【導讀】取得的研究成果。據我所知，除文中已經注明引用的內容外，本論文（設計）。重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。的電子版和紙質版。有權將論文（設計）用于非贏利目的的少量復制并。允許論文（設計）進入學校圖書館被查閱。保密的論文（設計）在解密后適用本規(guī)定。科類論文正文字數不少于萬字。家技術標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫。好的調速性能，出力大、調速范圍寬和易于控制，廣泛應用于電力拖動系統中。TMS320LF2407作為微控制器。該芯片集DSP信號高速處理能力及適用于電機控制。電機的控制系統是由檢測裝置、主控制器、功率驅動器以及上位機組成，

　　

【正文】 10111213141516D S P T R S TD S P T M SD S P T D ID S P E M U 1D S P E M U 0D S P T C KD S P T D O5 V C CJ2D S P JT A G 圖 33 為 JTAG 接口電路 復位電路 本系統采用上電復位和手動復位相結合的方法，使得系統在出現突發(fā)情況時人工手動即可復位。復位后芯片從 000H 單元開始執(zhí)行程序即初始化。圖 34 為復位電路。 圖中 RS 接入 DSP2407 的復位引腳腳。 DSP2812 的復位引腳為低電平有效，當復位開關 S 被按下， RS 引腳被拉為低電平，此狀態(tài)持續(xù) 6 個時鐘周 期后，系統被復位。 鹽城工學院新校區(qū)基于 DSP 的直流電機控制技術實現 24 R 1133R 1220KRS3V C CC1C A P A C I T O RS1復位 圖 34 復位電路 PWM 隔離放大調理電路 如圖 35 所示， DSP 輸出的 PWM 信號經過光耦隔離后，進行放大和調理后作用在 MOSFET 開關管，在沒有 DSP 信號時光耦將電機驅動信號與 DSP 的 PWM 信號隔離，當 DSP 輸出 PWM 信號時，光耦導通。經過三極管共射放大后輸出 PWMO1兩個二極管起到鉗位作用。 U2P C 81 7P W M 1R1200R3R E S 2R4R E S 2R83KQ1N P NQ3N P NQ8N P NQ7N P N5V C CR947D24004D14004P W M O 1 圖 35PWM 隔離放大電路 轉速采集電路設計 如圖 36 所示首先電機內部的速度傳感器輸出一個電壓信號通過 J 采集然后通過 LM358 的跟隨和運放對信號實現和放大最后將調理好 的信號送到 DSPADCIN0這個 AD 采樣口完成對速度信號的采集。 鹽城工學院本科生畢業(yè)論文 ( 20xx) 25 12J速度信號輸入s pe e dO U T A1I N A 2I N A +3V E E4I N B +5I N B 6O U T B7V C C8LM358U 13L M 358s pe e dR 30910s pe e d_ outs pe e d_ outR 30910R 30910A D S P E E D 圖 36 速度采集電路 直流電動機 PWM 調速電路設計 如圖 3— 6 所示，在電路中， MOSFET Q10 和 Q11 的控制信號波形相同， Q9和 Q12 的控制信號相同，并且這兩路控制信號相位相反。當 Q10 和 Q11 的控制信號為高時， Q10 和 Q11 導通，電流從電機正向流入電機，從負向流出，電機正轉。當 Q10 和 Q11 的控制信號由高到低時， Q10 和 Q11 關斷。由于電機電流要維持原流向，電流就從 VD3 流向電機再流向 VD2，所以 Q2 和 Q3 不會立即導通。等 電流衰減到 0 時， Q9 和 Q12 導通，電流從負向流入電機，從正向流出，電機反轉。等到控制信號再次變化時，重復上述過程。交替導通時，電樞兩端的電壓波形如下圖3— 7 所示，由于電機機械慣性的作用，決定電機轉向和轉速的僅為電樞電壓的平均值 Vav。 M O T O R VD1M U R 8 20VD2M U R 8 20VD4M U R 8 20VD3M U R 8 20GNDP W M O 2P W M O 2P W M O 1Q9M O S F E T PQ 10M O S F E T P Q 12M O S F E T PQ 11M O S F E T P5V C CP W M O 1 圖 37 直流電機調速電路 鹽城工學院新校區(qū)基于 DSP 的直流電機控制技術實現 26 tt 1 Tv c cV a v v c cU 圖 38 為電樞兩端的電壓波形 晶振電路設計 一塊控制板的最小系統主要包括兩個部分，即系統時鐘電路和復位電路。