【正文】 。 4 個開關管分成兩組， T T4 為一組， T T3 為另一組。假設在每個 PWM 周期的 t1 區(qū)間 T T4 導通， T T3 截止，電動機在較大負載情況下正轉(zhuǎn)工作，電樞繞組中電流的方向是從 A 到 B。 圖 反轉(zhuǎn)時的電流波形圖 采用 L298N 實現(xiàn)雙極性控制 當電動機在輕載下工作時，負載使電樞電流很小，電流波形基本上圍繞橫軸上下波動，電流的方向也在不斷地變化，如圖 所示。當電流衰減到零后，在電源電壓的作用下。在每個PWM 周期的 t1~t2 區(qū)間， T T4 截止。雙極性驅(qū)動時，電動機可在 4 個象限上工作，低速時的高頻振蕩有利于消除負載的靜摩擦，低速平穩(wěn)性好。 IN1 與 IN IN3 U 0o tiott 1t 2邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 13 與 IN4 腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)， ENA、 ENB 接控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn)。 PWM 脈沖調(diào)寬方式有三種：定頻調(diào)寬、定寬調(diào)頻和調(diào)寬調(diào)頻。雙邊沿控制 PWM 輸出可在一個周期內(nèi)的任何位置產(chǎn)生邊沿，這樣可同時產(chǎn)生正脈沖和負脈沖。當置位和清零匹配值相同，或者置位或清 零等于 0 并且其它值等于 PWM 速率時，可能發(fā)生這種狀況； （ 5） 如果匹配值超出范圍 (大于 PWM 速率值 )，將不會發(fā)生匹配時間，匹配通道對輸出不起作用。 匹配寄存器更新與脈沖輸出同步，防止產(chǎn)生錯誤的脈沖。當 PWM 匹配 0事件發(fā)生時 (在 PWM 模式下，通常也會復位定時器 )，如果對應的鎖存使能寄存器已經(jīng)置位，那么映像寄存器的內(nèi)容將傳送到實際的匹配寄存器中。 表 所列匯集了所有與 PWM 相關的引腳。 GPIO 包含 4個寄存器： IOPIN、 IOSET、 IODIR 和 IOCLR。 光電編碼器的 測速 原理 光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的 傳感器 。光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。的兩路脈沖信號。若定義 A 相超前 B 相 ， 轉(zhuǎn)動方向為正轉(zhuǎn) ； 則 B 相超前A 相時 ， 轉(zhuǎn)動方向為反轉(zhuǎn)。若 PC6 為低電平 ,則電機為正轉(zhuǎn) ， 計數(shù)器 N 的值加 1； 若為高電平 ， 則電機為反轉(zhuǎn) ， 計數(shù)器 N 值減 1。下位機采用 LPC2114 處理器，它執(zhí)行上位機指令，通過直流電機驅(qū)動電路控制直流電機的運轉(zhuǎn)。單片機再把控制量以 PWM 的形式輸出 ,經(jīng)過 L298N 功率放大 ,驅(qū)動直流電機。調(diào)節(jié)電位計的參考電壓能調(diào)節(jié) L298N的限流電壓。 AB邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 18 圖 系統(tǒng)硬件結(jié)構圖 12345678P 1 . 0 / TP 1 . 1 / TP 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7INT 1VC CV 121...UA R T 01R XDTXD3435LP C 2114ENDP 0 . 16P 0 . 17 P 0 . 18 P 0 . 19VC CV 1END12341025262736.P 0 . 0P 0 . 1P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4IO P INIO S ET11121314IODIRIO C LRUA R TO 2P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 324P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 728293023AR M 2310611115P 0 . 18P 0 . 