XXXXXXXX大學(xué)XXXXXXXXXXXXXX學(xué)院《DSP原理及應(yīng)用》題目：基于TMS320LF2407的電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)：班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：2023年5月19日摘要直流電動機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑，方便，調(diào)速范圍廣，過載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無級快速起動、制動和反轉(zhuǎn)；能滿足生產(chǎn)過程中自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求。電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)自動控制，是電氣傳動開展的主要方向之一。采用微機(jī)控制后，整個調(diào)速系統(tǒng)體積小，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、操作維護(hù)方便，電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速精度可到達(dá)較高水平，靜動態(tài)各項指標(biāo)均能較好地滿足工業(yè)生產(chǎn)中高性能電氣傳動的要求。本篇論文介紹了基于單片機(jī)的直流電機(jī)PWN調(diào)速的根本方法，直流電機(jī)調(diào)速的相關(guān)知識以及PWM調(diào)速的根本原理和實(shí)現(xiàn)方法。重點(diǎn)介紹了基于TMS320LF2407單片機(jī)的用軟件產(chǎn)生PWM信號以及信號占空比調(diào)節(jié)的方法。對于直流電機(jī)速度控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種有效的途徑。關(guān)鍵詞：單片機(jī)最小系統(tǒng)；PWM；直流電機(jī)調(diào)速;前言電動機(jī)作為最主要的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，其應(yīng)用范圍已普及國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域和人們的日常生活。無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，交通運(yùn)輸，國防，航空航天，醫(yī)療衛(wèi)生，商務(wù)和辦公設(shè)備中，還是在日常生活的家用電器和消費(fèi)電子產(chǎn)品〔如電冰箱，空調(diào)，DVD等〕中，都大量使用著各種各樣的電動機(jī)。據(jù)資料顯示，在所有動力資源中，百分之九十以上來自電動機(jī)。同樣，我國生產(chǎn)的電能中有百分之六十是用于電動機(jī)的。電動機(jī)與人的生活息息相關(guān)，密不可分。電氣時代，電動機(jī)的調(diào)速控制一般采用模擬法，對電動機(jī)的簡單控制應(yīng)用比擬多。簡單控制是指對電動機(jī)進(jìn)行啟動，制動，正反轉(zhuǎn)控制和順序控制。然而近年來，隨著技術(shù)的開展和進(jìn)步，以及市場對產(chǎn)品功能和性能的要求不斷提高，直流電動機(jī)的應(yīng)用更加廣泛，尤其是在智能機(jī)器人中的應(yīng)用。直流電動機(jī)的起動和調(diào)速性能、過載能力強(qiáng)等特點(diǎn)顯得十分重要，為了能夠適應(yīng)開展的要求，單閉環(huán)直流電動機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)得到了很大的開展。而作為單片嵌入式系統(tǒng)的核心—單片機(jī)，正朝著多功能、多項選擇擇、高速度、低功耗、低價格、大存儲容量和強(qiáng)I/O功能等方向開展。隨著計算機(jī)檔次的不斷提高，功能的不斷完善，單片機(jī)已越來越廣泛地應(yīng)用在各種領(lǐng)域的控制、自動化、智能化等方面，特別是在直流電動機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)中。這是因為單片機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)：體積小，功能全，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，結(jié)構(gòu)合理，指令豐富，控制功能強(qiáng)，造價低等。所以選用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心以提高整個系統(tǒng)的可靠性和可行性。目錄一、系統(tǒng)方案設(shè)計二、硬件電路系統(tǒng)設(shè)計三、軟件系統(tǒng)設(shè)計四、結(jié)語一、系統(tǒng)方案設(shè)計1.1系統(tǒng)方案依據(jù)本課題的設(shè)計任務(wù)，進(jìn)行分析得到：本次課程設(shè)計以TMS320LF2407單片機(jī)為核心，以3個彈跳按鈕作為輸入端，到達(dá)控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。在設(shè)計中，采用PWM技術(shù)對電機(jī)進(jìn)行控制。1.2系統(tǒng)構(gòu)成直流電機(jī)驅(qū)動模塊輸入模塊TMS320LF2407單片機(jī)該直流電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計，在總體上大致可分為以下4個局部組成：輸入模塊，TMS320LF2407單片機(jī)，驅(qū)動模塊，直流電機(jī)。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。直流電機(jī)驅(qū)動模塊輸入模塊TMS320LF2407單片機(jī)圖1系統(tǒng)原理圖1.3直流電動機(jī)的PWM調(diào)壓調(diào)速原理直流電動機(jī)是最早實(shí)現(xiàn)方便調(diào)速的電動機(jī)。隨著計算機(jī)進(jìn)入控制領(lǐng)域，新型的功率電子器件的不斷出現(xiàn)，使用全控型開關(guān)功率器件進(jìn)行脈寬〔PWM〕的控制方式已成為主流.