体转过双极型数字霍尔传感器时，会使双极型数字霍尔传感器状态发生改变，即发出一个低频脉冲。如果电机磁极对数是上图中8极磁体无刷直流电机中，则电机每转一圈，就会有8个脉冲出现。
　　2、## 转速算法的选取 ##
　　单片机转速测量的算法很多，主要有频率测速法（M法）、周期测速法（T法）、MT法等。
　　M 测速法：通过在相同的时间T间隔内计算传感器输出的脉冲个数来算出转速；设霍尔传感器输出的信号每转 R个脉冲，对应的转速为N（r/min），则f=RN/60，就可算出实际转速为N=60M/RT（r/min）。
　　根据上式可确定这种测速法的分辨率为：Q= 60（M+1）/RT-60M/RT =60/RT
　　其中：R为每转的信号数，T为间隔时间，M为T时间内测得的脉冲数。
　　可见这种测速法的分辨率取决于电机转一周的输出方波R和测速周期T，极对数越多或测量周期越长，则分辨率越小，但一般电机的R不大，且测量周期不宜过大，因为测量周期过大为影响测速的反应速度，降低系统的实时性。所以这种方法是不可取的。
　　T法测速：通过测量传感器发出的相邻两个脉冲之间的T来算出转速。用一个计数器对一个已知频率为f的时钟脉冲计数；传感器每输出一个脉冲都想CPU申请一次中断，CPU响应中断读出计数值M，并将计数器清零。则可计算出转速的公式为：N=60f/MR （r/min）。
　　这种测速的分辨率为：Q=60f/R（M-1）-60f/MR=60f/RM（M-1）=RN*N/（60f-RN）
　　其中，f为时钟频率，R为每转输出的信号数，，M为中断读到的计数值。
　　可见这种测速法的分辨率与转速有关，转速越低，Q越小，因此，这种测速法在低速时有叫强的分辨率。
　　3、## 软件设计与实现 ##
　　/*
　　函数名：
　　函数功能：主函数
　　*/
　　int main（void）
　　{
　　u32 temp=0;
　　NVIC_PriorityGroupConfig（NVIC_PriorityGroup_2）;// 设置中断优先级分组2
　　delay_init（）; //延时函数初始化
　　uart_init（9600）; //9600
　　LED_Init（）; //初始化与LED连接的硬件接口
　　TIM1_PWM_Init（199，7199）; //不分频。PWM频率=10000/（199+1）=50hz
　　TIM_SetCompare1（TIM1，100）;
　　TIM2_Cap_Init（0XFFFF，72-1）; //以1Mhz的频率计数
　　Lcd_Init（）; //LCD初始化
　　LCD_Clear（WHITE）; //清屏
　　xianshi（）; while（1）
　　{
　　delay_ms（10）;
　　if（TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X80）//成功捕获到了一次高电平
　　{
　　temp=TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
　　temp*=65536; //溢出时间总和
　　temp+=TIM2CH1_CAPTURE_VALwNum（10，55，temp，6）;
　　LCD_ShowNum（10，55，temp，6）;//LCD显示捕获的周期值
　　delay_ms（10000）;
　　TIM2CH1_CAPTURE_STA=0;
　　//开启下一次捕获
　　}
　　}
　　}
　　/*
　　函数名：
　　函数功能：输入捕获中断处理函数
　　*/
　　u8 TIM2CH1_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态
　　u16 TIM2CH1_CAPTURE_VAL; //输入捕获值
　　//定时器5中断服务程序
　　void TIM2_IRQHandler（void）
　　{
　　if（（TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X80）==0）//还未成功捕获
　　{
　　if （TIM_GetITStatus（TIM2， TIM_IT_Update） ！= RESET）
　　{
　　if（TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X40）//已经捕获到高电平了
　　{
　　if（（TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X3F）==0X3F）//高电平太长了
　　{
　　TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
　　TIM2CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
　　}
　　else TIM2CH1_CAPTURE_STA++;
　　}
　　}
　　if （TIM_GetITStatus（TIM2， TIM_IT_CC1） ！= RESET）//捕获1发生捕获事件
　　{
　　if（TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X40） //捕获到第2个上升沿
　　{
　　TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次周期
　　TIM2CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1（TIM2）;
　　}else //还未开始，第一次捕获上升沿
　　{
　　TIM2CH1_CAPTURE_STA=0; //清空
　　TIM2CH1_CAPTURE_VAL=0;
　　TIM_SetCounter（TIM2，0）;
　　TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了第1次上升沿
　　}
　　}
　　}
　　TIM_ClearITPendingBit（TIM2， TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update）; //清除中断标志位
　　}