【正文】 器 R_W3 可以改變 ADCIN01 通道 采集信號的周期和波形。實驗板上， A/D轉(zhuǎn)換區(qū)有兩部分，其一為線性電壓變化 A/D 采樣，接 ADCIN00 通道 。波的產(chǎn)生 邊沿觸發(fā)或非對稱 PWM信號的特點：調(diào)制波形不關(guān)于 PWM 周期中心對稱的，每個脈沖的寬度只能從其脈沖的一側(cè)來改變，為產(chǎn)生一個非對稱 PWM信號必須將通用定時器 1設(shè)置為連續(xù)增計數(shù)模式且其周期寄存器的值必須與 PWM載波周期相對應(yīng)，然后在 COMCONx寄存器中使能比較操作，將相應(yīng)的輸出引腳設(shè)置為 PWM輸出，并使能輸出當通用定時器 1啟動后，在每個 PWM周期內(nèi)，比較寄存器都會被新的比較值更新，以便通過及時調(diào)節(jié) PWM 輸出的脈沖寬度（占空比）來控制功率器件的開關(guān)時間，由于比較寄存器帶有映像寄存器，所以在一個周期的任意時刻都可以向其寫入新的值；同理，新的值也可以在一個周期的任意時刻寫入動作寄存器和周期寄存器，從而修改 PWM的周期和強迫改變 PWM 輸出電平的定義。由 D=40%， f=1KHz,可以求得 T1PR=0x493E， T1CMPR=11250，表示為十六進制就是 0x2BF2 。 以輸出 1KHz，占空比為 50%的對稱 PWM波形（即方波）為例，重點分析 事件管理器 EVA的的配置情況。圖 2表示 EVA中通用定時器 1的相關(guān)寄存器，對這些寄存器進行配置是產(chǎn)生 PWM波的必經(jīng)之路。 DSP 直接可以輸出 PWM 波，所以不需要額外的硬件連接 。 由于本實驗脈沖數(shù)較多所以采用 M法。 7 M/T法測速是將 M法和 T法兩種方法結(jié)合在一起使用，在一定的時間范圍內(nèi)，同時對光電編碼器輸出的脈沖個數(shù) M1 和 M2 進行計數(shù)，則電機每分鐘的轉(zhuǎn)速為 實際工作時，在固定的 Tc時間內(nèi)對光電編碼器的脈沖計數(shù)，在第一個光電編碼器上升沿定時器開始定時，同時開始記錄光電編碼器和時鐘脈沖數(shù)，定時器定時 Tc時間到，對光電編碼器的脈沖停止計數(shù)，而在下一個光電編碼器的上升沿到來時刻，時鐘脈沖才停止記錄。另外，時間太長也會影響控制的快速性。例如時鐘頻率為 fclk,計數(shù)器記錄的脈沖數(shù)為 M2，光電編碼器是 N線的，每線輸出 4N個脈沖，那么電機的每分鐘的轉(zhuǎn)速為 為了減小誤差，希 望盡可能記錄較多的脈沖數(shù)，因此 T法測速適用于低速運行的場合。 M 法測速適用于測量高轉(zhuǎn)速，因為對于給定的光電編碼器線數(shù) N機測量時間 Tc 條件下，轉(zhuǎn)速越高，計數(shù)脈沖 M1 越大，誤差也就越小。在一定的轉(zhuǎn)速下要增大檢測脈沖數(shù) M1以減小誤差，可以增大檢 測時間 Tc單考慮到實際的應(yīng)用檢測時間很短，例如伺服系統(tǒng)中的測量速度用于反饋控制，一般應(yīng)在 秒以下。現(xiàn)在假設(shè)檢測時間是 Tc，計數(shù)器的記錄的脈沖數(shù)是 M1，則電機的每分鐘的轉(zhuǎn)速為 在實際的測量中，時間 Tc 內(nèi)的脈沖個數(shù)不一定正好是整數(shù)，而且存在最大半個脈沖的誤差。具體的測速方法有 M 法、 T 法和 M/T 法 3種。 綜上所述，我們采用旋轉(zhuǎn)編碼器測速方法。經(jīng)濟化：對于多個控 制工位，只需一個旋轉(zhuǎn)編碼器，安裝、維護、損耗成本降低，使用壽命增長。由于是光電碼盤，無機械損耗，只要安裝位置準確，其使用壽命往往很長。一個旋轉(zhuǎn)編碼器，可以測量從幾個微米到幾十幾百米的距離。從價格看，一般來說絕對型編碼器要貴得多，而且絕對型編碼器有量程范圍，所以一般在特殊需要 的機床上應(yīng)用較多而已。內(nèi)插倍頻需由二次系統(tǒng)完成。