本設計采用有源晶振提供系統時鐘，有源晶振頻率為 10MHZ，具體到系統功能模塊可以通過寄存器的設置按需要進行分頻和倍頻。該模塊 的電路連接如圖 39 所示。圖中 XTAL2_IN 接入 DSP2407 的時鐘輸入引腳。 GND1GND2V C C4OUT 3U 1 01 0 M H ZR 3 033V C CX T A L 2 _ I N 圖 39 晶振電路 顯示電路設計 本設計采用金鵬公司的 12864 的 C 系列， C 系列中文模塊可以顯示字母、數字符號、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。提供三種控制接口，分別是 8 位微處理器接口， 4 位微處理器接口及串行接口（ OCMJ4X16A/B 無串行接口）。所有的功能，包含顯示 RAM，字型產生器，都包含在一個芯片里面，只要一個最小的微處理系統，就可以方便操作模塊。內置 2M位中文字型 ROM (CGROM) 總共提供 8192 個中文字型 (16x16 點陣 )， 16K位半寬字型 ROM (HCGROM) 總共提供 126 個符號字型 (16x8 點陣 )， 64 x 16位字型產生 RAM (CGRAM)，另外繪圖顯示畫面提供一個 64x256 點的繪圖區(qū)域（ GDRAM），可以和文字畫面混和顯示。提供多功能指令：畫面清除（ Display clear）、光標歸位（ Return home）、顯示打開 /鹽城工學院本科生畢業(yè)論文 ( 20xx) 27 關閉（ Display on/off）、光標顯示 /隱藏（ Cursor on/off）、顯示字符閃爍（ Display character blink）、光標移位（ Cursor shift）顯示移位（ Display shift）、垂直畫面旋轉（ Vertical line scroll）、反白顯示（ By_line reverse display）、待命模式（ Standby mode）。外形結構如圖 310 所示 圖 310 顯示設備外形 主要參數：工作電壓 (VDD)： ～ 、 邏輯電平 :～ 、 LCD 驅動電壓 (Vo)：0～ 7V、 工作溫度 (TOP)： 0～ 55℃ (常溫 )/20～ 70℃（寬溫） 、 保存溫度 (TST)： 10～65 常溫 )/30～ 80℃（寬溫 )。 GND1VDD2V03RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714PSB15NC16/RST17NC18LEDA19LEDK20J 10L C D _1 28 643V C C3V C C 圖 311 顯示電路 正反轉 及調速 電路設計 在本設計中采用按鍵鎖定的方式控制正反轉電路 ，當 電機正轉 按鍵 被按下后，鎖定正轉開關管的導通，實現正轉，反之反轉電路也是如此。電路如圖 312 所示。 圖 312 顯示電路 在實現正反轉的基礎上實現電機的速度調節(jié)是通過調節(jié) PWM 的驅動平均電壓鹽城工學院新校區(qū)基于 DSP 的直流電機控制技術實現 28 時實現，在此采用 按鍵給 DSP 信號由 DSP 調節(jié) 實現電壓的調節(jié) ，電路如圖 313 所示。 圖 313 調速電路 IR2110 驅動電路 IR2110S 是一款 MOSFET驅動芯 片 電源電壓 最大 :20V電源電壓 最小 :10V輸出電壓 :520V 輸出電壓 最大 :20V 輸出電壓 最小 :10V 輸出電流 : 電路如圖 314所示。 圖 314 IR2110 電路 硬件可靠性 在各種用電設備運行期間，每臺運行設備都會通過電磁波輻射，電磁傳導以及電磁感應的方式相互干擾，甚至在一定的條件下會對運行的設備和人員造成干擾、影響和危害，所以在設計功率電路時應該考慮到系統的電磁兼容性問題即 EMC。EMC 包括 EMI 和 EMS，即電磁干擾和電磁抗干擾。在本系統設計中為了避免上述問題的發(fā)生采取 了以下措施。 PCB 設計 （ 1） 輻射是跟地成反比，地越大，輻射越小、抗輻射能力越強，所以 PCB設計中在功率板和控制板中都采用覆地的技術。 