1957P 0 . 16 10P 0 . 17 12ENAENBS EN S EAS EN S EBIN 1IN 2IN 3IN 4OUT 1OUT 28OUT 3OUT 4vccPD 5 ( PWM )17VC C+32R 2LM 39384PD 7VC CR 11 12374 LS 0874 LS 141 2R 3直流電機141323L 298 N 驅(qū)動模塊VS S4321VCCEncoderPC 6VCCCD 40106CD 401061 21 2R 4 R 6( 光電編碼器 ）113520+ 12 V電機電源直流電機邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 19 3 基于 LPC2114 的嵌入式系統(tǒng)設計 在簡單的單片機應用系統(tǒng)中，任務沒有優(yōu)先級之分，應用程序是一個無限的循環(huán)，任務函數(shù)按在代碼中的順序運行，處理相應的事務。 嵌入式操作系統(tǒng)是實時操作系統(tǒng)，運行于特定的硬件平臺上，一般包括處理器、存儲器及外設器件和 I/O 端口，包括操作系統(tǒng)軟件，要求實時和多任務操作，用戶可以在其基礎上添加應用程序。 LPC2114 的引腳連接和寄存器 LPC2114 引腳連接模塊 引腳連接模塊可實現(xiàn)獨立的管腳配置，使所選管腳具有 1 個以上的功能。 LPC2114 的引腳連接模塊包含 3 個寄存器：引腳選擇寄存器0PINSEL0(0xE002C000)、引腳選擇寄存器 1 PINSEL1(0xE002C004)和引腳選擇寄存器 2 PINSEL2(0xE002C014)。且方向選擇為輸出； （ 2） 引腳 、引腳 選擇對應的 UART0 的 TxD 和 RxD 功能； 邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 20 （ 3） 引腳 、引腳 選擇對應的 PWM4 和 PWM6 功能。 表 GPIO 寄存器映射 地 址 名稱 描述 訪問 0xE0028000 IOPIN GPIO 引腳值寄存器，引腳的當前狀態(tài)可以從該寄存器讀出 只讀 0xE0028004 IOSET GPIO 0輸出置位寄存器。對I/O 輸出控制，使用 IOSET 控制輸出 1，使用 IOCLR 控制輸出 0；通過讀取 IOPIN寄存器的值，可讀出當前引腳狀態(tài)。在所有的寄存器中，有些是在 7 種處理器模式下共用的同一個物理寄存器，而有些寄存器則是在不同的處理器模式下有不同的物理寄存器。 LPC2114 的啟動代碼 針對 LPC2114 需要自己編寫啟動代碼，啟動代碼對系統(tǒng)運行環(huán)境進行初始化，為 C 程序的運行提供初始環(huán)境。 異常向量表 在 ARM 系統(tǒng)運行中，內(nèi)部源或者外部源 產(chǎn)生的引起處理器進行處理的事件稱為異常。當向量表中所有數(shù)據(jù)累加和為 0， Boot 裝載程序?qū)?zhí)行用戶程序。因此，對程序中需要用到的每一種模式都要給 SP 定義一個堆棧地址。定義堆棧的大小 邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 23 SVC_STACK_LEGTH EQU 0 FIQ_STACK_LEGTH EQU 0 IRQ_STACK_LEGTH EQU 256 ABT_STACK_LEGTH EQU 0 UND_STACK_LEGTH EQU 0 InitStack MOV R0,LR MSR CPSR_c,0xd3 LDR SP,StackSvc。 設置中止模式堆棧 MSR CPSR_c,0xdb LDR SP,StackUnd。 管理模式堆棧空間 IrqStackSpace SPACE IRQ_STACK_LEGTH*4。 未定義模式堆棧 上述程序的開始部分，定義了堆棧的大小，其中有的模式下堆棧大小為 0，這是因為這幾種模式并沒有使用，如果使用也必須分配給堆?？臻g。映像一開始總是存儲在 ROM/Flash 里面的，所謂應用程序執(zhí)行環(huán)境的初始化，就是完成必要的從 ROM 到 RAM 的數(shù)據(jù)傳輸和內(nèi)容清零。它的90%的代碼都是用 C 語言寫的，因此只要有相應的 C 語言編譯器，基本上就可以直接移植到特定處理器上，這也是 uC/OSII[6]具有良好的可移植性的原因。 設置與處理器相關的 文件 （ 1） 不依賴于編譯的數(shù)據(jù)類型 不同微處理器有不同的字長，在 uC/OSII 的移植過程中就必須包括一系列類型定義以確保移植正確。 /*有符號 8 位整型變量 */ typedef unsigned short uint16。 /*有符號 32 位整型變量 */ typedef float fp32。 （ 3） 使用軟中斷 SWI 作底層接口 移植的 uC/OSII 具有 2 個指令集，用戶任務具有 2 中處理器模式：用戶模式與系統(tǒng)模式，所以組合起來共有 4 種工作方式，每種方式對于系統(tǒng)資源具有不同的訪問控制權限。該函數(shù)僅僅在多任務啟動時被執(zhí)行一次， 用來啟動第一個，也是最高優(yōu)先級的任務執(zhí)行，之后多任務的調(diào)度和切換就由 OSCtxSw()函數(shù)來實現(xiàn)。 （ 3） OSIntCtxSw()：中斷級的任務切換函數(shù) 該函數(shù)由 OSIntExit()調(diào)用。 （ 4） OSTickISR()：時鐘節(jié)拍中斷服務函數(shù) 時鐘節(jié)拍中斷服務函數(shù)的主要任務是負責處理時鐘中斷，調(diào)用系統(tǒng) 實現(xiàn)的OSTimeTick()函數(shù)，如果有等待時鐘信號的高優(yōu)先級任務，則需要在中斷級別上調(diào)度其執(zhí)行。 （ 2） 軟件中斷 C 語言處理函數(shù) 軟件中斷 C 語言處理函數(shù)原型： void SWI_Exception (int SWI_Num,int*Regs)；其中參數(shù) SWI_Num 為功能號，而 Regs 為指向堆棧中保存寄存器的值的位置。為了避免不同編譯器廠商提供不同的實現(xiàn)方法所帶來的影響，以增邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 27 加可移植性， uC/OSII定義了 2個宏，用于關 /開中斷： OS_ENTER_CRITICAL()和 OS_EXIT_CRITICAL()。 LPC2114 的 PWM 功能基于標準的定時器模塊之上，它同樣具有 32 位定時器及預分頻控制電路及 7 個匹配寄存器，可實現(xiàn) 6 個單邊沿 PWM 或 3 個雙邊沿 PWM 輸出，也可以采用這兩種類型的混合輸出。 32 位定時器 PWMTC 的計數(shù)頻率由 pclk 經(jīng)過 PWMPR 進行分頻控制得到，而定時器的啟動 /停止、計數(shù)復位由 PWMTCR 控制，當有比較事件發(fā)生時， PWMIR會設置相關的中斷標志 (因為不是定時器溢出而產(chǎn)生中斷，所以圖 中采用虛線連接 )。對于 PWM 的產(chǎn)生是通過 PWM的比較匹配寄存器實現(xiàn)。當要修改 PWMMR0~6 的比較值時，只有控制 PWMLER 的對應位置位，在匹配 0 事件發(fā)生后此值才會生效 [12]。 /*不分頻，計數(shù)頻率為 Fpclk*/ PWMMCR=0x02。 /*設置 PWM6 占空比， PWMMR6=500*/ 定時器控制寄存器PWMTCR （ R / W )預分頻控制PWMPR （ R / W )32 位定時器 / 計數(shù)器PWMTCR （ R / W )中斷寄存器PWMTIR （ R / W )匹配比較PCLK重裝映像控制PW M LER （ R / W )比較匹配控制PW M M CR （ R / W )比較匹配值PW M M RO ~ 6 （ R / W )32 位定時器 / 計數(shù)器PW M TC （ R / W )比較PW M 輸出方式控制PW M PC R （ R / W )邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 29 PWMLER=0x51。 LPC2114 應用 程序流程 使用郵箱實現(xiàn)任務間的通信 郵箱能使一個任務或者中斷服務子程序向另一個任務發(fā)送一個指針型的變量，該指針指向一個包含了特定“消息”的數(shù)據(jù)結(jié)構。 圖 主程序流程圖 LPC2114 上的主程序執(zhí)行時，啟動 uC/OSII 系統(tǒng)環(huán)境，建立主任務TaskStart。 TaskStart 根據(jù)郵箱傳遞的信息，改變 PWM 輸出值和改變 ~ 引腳輸出。 總體程序框圖 本調(diào)速控制系統(tǒng)軟件采用模塊化設計方法 ,如圖 所示。然后 ,調(diào)用控制算法 (如 PI)模塊。 圖 系統(tǒng)各模塊的工作流程圖 開始初始化