直流電動機(jī)的控制方式發(fā)生了很大變化。直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n的表達(dá)式如下：式中，U0為電樞端電壓，I為電樞電流，R為電樞電路總電阻。為每極磁通量，K為電動機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù)。直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法可分為兩類：對勵磁磁通進(jìn)行控制的勵磁控制法和對電樞電壓進(jìn)行控制的電樞控制法。目前多數(shù)場合采用電樞控制法。直流電動機(jī)多采用開關(guān)驅(qū)動方式，即使功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，通過脈沖調(diào)制PWM來控制電機(jī)的電樞電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。1.4方案選擇方案一：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動機(jī)的分壓，從而到達(dá)調(diào)速的目的。但是電阻網(wǎng)絡(luò)智能實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價格比擬昂貴。更主要的問題在于一般電動機(jī)的電阻很小，但電流很大，分壓不僅會降低效率，而且實(shí)現(xiàn)起來很困難。方案二：采用繼電器對電動機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制，通過開關(guān)的切換對電機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)整。這個方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時間慢、機(jī)械結(jié)構(gòu)容易損壞、壽命較短、可靠性不高。方案三：選用大功率的三極管作為驅(qū)動電路，具有驅(qū)動能力強(qiáng)，外圍電路簡單等優(yōu)點(diǎn)。綜合考慮各方面因素，選擇方案三作為本次論文的電路設(shè)計。二、硬件電路系統(tǒng)設(shè)計2.1芯片介紹74HC00是4路雙輸入與非門，可用于組成與門、非門等。TMS320LF2407是TI公司主推的一種高性能、低價格DSP處理器，其處理速度到達(dá)30MIPS，片內(nèi)處理集成RAM、Flash及定時器外，還集成了A/D轉(zhuǎn)換器、PWM控制器及CAN總線控制器等模塊，特別適合于電機(jī)、電源變換等實(shí)時要求高的控制系統(tǒng)。但是通常設(shè)計DSP程序的方法是，在DSP的集成開發(fā)環(huán)境CCS中用C語言設(shè)計，需要花費(fèi)大量的時間用來編寫和輸入程序代碼。在Matlab中用圖形化的方式設(shè)計DSP的程序，能夠縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間。2.2直流電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計直流電機(jī)控制電路原理如圖2所示。圖中PWM輸入對應(yīng)2407DSP的DSP的PWM11/IOPE5，DSP將在此引腳給PWM信號用于控制直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖中的IOPE4將在此引腳給出高電平或低電平用于控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向。從DSP輸出的PWM信號先經(jīng)過兩個與門在與各個開關(guān)管的柵極相連。當(dāng)電動機(jī)要求正轉(zhuǎn)時，IOPE4給出高電平信號，該信號分成3路。第一路接與門Y1的輸入，使與門Y1的輸出由PWM決定，所以開關(guān)管T1柵極受PWM控制。第二路直接與開關(guān)T3的柵極相連，使T3導(dǎo)通。第三路經(jīng)非門F1連接到與門Y2的輸入端。使與門Y2輸出為0，這樣使開關(guān)管T4截止。從非門F1輸出的另一路與開關(guān)管T2的柵極相連，其低電平信號也使T2截止。此時電樞繞組承受正向電壓。同樣，當(dāng)電動機(jī)要求反轉(zhuǎn)時，IOPE4給出低電平信號，經(jīng)過兩個與門和1個非門組成的邏輯電路后，使開關(guān)管T4受PWM信號控制，T2導(dǎo)通，T1、T3全部截止。此時電樞繞組承受反向電壓。圖2PWM調(diào)速直流電機(jī)原理圖三、軟件系統(tǒng)設(shè)計3.1流程圖：依據(jù)設(shè)計要求可以設(shè)計出以下流程圖：圖3程序流程圖3.2主體程序如下：#include“f2407_c.h〞#defineT1MS0x1387voidgpt3_init(void);voidinterruptgptimer3();voidDelay(unsignedintnTime);unsignedintdatacnt.data[2]{0xfa,0x9c4};main(){asm(“setcINTM〞);WDCR=0x6f;SCSR1=0x83fe;MCRC|=0x0020;MCRC&=0xfeff;CMPR6=0xfa0;COMCONB|=0xa600;COMCONB&=0xa7ff;gpt3_int();IMR=2;IFR=0xffff;WSGR&=0xfef3;PEDATDIR|=0x1000;PEDATDIR&=0xffef;asm(“CLRCINTM〞);Delay(128);cnt=1;datacnt=0;for(;;){;}}viodinterruptgptimer3(void){switch(PIVR){case0x2f;{EVBIFRA=0x80;cnt++;if(cnt>10000){cnt=0;datacnt++;if(datacnt>1)datacnt=0;CMPR6=data[datacnt];}Break;}}asm(“CLRCINTM〞);}voidgpt3_int(void){EVBIMRA=0x80;EVBIFRA=0xffff;GPTCONB=0x0000;T3PR=T1MS;T3CNT=0;}voidDelay(unsignedinnDelay){inti,j,k;for(i=0;i<nDelay;i++)for(j=0;j<16;j++)k++;}Voidinte