【正文】 納為三大系列： TMS320C20xx系列 (包括 TMS320C2X/C2XX) 、 TMS320C5000 系列 ( 包括 TMS320C5X/C54X/C55X) 、TMS320C6000系列 (包括 TMS320C62X/C67X)。這兩種芯片內(nèi)部都沒有現(xiàn)有 DSP芯片中都具備的單周期乘法器。針對(duì)上一章所介紹的硬件結(jié)構(gòu)，結(jié)合 DSP 的編程特性在本章中完成相關(guān)的軟件流程設(shè)計(jì) 。 選擇合理的接地點(diǎn)可以 很好提高 控制系統(tǒng)設(shè)備抗干擾 能力 ， 這些 方法都可以有效的避免外部干擾對(duì)采集信號(hào)的影響。此外還要防止外部電磁感應(yīng)噪聲的影響否則可能導(dǎo)致微弱的采樣信號(hào)不能夠精確采集。此外還可以采用有源晶振的金屬外殼接地的方法來減小自身干擾。其次避免直角走線，在排線的過程中盡量多走鈍角，降低走線干擾和寄生耦合。EMC 包括 EMI 和 EMS，即電磁干擾和電磁抗干擾。電路如圖 312 所示。內(nèi)置 2M位中文字型 ROM (CGROM) 總共提供 8192 個(gè)中文字型 (16x16 點(diǎn)陣 )， 16K位半寬字型 ROM (HCGROM) 總共提供 126 個(gè)符號(hào)字型 (16x8 點(diǎn)陣 )， 64 x 16位字型產(chǎn)生 RAM (CGRAM)，另外繪圖顯示畫面提供一個(gè) 64x256 點(diǎn)的繪圖區(qū)域（ GDRAM），可以和文字畫面混和顯示。圖中 XTAL2_IN 接入 DSP2407 的時(shí)鐘輸入引腳。交替導(dǎo)通時(shí)，電樞兩端的電壓波形如下圖3— 7 所示，由于電機(jī)機(jī)械慣性的作用，決定電機(jī)轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速的僅為電樞電壓的平均值 Vav。當(dāng) Q10 和 Q11 的控制信號(hào)由高到低時(shí)， Q10 和 Q11 關(guān)斷。經(jīng)過三極管共射放大后輸出 PWMO1兩個(gè)二極管起到鉗位作用。圖 34 為復(fù)位電路。 一般在 DSP 芯片內(nèi)部都集成有 JTAG 模塊，通過燒寫器與 JTAG 電路連接將調(diào)試程序燒寫到 DSP 內(nèi)部的 FLASH 中。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。 80dB 紋波抑制比。 LM117 特性簡(jiǎn)介：可調(diào)整輸出電壓低。 LM117 能夠有許多特殊的用法。 LM117 內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。是使用極為廣泛的一類串連集成穩(wěn)壓器。在程序調(diào)試階段，常譯碼一個(gè)外部 RAM存儲(chǔ)器，通過 CCS中的fileload Program命令，下載編譯好的程序到外部 RAM中運(yùn)行。通過對(duì) CPU時(shí)鐘分頻， LF2407A所有外設(shè)都可以單獨(dú)設(shè)置外設(shè)時(shí)鐘。 ② 3種低功耗模式，且可以靈活開啟和關(guān)閉具體外設(shè)的時(shí)鐘。 ② 具有 FFT倒序位序交址尋址能力。 (2)存儲(chǔ)器 ① 32K字片內(nèi) FLASH程序存儲(chǔ)器。 ⑤ 間接尋址用的 8個(gè) 16位輔助寄存器和輔助算數(shù)單元 (ARAU)。 (1)中央處理單元 ① 32位中央算數(shù)邏輯單元 (CALU)。 TMS320系列同一產(chǎn)品系列中的器件具有相同的 CPU結(jié)構(gòu)，但片內(nèi)存儲(chǔ)器和外設(shè)的配置不同。 圖 31 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)圖 TMS320系列包括：定點(diǎn)、浮點(diǎn)、多處理器數(shù)字信號(hào)處理器和定點(diǎn) DSP控制器。原理是 DSP 輸出 PWM 波經(jīng)過光電隔離部分，送給功率驅(qū)動(dòng)單元。采用 1024 線的編碼器，進(jìn) DSP 四倍頻后每轉(zhuǎn)發(fā)出 4096 個(gè)脈沖。 雙極性可逆 PWM 系統(tǒng)的占空比除了決定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速外，還決定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，因此，在電流 PI 調(diào)節(jié)控制中，必須根據(jù)轉(zhuǎn)向標(biāo)志 DIRECTION 來決定輸出極限：正轉(zhuǎn)時(shí)，輸出的范圍是 0~250；反轉(zhuǎn)時(shí)，輸出的范圍是 250~500。圖 2— 9 是 ADC 中斷子程序框圖。 其中主程序只進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向判別，用來改變比較方式寄存器 ACTRA 的設(shè)置。圖中采用了 H 型驅(qū)動(dòng)電路，通過 DSP 的 PWM 輸出引腳 PWM1~PWM4 輸出的控制信號(hào)進(jìn)行控制。使用時(shí)也要加“死區(qū)”，防止開關(guān)管直通。當(dāng)電流衰減鹽城工學(xué)院新校區(qū)基于 DSP 的直流電機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn) 18 為零后， V2﹑ V3 開始導(dǎo)通，電流線路如圖 25 中的虛線 3 所示，電動(dòng)機(jī)處于耗能制動(dòng)狀態(tài)。電流經(jīng) V1﹑ V4 形成回路，如圖 2— 5 中虛線 1 所示。 V2﹑ V3 截止。在每個(gè) PWM 周期的 t1~t2 區(qū)間， V2﹑ V3 導(dǎo)通 V1﹑ V4 截止，雖然電樞繞組加反向電壓，但由于繞組 的負(fù)載電流較大，電流的方向仍然不變，只不過電流幅值的下降速率比前面介紹的單極性系統(tǒng)要大，因此電流的波動(dòng)較大。電樞繞組中的電流波形見圖 26。