這種方法可以獲得基本正弦的高倍增加，例如可從每轉(zhuǎn) 1024 個正弦波編碼器中，獲得每轉(zhuǎn)超過 1000， 000 個脈沖。在這種情況下，處理給伺服電機的信號所需帶寬（例如編碼器每轉(zhuǎn)脈沖為 10000）將 很容易地超過 MHz 門限；而另一方面采用模擬信號大大減少了上述麻煩，并有能力模擬編碼器的大量脈沖。在與其它系統(tǒng)相比的基礎(chǔ)上，人們需要提高動態(tài)特性時可以采用這種編碼器。 正弦波編碼器 5 正弦波編碼 器也屬于增量式編碼器，主要的區(qū)別在于輸出信號是正弦波模擬量信號，而不是數(shù)字量信號。它有一個絕對零位代碼，當停電或關(guān)機后再開機重新測量時，仍可準確地讀出停電或關(guān)機位置地代碼，并準確地找到零位代碼。當脈沖已固定，而需要提高分辨率時，可利用帶 90 度相位差 A， B 的兩路信號，對原脈沖數(shù)進行倍頻。其計數(shù)起點可任意設(shè)定，并可實現(xiàn)多圈的無限累加和測量。 增量式編碼器 增量式編碼器軸旋轉(zhuǎn)時，有相應(yīng)的相位輸出。該信號經(jīng)后繼電路處理后，輸出脈沖或代碼信號。 （ 3） 旋轉(zhuǎn)編碼器測速方案 旋轉(zhuǎn)編碼器是集光機電技術(shù)于一體的速度位移傳感器。 4 霍爾式精度比較高，頻率比較快，成本低。開關(guān)型霍爾傳感器主要用于測 轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速、風速、流速、接近開關(guān)、關(guān)門告知器、報警器、自動控制電路等。 可以做成電流傳感器（鉗形電流表），位移測量傳感器 。 霍爾傳感器的種類： 線性霍爾傳感器，開關(guān)霍爾傳感器。它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應(yīng)寬 、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 霍爾效應(yīng)： 在金屬或半導(dǎo)體薄片的兩端通過控制電流 I,并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強度為應(yīng)強度為磁場那么 ,在垂直于電流和磁場方向向上將產(chǎn)生電動勢場 UH（霍爾電壓）。 （ 2） 霍爾傳感器測速方案 霍爾傳感器測速原理霍爾傳感 器測速原理霍爾傳感器測速原理 霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)與集成電路技術(shù)結(jié)合而制成的一種磁敏傳感器，它能感知一切與磁信息有關(guān)的物理量。 因此根據(jù)超前與滯后的關(guān)系可以確定電機的轉(zhuǎn)向。 增量式光電編碼器輸出兩路相位相差 90o 的脈沖信號 A 和 B，當電機正轉(zhuǎn)時，脈沖信號 A 的相位超前脈沖信號 B 的相位 90o，此時邏輯電路處理后可形成高電平的方向信號 Dir。 （二）、增量式光電編碼器 增量式光電編碼器是碼盤隨位置的變化輸出一系列的脈沖信號，然后根據(jù)位置變化的方向用計數(shù)器對脈沖進行加 /減計數(shù)，以此達到位置檢測的目的。 按照碼盤上形成的碼道配置相應(yīng)的光電傳感器，包括光源、透鏡、碼盤、光敏二極管和驅(qū)動電子線路。通常將組成編碼的圈稱為碼道，每個碼道表示二進制數(shù)的一位， 其中最外側(cè)的是最低位，最里側(cè)的是最高位。用 “0”來表示 。 （一）、絕對式光電編碼器 2 絕對式光電編碼器如圖所示，他是通過讀取編碼盤上的二進制的編碼信息來表示絕對位置信息的 。 一、光 電編碼器的介紹： 光電編碼器是通過讀取光電編碼盤上的圖案或編碼信息來表示與光電編碼器相連的電機轉(zhuǎn)子的位置信息的。其中光電元件的測量精度較高，能夠準確的反應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子的機械位置，從而間接的反映出與電機連接的機械負載的準確的機械位置，從而達到精確控制電機位置的目的。