【正文】 過(guò)程控制、機(jī)械控制和運(yùn)輸控制等很多都屬于這類應(yīng)用【4】。(3) 定位應(yīng)用：大多數(shù)工業(yè)控制和自動(dòng)控制方面的應(yīng)用屬于這個(gè)類別，這類應(yīng)用中往往會(huì)完成能量的輸送，所以對(duì)轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩有特別的要求，對(duì)控制器的要求也較高。(2) 可變負(fù)載應(yīng)用：主要是轉(zhuǎn)速需要在某個(gè)范圍內(nèi)變化的應(yīng)用，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間特性有更高的需求。無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，如汽車、工具、工業(yè)工控、自動(dòng)化以及航空航天等等。1987年，在北京舉辦的聯(lián)邦德國(guó)金屬加工設(shè)備展覽會(huì)上，SIEMENS和BOSCH兩公司展出了永磁自同步伺服系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)器，引起了國(guó)內(nèi)有關(guān)學(xué)者的廣泛注意，自此國(guó)內(nèi)掀起了研制開(kāi)發(fā)和技術(shù)引進(jìn)的熱潮。永磁無(wú)刷電機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此已是目前微特電機(jī)發(fā)展主流【3】。Hanitsch試制成功借助數(shù)字式環(huán)形分配器和過(guò)零鑒別器的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)換相的無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)。Mieslinger提出采用電容移相實(shí)現(xiàn)換相的新方法。在試制各種類型的位置傳感器的同時(shí)，人們?cè)噲D尋求一種沒(méi)有附加位置傳感器結(jié)構(gòu)的無(wú)刷直流電機(jī)。半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，使人們對(duì)1879年美國(guó)人霍爾發(fā)現(xiàn)的霍爾效應(yīng)再次發(fā)生興趣，經(jīng)過(guò)多年的努力，終于在1962年試制成功了借助霍爾元件（霍爾效應(yīng)轉(zhuǎn)子位置傳感器）來(lái)實(shí)現(xiàn)換相的無(wú)刷直流電機(jī)【2】。其后，經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)和不斷的實(shí)踐，人們終于找到了用位置傳感器和電子換相線路來(lái)代替有刷直流電機(jī)的機(jī)械換向裝置，從而為直流電機(jī)的發(fā)展開(kāi)辟了新的途徑。為了克服這些弊病，人們采用了離心裝置的換向器，或采用在定子上放置輔助磁鋼的方法來(lái)保證電機(jī)可靠地起動(dòng)。它由功率放大部分、信號(hào)檢測(cè)部分、磁極體和晶體管開(kāi)關(guān)電路等組成，其工作原理是當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，在信號(hào)繞組中感應(yīng)出周期性的信號(hào)電動(dòng)勢(shì)，此信號(hào)電動(dòng)勢(shì)分別使晶體管輪流導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)換相。開(kāi)關(guān)型晶體管的研制成功，為創(chuàng)造新型直流電機(jī) ——無(wú)刷直流電機(jī)帶來(lái)了生機(jī)。20世紀(jì)30年代，有人提出用離子裝置實(shí)現(xiàn)電機(jī)的定子繞組按轉(zhuǎn)子位置換接的所謂換向器電機(jī)，但此種電機(jī)由于可靠性差、效率低、整個(gè)裝置笨重又復(fù)雜而無(wú)實(shí)用價(jià)值【1】。為了取代有刷直流電機(jī)的電刷－換向器結(jié)構(gòu)的機(jī)械接觸裝置，人們?cè)鴮?duì)此作過(guò)長(zhǎng)期的探索。從19世紀(jì)40年代研制成功第一臺(tái)直流電機(jī)，經(jīng)過(guò)大約17年的時(shí)間，直流電機(jī)技術(shù)才趨于成熟。實(shí)驗(yàn)表明，該設(shè)計(jì)使得無(wú)刷直流電機(jī)的組成簡(jiǎn)化和性能的改進(jìn)成為可能，有利于電機(jī)的小型化和智能化。隨著半導(dǎo)體工業(yè)，特別是大功率電子器件及微控制器的發(fā)展，變速驅(qū)動(dòng)變的更加現(xiàn)實(shí)且成本更低。關(guān)鍵詞:無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),單片機(jī),霍爾位置傳感器 MSP430 Microcontrollerbased brushless DC motor Control System Design AbstractBrushless DC motor in a brush DC motor developed on the basis of. At this stage, although exchanges of all kinds of DC motors and motor drive in the application of the dominant, but brushless DC motor is under mon concern.Since the 1990s, as people39。將整個(gè)系統(tǒng)分成幾個(gè)部分，討論了各個(gè)部分的電路原理、控制策略、具體實(shí)現(xiàn)。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著人們生活水平的提高和現(xiàn)代化生產(chǎn)、辦公自動(dòng)化的發(fā)展，家用電器、工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備都越來(lái)越趨向于高效率化、小型化及高智能化，作為執(zhí)行元件的重要組成部分，電機(jī)必須具有精度高、速度快、效率高等特點(diǎn)，無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用和需求也因此而迅速增長(zhǎng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書基于MSP430單片機(jī)的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2013年6月基于MSP430單片機(jī)的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是在有刷直流電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。現(xiàn)階段，雖然各種交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)在傳動(dòng)應(yīng)用中占主導(dǎo)地位，但無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)正受到普遍的關(guān)注。本設(shè)計(jì)是把無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)作為設(shè)計(jì)對(duì)象，以MSP430單片機(jī)為控制MCU，單片機(jī)采集比較電平及電機(jī)霍爾反饋信號(hào)，通過(guò)軟件編程控制無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。