鹽城工學院本科生畢業(yè)論文 ( 20xx) 29 （ 2） 在 PCB 布局和排線的過程中，首先將高頻器件如變壓器和電感之間采用正交放置，減小磁耦合，盡可能縮短高頻器件之間的連線。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。 （ 3） 在設計過程中既要讓電流信號在系統中形成一個最短的通路又要保證PCB 尺寸設計合理滿足外形要求。如果不能保證通路最短可以在適當的地方加入濾波電容和去耦電容來 提高線路的抗擾動能力。 （ 4） 由于有源晶振在系統中波動頻率最高的器件，所以它也是功率變換器中最大的干擾源之一，因此在設計過程中有源晶振選擇在接近主控制芯片的附近來布局，達到縮短線路長度的目的。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。 采樣抗干擾技術 在模擬采樣過程中為了獲得更為精確和穩(wěn)定的采集數據，首先在成本允許的范圍內要選擇高精度傳感器，可以有效保證輸出的信號源精度高、穩(wěn)定可靠。其次保證傳感器正常工作的配套設施要穩(wěn)定，不能出現過度波動引起傳感器自身的誤差。最后在信號的運放 和調理階段要確保參考電壓穩(wěn)定，否則即使原始信號具有很高的精度也很難獲得準確的測量數據。此外還要防止外部電磁感應噪聲的影響否則可能導致微弱的采樣信號不能夠精確采集。一般采用差分信號輸入可以有效避免在傳輸過程中外界干擾傳輸導線的同樣干擾。 在數字信號的采樣過程中可以采用傳輸線的屏蔽技術， 雙絞線有抵消電磁感應干擾的作用，而屏蔽線對靜電干擾有 較 強的抑制作用。 信號隔離措施， 從電路上把容易受干擾的部分和干擾源隔離出來 從而把 干擾的侵入通道切斷，進而實現現場干擾隔離。 選擇合理的接地點可以 很好提高 控制系統設備抗干擾 能力 ， 這些 方法都可以有效的避免外部干擾對采集信號的影響。 鹽城工學院新校區(qū)基于 DSP 的直流電機控制技術實現 30 在系統設計及制作過程中，軟件的功能與硬件有著緊密地聯系，控制器性能的好壞，不僅僅取決于其硬件電路的設計和搭建，更重要的是軟件與之能否很好的匹配，因此軟件的設計在整個系統的工作中扮演著十分重要的角色。 系統軟硬件缺一不可，兩者相輔相成。硬件是系統的骨架，軟件是系統的血肉。針對上一章所介紹的硬件結構，結合 DSP 的編程特性在本章中完成相關的軟件流程設計 。 本章在上述直流調速原理的基礎上，配合系統設計的硬件進行系統軟件的設計。系統軟件采用模 塊化的設計思想，首先進行了軟件的整體化設計，其次是對各個程序模塊的設計 。 編譯環(huán)境 世界上第一個單片 DSP芯片是 1978年 AMI公司推出的 S2811， 1979年美國 Intel公司推出的商用可編程器件 2920是 DSP芯片走向市場的真正開始。這兩種芯片內部都沒有現有 DSP芯片中都具備的單周期乘法器。 1980年，日本 NEC公司推出的uPD7720時第一個具有乘法器的商用 DSP芯片。在這之后，最成功的 DSP芯片當之無愧的應該是美國德州儀器公司 (TI， Texas Instrument)推向市場的一系列產品。 TI公司在 1982年成功推出第一代 DSP芯片 TMS320xx及其系列產品 TMS320xx、TMS320ClO/C14， C15/C16/C17等之后，相繼推出了第二代 DSP芯片 TMS320TMS320c25/C26， C28，第三代 TMS320c30， C31/C32，第四代 TMS320C40/44，第五代 TMS320C5X/54X，第二代 DSP芯片的改進型 TMS320C2XX，集成多片 DSP芯片于一體的高性能 DSP芯片 TMS320C8X以及目前速度最快的第六代 DSP 芯片TMs320C62/C67x等。 TI將 常用的 DSP芯片歸納為三大系列： TMS320C20xx系列 (包括 TMS320C2X/C2XX) 、 TMS320C5000 系列 ( 包括 TMS320C5X/C54X/C55X) 、TMS320C6000系列 (包括 TMS320C62X/C67X)。如今， TI公司的一系列 DSP產品已經成為世界上最有影響的 DSP芯片。 TI公司也成為世界上最大的 DSP芯片供應商，其市場份額占全世界份額近 50%。 目前采用最為廣泛的 DSP軟件編譯環(huán)境是由美國德州儀器（ TI）公司開發(fā)的CCS