電機控制系統(tǒng)中的位置檢測通常有：微電機解算元件，光電元件，磁敏元件，電磁感應(yīng)元件等。光電式目前是一種比較常用的計數(shù)式轉(zhuǎn)速測量儀，此種方法離不開重要的部件光電編碼器。直流電機轉(zhuǎn)速的方法很多，主要分為計數(shù)式、模擬式、同步式三大類。 二、設(shè)計方案（要求給出詳細的設(shè)計思路及其必要的論證） 目前，直流電機調(diào)速系統(tǒng)有很多種方案， 有基于 DSP 直流電機調(diào)速系統(tǒng)、 ARM 直流電機調(diào)速系統(tǒng)和單片機直流電機調(diào)速系統(tǒng)。 基于 DSP的直流電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 1 課程設(shè)計報告 一、設(shè)計要求 利用 ICETEKF2812EDU實驗箱完成直流電機調(diào)速系統(tǒng)分析與設(shè)計。 基本要求： 1．給出 直流電機調(diào)速原理分析 ；可設(shè)定電機的轉(zhuǎn)動方向，轉(zhuǎn)速； 2．可實時測量電機的實際轉(zhuǎn)速，并在 LED數(shù)碼管上顯示出來； 3．可對電機進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使其轉(zhuǎn)速趨近于設(shè)定值； 4．完成硬件原理圖，繪制 PCB 板，撰寫課程設(shè)計說明書。本實驗是基于 DSP 直流電機調(diào)速系統(tǒng)，從三方面來進行方案的選擇與比較，首先是測速方案的選擇，其次是 pwm 波的產(chǎn)生及測速方法的選擇。這三種根據(jù)類型不同的工作原理又可分為不同的類型，其中，計數(shù)式可以分為機械式、光電式、電磁式。本文主要介紹是三種測速方案的選擇： 1. 測速裝置的優(yōu)缺點及選擇 （ 1） 光電編碼器測 速方案 電機的位置檢測在電機控制中是十分重要的，特別是需要根據(jù)精確轉(zhuǎn)子位置控制電機運動狀態(tài)的應(yīng)用場合，如位置伺服系統(tǒng)。這些位置檢測傳感器或者與電機的非負載端同軸連接，或者直接安裝在電機的特定的部位。在本文中我將介紹高精度的光電編碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理與位置檢測的方法。根據(jù)光電編碼器的工作原理可以將光電編碼器分為絕對式光電編碼器與增量式光電編碼器，下面我就這兩種光電編碼器的結(jié)構(gòu)與工作原理做介紹 。 編碼盤是按照一定的編碼形式制成的圓盤。涂黑的部分是不透光的，用 “1”來表示。如果編碼盤有 4 個碼道，則由里向外的碼道分別表示為二進制的 2 221 和 20， 4 位二進制可形成 16 個二進制數(shù)，因此就將圓盤劃分 16 個扇區(qū)，每個扇區(qū)對應(yīng)一個 4 位二進制數(shù)，如 0000、 000 … 、 1111。當碼盤轉(zhuǎn)到一定的角度時，扇區(qū)中透光的碼道對應(yīng)的光敏二極管導(dǎo)通，輸出低電平 “0”，遮光的碼道對應(yīng)的光敏二極管不導(dǎo)通，輸出高電平 “1”，這樣形成與編碼方式一致的高、低電平輸出，從 而獲得扇區(qū)的位置腳。它是由光源、透鏡、主光柵碼盤、鑒向盤、光敏元件和電子線路組成。當電機反轉(zhuǎn)時，脈沖信號 A 的相位滯后脈沖信號 B 的相位 90o，此時邏輯電路處理后的方向信號 Dir為低電平。其轉(zhuǎn)速辯相的原理如圖所示 3 總的來說， 光電 編碼器的優(yōu)點是 的脈沖寬度穩(wěn)定，精度高， 日后提高精度可以改變，僅僅 換個高精度的即可 ， 缺點是安裝不方便 ， 由于軟連接的原因，很容易松動，可靠性差 ， 容易損壞 光電編碼器適合用于精密設(shè)備?