根據(jù)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的特性實(shí)施脈寬PWM控制，并通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速通過(guò)LCD1602動(dòng)態(tài)顯示轉(zhuǎn)速。s living standards improve and modernize production, the development of office automation, household appliances, industrial robots and other equipment are increasingly tend to be high efficiency, small size and high intelligence, as the implementation of ponents An important ponent of the motor must have a high accuracy, speed, high efficiency, brushless DC motor and therefore the application is also growing rapidly.This design is the brushless DC motor as the electric bicycle motordriven control system, MSP430 microcontroller for control MCU, SCM collection and parisonlevel electrical signal Hall feedback, software programming through brushless DC motor controller .This paper analyzes the requirements from the system, the whole system will be divided into several parts, analysis and discussion of the various parts of the circuit of the control strategy, implementation method. According to the permanent magnet brushless DC motor control of the PWM pulse width, speed sensor and display speed through LCD1602. Key words:BLDCM,the single chip processor,hall position sensor 目錄1 引言 1 1 1 32 設(shè)計(jì)主要部件介紹 4 4 無(wú)刷直流電機(jī)組成 4 無(wú)刷直流電機(jī)工作原理 4 5 MSP430單片機(jī)介紹 7 MSP430單片機(jī)特點(diǎn) 7 8 MSP430F149介紹 9 LM621介紹 10 渦輪流量計(jì)介紹 11 113 直流無(wú)刷電機(jī)的模糊PI控制 13 13 13 154 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 18 MSP430F149單片機(jī)最小系統(tǒng) 19 20 20 21 23 驅(qū)動(dòng)模塊硬件設(shè)計(jì) 23 PWM控制軟件設(shè)計(jì) 23 24 24 25 限流電路設(shè)計(jì) 26 27結(jié)論 28附錄A 29附錄B 39參考文獻(xiàn) 40致謝 411 引言 隨著計(jì)算機(jī)進(jìn)入控制領(lǐng)域，以及新型的電力電子功率器件的不斷出現(xiàn)，采用全控型的開(kāi)關(guān)功率元件進(jìn)行脈沖調(diào)制（Paulse width modulation,簡(jiǎn)稱PWM）控制的無(wú)刷直流電機(jī)已成為主流。本文充分利用單片機(jī)的數(shù)字信號(hào)處理器運(yùn)算快、外圍電路少、系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單、可靠的特點(diǎn)，將其應(yīng)用于無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。電機(jī)按工作電源種類可分為： (1)有刷直流電機(jī) ①永磁直流電機(jī) ②電磁直流電機(jī) (2)無(wú)刷直流電機(jī) 稀土永磁無(wú)刷直流電機(jī) (1)單相電動(dòng)機(jī) (2)三相電動(dòng)機(jī)1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，奠定了現(xiàn)代電機(jī)的基本理論基礎(chǔ)。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對(duì)直流電機(jī)的要求也就越來(lái)越高，有接觸的機(jī)械換向裝置限制了有刷直流電機(jī)在許多場(chǎng)合中的應(yīng)用。1915年，美國(guó)人Langnall發(fā)明了帶控制柵極的汞弧整流器，制成由直流變交流的逆變裝置。科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶來(lái)了電力半導(dǎo)體技術(shù)的飛躍。1955年，美國(guó)人Harrison首次提出了用晶體管換相線路代替電機(jī)電刷接觸的思想，這就是無(wú)刷直流電機(jī)的雛形。問(wèn)題在于，首先，當(dāng)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)繞組內(nèi)不能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，晶體管無(wú)偏置，功率繞組也就無(wú)法饋電，所以這種無(wú)刷直流電機(jī)沒(méi)有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其次，由于信號(hào)電動(dòng)勢(shì)的前沿陡度不大，晶體管的功耗又大。但前者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而后者需要附加的起動(dòng)脈沖。20世紀(jì)60年代初期，接近開(kāi)關(guān)式位置傳感器、電磁諧振式位置傳感器和高頻耦合式位置傳感器相繼問(wèn)世，之后又出現(xiàn)了磁電耦合式和光電式位置傳感器。在20世紀(jì)70年代初期，又試制成功了借助比霍爾元件的靈敏度高千倍左右的磁敏二極管實(shí)現(xiàn)換相的無(wú)刷直流電機(jī)。1968年，德國(guó)人W在此基礎(chǔ)上，德國(guó)人R永磁無(wú)刷電機(jī)是永磁無(wú)刷直流電機(jī)、永磁無(wú)刷交流同步電機(jī)、永磁無(wú)刷直線電機(jī)和永磁無(wú)刷力矩電機(jī)的總稱。我國(guó)對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的研究起步較晚。經(jīng)過(guò)多年的努力，目前，國(guó)內(nèi)已有無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的系列產(chǎn)品，形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模?？偟膩?lái)說(shuō)，無(wú)刷直流電機(jī)可以分為以下三種主要用途：(1) 持續(xù)負(fù)載應(yīng)用：主要是需要一定轉(zhuǎn)速但是對(duì)轉(zhuǎn)速精度要求不高的領(lǐng)域，比如風(fēng)扇、抽水機(jī)、吹風(fēng)機(jī)等一類的應(yīng)用，這類應(yīng)用成本較低且多為開(kāi)環(huán)控制。如家用器具中的、甩干機(jī)和壓縮機(jī)就是很好的例子，汽車工業(yè)領(lǐng)域中的油泵