基于arm的直流電機測速系統(tǒng)-文庫吧
2025-01-03 14:55 本頁面
【正文】 出結(jié)論，在掌握L298N和 74HC595的同時進一步加深對直流電動機調(diào)速方法的理解，對運動控制的相關(guān)知識進行鞏固。第二章 系統(tǒng)分析設(shè)計目的 （1）本次課程設(shè)計是在學(xué)習(xí)了《ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程》課程之后綜合利用所學(xué)知識完成一個計算機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計并在實驗室實現(xiàn)。 （2）通過課程設(shè)計，鞏固和加深了對ARM課程中所學(xué)的理論知識和實驗?zāi)芰Γ菊莆哲浖幊?、硬件設(shè)計和實驗?zāi)芰Α? （3）加深對計算機軟硬知識的理解，獲得初步的應(yīng)用經(jīng)驗，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。設(shè)計要求 設(shè)計一種嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)，使得機器設(shè)備能夠通過該系統(tǒng)與人之間進行數(shù)據(jù)通信的目的。 （1）設(shè)計一個直流電機的控制系統(tǒng)。 （2）可通過鍵盤控制直流電機的轉(zhuǎn)速和方向。 （3）能夠在上位機顯示當前的轉(zhuǎn)速。（4）在電機加速時能夠報警。本次的設(shè)計內(nèi)容是基于ARM7控制直流電機并測量轉(zhuǎn)速。以lpc2114為主控制芯片，由三極管搭接H橋驅(qū)動直流電機轉(zhuǎn)動，通過蜂鳴器實現(xiàn)報警功能，用紅外對管進行測速并用上位機顯示直流電機轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)硬件總體設(shè)計框圖如下所示：圖21 系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖 以嵌入式微控制器作為核心控制電路，作為硬件系統(tǒng)的中樞控制中心，用于協(xié)調(diào)和管理系統(tǒng)的其它硬件。本系統(tǒng)選用PHIPLIS公司的ARMTDMIS內(nèi)核為控制器LPC2114作為嵌入式系統(tǒng)的核心單元、該處理器內(nèi)部集成了系統(tǒng)所需的PWM模塊、脈沖捕獲模塊等。電動機接口電路用于檢測和驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)速檢測采用紅外對管配合控制核心的脈沖捕獲功能實現(xiàn)，電動機驅(qū)動電路采用控制核心的PWM功能和H橋驅(qū)動實現(xiàn)。用戶接口電路用于獲取用戶的輸入和將系統(tǒng)相關(guān)信息顯示給用戶，本系統(tǒng)采用按鍵獲取用戶輸入，采用上位機顯示電動機的轉(zhuǎn)速 。第三章系統(tǒng)設(shè)計圖31系統(tǒng)電路圖系統(tǒng)功能：該系統(tǒng)主要實現(xiàn)對直流電機正反轉(zhuǎn)，測速，加速、減速及加速到達上限報警，最后將測量的轉(zhuǎn)速結(jié)果在EasyARM顯示界面顯示。 PWM控制電路經(jīng)典的模擬控制電路主要由PWM電路、延時電路和驅(qū)動電路組成。其基本電路結(jié)構(gòu)和調(diào)制原理如圖34。PWM發(fā)生電路是采用三角波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波放大后與一路可調(diào)直流電壓(電流調(diào)節(jié)器輸出的U1)進行比較，電壓比較器輸出的是一系列方波信號。如果改變U1的大小，那么方波脈沖寬度將會改變，從而達到脈寬調(diào)制的目的。 圖32基本電路結(jié)構(gòu)LPC2124可提供6路PWM直接輸出，控制電機的調(diào)速范圍大，使用方便。，,外接由74HC08和7404組成的組合電路，生成兩路PWM信號，如圖 圖33PWM控制電路本次設(shè)計直流電機控制使用了H橋驅(qū)動電路，、。JP4可以斷開直流電機控制電路與lpc2200連接。電路原理圖如下所示:圖34 H橋驅(qū)動電路圖如圖示，（），則QQ9導(dǎo)通→Q10導(dǎo)通→MOTOR_B點為MGV+,Q9導(dǎo)通→MOTOR_A點為GND，此時直流電機將會正轉(zhuǎn)。由于Q9的集電極通過一個二極管D5連接到H橋的另一個控制端ZDJ_B，，QQ8都會截至→Q11截至，不會造成H橋短路現(xiàn)象。（即ZDJ_A點為0V），則QQ9截至→Q10截至。（），則QQ8導(dǎo)通→Q11導(dǎo)通→MOTOR_A點為MGV+，Q11導(dǎo)通→MOTOR_B點為GND，此時直流電機將會正轉(zhuǎn)。，QQ8都會截至→Q11截至，電機停機。 蜂鳴器采用直流電壓供電，在電動機轉(zhuǎn)速達到上限時進行報警。 圖35 蜂鳴器報警電路利用紅外對管對顏色敏感的特點，當檢測物表面為黑色時，反射光很弱，接收端檢測到的光線可以忽略，使接收端呈現(xiàn)一種狀態(tài)，例如開關(guān)管截止；當被檢測物表面為白色時，反射光強烈，發(fā)射端發(fā)射的紅外線被接收端全部接收，使接收端呈現(xiàn)另一種相反的狀態(tài)，例如開關(guān)管開通。這兩種相反的狀態(tài)表現(xiàn)在電路中，就是高低電平組成的脈沖信號。圖36 紅外對管測速電路 為了給系統(tǒng)提供更友好的人機界面，我們可以通過上位機軟件實現(xiàn)各種顯示輸出或操作輸入，EasyARM軟件是上位機人機界面軟件，通過RS232串口通訊完成各種功能控制。全仿真的DOS字符窗口是具有25行80列的字符顯示窗(顯示字符的前景/背景顏色可設(shè)置)，具有8個仿真LED數(shù)碼管和8個仿真發(fā)光二極管，還有20個模擬按鍵(按鍵名可重新定義)。串口模式可設(shè)置，具有單獨的數(shù)據(jù)發(fā)送/接收調(diào)試窗，方便地監(jiān)視串口接收到的數(shù)據(jù)或調(diào)試串口。 圖37主程序流程圖 38 PWM寄存器初始化流程圖 圖39定時器0初始化流程圖/*************************************************************************** 文 件 名：* 功 能：使用PWM5控制電機轉(zhuǎn)速，共4檔。* 說 明：將跳線JP4，JP9短接。****************************************************
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