由于在一個(gè) PWM 周期里電樞電壓經(jīng)歷了正反兩 次變化，雙極性可逆 PWM 驅(qū)動(dòng)時(shí)，電樞繞組所受的平均電壓取決于占空比 a 大小。圖 2=5 是 H 型雙極可逆 PWM 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ( 20xx) 15 ( a ) 正 轉(zhuǎn)( b ) 制 動(dòng)( c ) 輕 載ttttt12434123 圖 24 H 型單極性可逆 PWM 驅(qū)動(dòng)電流波形 直流電動(dòng)機(jī) 雙極性驅(qū)動(dòng)可逆 PWM 系統(tǒng) 雙極性驅(qū)動(dòng)是指在一個(gè) PWM 周期里，電動(dòng)機(jī)電樞的電壓極性呈正負(fù)變化。在每個(gè) PWM 周期的 t1~t2 區(qū)間，V1 截止，電流先是沿虛線 2 續(xù)流，當(dāng)續(xù)流電流減小到零后， V2 導(dǎo)通，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，電流改變方向，沿虛線 3 流動(dòng)。在每個(gè) PWM周期的 t1~t2 區(qū)間， V2 導(dǎo)通， V1 截止，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，電流經(jīng) D4﹑ V2仍然是從 B 到 A 流過繞組，如圖 23 中虛線 3，電動(dòng)機(jī)處在耗能制動(dòng)狀態(tài)。 在每個(gè) PWM 周期的 t1~t2 區(qū)間， V2 導(dǎo)通， V1 截止，電源斷開，在自感電動(dòng)勢(shì)的作用下，進(jìn)二極管 D2 和開關(guān)管 V4 進(jìn)行續(xù)流，使電樞中仍然有電流流過，方向是從 A 到 B，如圖23 中的虛線 2。當(dāng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)， V3 開關(guān)管根據(jù) PWM 控制信號(hào)同步導(dǎo)通或關(guān)斷，而 V4 開關(guān)管則受 PWM 反相控制信號(hào)控制， V1 保持常閉， V2 保持常開。 H 型雙極性驅(qū)動(dòng)應(yīng)用較多，因此在這里將詳細(xì)介紹。 直流電動(dòng)機(jī)單極性驅(qū)動(dòng)可逆 PWM 系統(tǒng) 單極性驅(qū)動(dòng)是指在一個(gè) PWM 周期里，電動(dòng)機(jī)電樞的電壓極性呈單一性（或者正﹑或者負(fù)）變化。 電動(dòng)機(jī)專用 DSP 的高速運(yùn)算功能可以實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)控制 ，通過軟件實(shí)現(xiàn)名副其實(shí)的全數(shù)字控制，從而省去了外圍的 PID 調(diào)節(jié)電路和比較電路。這種方法是使周期 T（或頻率）保持不變，而同時(shí)改變 t1和 t2。以下 3 種方法都可以改變占空比的值： （ 1） 定寬調(diào)頻法。 V 1U sD 1直 流 電 動(dòng) 機(jī) (a)原理圖 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ( 20xx) 11 t 1U iOOU oTt 2ttU s （ b）輸入 /輸出電壓波形 圖 22 PWM 調(diào)速控制原理和電壓波形圖 占空比 a 表示了在一個(gè)周期 T 里，開關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間長(zhǎng)短與周期的比值。 t1 時(shí)間后，柵極輸入變?yōu)榈碗?平，開關(guān)管截止，電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓為零。 絕大多數(shù)直流電動(dòng)機(jī)采用開關(guān)驅(qū)動(dòng)方式。在對(duì)直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓的控制和驅(qū)動(dòng)中，對(duì)半導(dǎo)體功率器件的使用上又可分為兩種方式：線性放大驅(qū)動(dòng)方式和開關(guān)驅(qū)動(dòng)方式。 電樞電壓控制 法是在保持勵(lì)磁磁通不變的情況下，通過調(diào)整電樞電壓來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。將式（ 22）代入式（ 21）可得： ??????eKdtdILRIUn )( ??? （ 23） 直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為： ?IKT TM ? （ 24） 轉(zhuǎn)矩平衡方程為： dtdwJTT LM ?? （ 25） 式（ 24）和式（ 25）中， J 為折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； MT 為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩； LT 為負(fù)載轉(zhuǎn)矩； w 為電動(dòng)機(jī)角速度； TK 為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)。 (4) 組成完整程序進(jìn)行調(diào)試。. (3) 硬件調(diào)試 :制作 PCB 電路板。 對(duì) 直流調(diào)速原理分析，針對(duì)本文用到的調(diào)壓調(diào)速原 理以及特點(diǎn)進(jìn)行說明 。 設(shè)計(jì)的主線是 “控制 ”2 字，與本人所學(xué)專業(yè)密不可分，通過完成此次畢業(yè) 設(shè)計(jì)的工作，能夠加深對(duì)本專業(yè)精髓的理解，同樣能夠增強(qiáng)自學(xué)能力、實(shí)踐能力和鉆研精神，而且設(shè)計(jì)過程中理論充分地聯(lián)系了實(shí)際，對(duì)以后工作也有很大的幫助。 x240x 系列 DSP 控制器采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，分別用獨(dú)立的總線來訪問程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，配合片內(nèi)的硬件乘法器、指令的流水線操作和優(yōu)化的指令 集。同時(shí)，一般單片機(jī)的集成度較低，片上不具備運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)所需要的專用外設(shè)，如 PWM 產(chǎn)生電路等。工控機(jī)的功能十分強(qiáng)大，它有極高的速度、強(qiáng)大的運(yùn)算能力和接口功能、方便的軟件環(huán)境，但由于工控機(jī)成本高、體積大，所以一般只用于大型系統(tǒng)。數(shù)字控制系統(tǒng)中一般不會(huì)出現(xiàn)模擬電路中經(jīng)常遇到的零點(diǎn)漂移問題，控制器的字長(zhǎng)一般可保證足夠的控制精度。 微處理器具有更強(qiáng)的邏輯功能，運(yùn)算速度快、精度高、具有大容量的存儲(chǔ)器，因此有能力實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制算法。利用微處理器取代模擬電路作為電動(dòng)機(jī)的控制器，所構(gòu)成的系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)： (1) 使電路更簡(jiǎn)單。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在有 90%以上的動(dòng)力源來自于電動(dòng)機(jī)，我國(guó)生產(chǎn)的電能大約有60%用于電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)與人們的生活息息相關(guān)，密不可分。隨著新的控制芯片的出現(xiàn)，給技術(shù)升級(jí)提供了新的可能。研究 工作是在對(duì)控制對(duì)象全面回顧總結(jié)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)控制部分展開研究，它包括對(duì)實(shí)現(xiàn)控制所需要的硬件和軟件環(huán)境的探討，控制策略和控制算法的探討等內(nèi)容。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子設(shè)備的使用日益增多。有單閉環(huán)控制系統(tǒng)，有雙閉環(huán)控制系統(tǒng)和多閉環(huán)控制系統(tǒng) 。將計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展成果運(yùn)用在直流調(diào)速系統(tǒng)中，在經(jīng)典控制的基礎(chǔ)之上探討一種新的控制方法，為計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用做些研究性的工作。計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和直流拖動(dòng)技術(shù)的組合是技術(shù)領(lǐng)域的交叉，具有廣泛的應(yīng)用前景 。由于直流電動(dòng)機(jī)具有良好的線性調(diào)速特性，簡(jiǎn)單的控制性能，因而在工業(yè)場(chǎng)合應(yīng)用廣泛。t meet requirements of the motor control well, DSP technology just for the advanced control theory and plex control algorithm implementation provides a strong support. This design uses the American TI pany specially for motor control design of digital 16 fixedpoint DSP controller TMS320LF2407 as the controller. The chip set DSP signal the high processing capacity and used in motor control optimization the periphery of the circuit in a body, high performance driving control technology to provide reliable and efficient signal processing and control hardware. Motor control system is posed of detection devices, the main controller, power driver and PC ponents, which DSP controller is a key part of the motor control system , responsible for the motor feedback signal processing and output control signal to control the rotation of the motor Key Words: DC motor, DSP, PID controller, PWM. 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ( 20xx) 1 目 錄 1 課題概述 ......................................................................................................................... 3 課題研究背景 ....................................................................................................... 3 課題研究的目的及意義 ...................................................................................... 4