；魻栃?yīng)，它是德國物理學家霍爾于 1879 年研究載流導(dǎo)體在磁場中受力的性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)的，因此得名。 霍爾元件：根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。 霍爾傳感器：由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補償電路及穩(wěn)壓電源電路等集成在一個芯片上，稱之為霍爾傳感。線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。 開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，和輸出級組成，它輸出數(shù)字量。 霍爾傳感器的原理： 霍爾元件是磁敏元件，要想用來測轉(zhuǎn)速，就必須在被測的旋轉(zhuǎn)體上裝一個磁體，旋轉(zhuǎn)時，每當磁體經(jīng)過霍爾元件，霍爾元件就發(fā)出一個信號，經(jīng)放大整形得到脈沖信號，也有的霍爾元件可以直接輸出脈沖信號，送運算，兩個脈沖的間隔時間就是周期，由周期可以換算出轉(zhuǎn)速，也可計數(shù)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)，再換算出轉(zhuǎn)速。最主要的他對外部環(huán)境的要求不高，并且工作溫度可以達到 150， 以及不同軸的耐受力要好 。當旋轉(zhuǎn)編碼器軸帶動光柵盤旋轉(zhuǎn)時，經(jīng)發(fā)光元件發(fā)出的光被光柵盤狹縫切割成斷續(xù)光線，并被接收元件接收產(chǎn)生初始信號。其特點是體積小，重量輕，品種多，功能全，頻響高，分辨能力高，力矩小，耗能低，性能穩(wěn)定，可靠使用壽命長等特點。其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖數(shù)量的增減，需借助后部的判向電路和計數(shù)器來實現(xiàn)。還 可以把每轉(zhuǎn)發(fā)出一個脈沖的 Z 信號，作為參考機械零位。 絕對值編碼器 絕對值編碼器軸旋轉(zhuǎn)器時，有與位置一一對應(yīng)的代碼（二進制， BCD 碼等）輸出，從代碼大小的變更即可判別正反方向和位移所處的位置，而無需判向電路。一般情況下絕對值編碼器的測量范圍為 0～ 360 度，但特殊型號也可實現(xiàn)多圈測量。它的出現(xiàn)主要是為了滿足電氣領(lǐng)域的需要－用作電動機的反饋檢測元件。 為了保證良好的電機控制性能，編碼器的反饋信號必須能夠提供大量的脈沖，尤其是在轉(zhuǎn)速很低的時候，采用傳統(tǒng)的增量式編碼器產(chǎn)生大量的脈沖，從許多方面來看都有問題，當電機高速旋轉(zhuǎn)（ 6000rpm）時，傳輸和處理數(shù)字信號是困難的。這要感謝正弦和余弦信號的內(nèi)插法，它為旋轉(zhuǎn)角度提供了計算方法。接受此信號所需的帶寬只要稍許大于 100KHz 即已足夠。 從上面的描述可以看出：兩者各有優(yōu)缺點，增量型編碼器比較通用，大多場合都用這種。 旋轉(zhuǎn)編碼器有以下優(yōu)點： 信息化：除了定位，控制室還可知道其具體位置；柔性化：定位可以在控制室柔性調(diào)整；安裝方便和安全、使用壽命長。多個工位，只要選用一個旋轉(zhuǎn)編碼器，就可以避免使用多各接近開關(guān)、光電開關(guān)，解決現(xiàn)場機械安裝麻煩，容易被撞壞和遭高溫、水氣困擾等問題。多功能化：除了定位，還可以遠傳當前位置，換算運動速度，對于變頻器，步進電機等的應(yīng)用尤為重要。鑒于以上優(yōu)點，旋轉(zhuǎn)編碼器已經(jīng)越來越廣泛地被應(yīng)用于各種工控場合。 2. 測速方法的優(yōu)缺點及選擇 可以利用定時器 /計數(shù)器配合光電編碼器的輸出脈沖信號來測量電機的轉(zhuǎn)速。 M 法又稱之為測頻法，其測速原理是在規(guī)定的檢測時間 Tc 內(nèi)，對光電編碼器輸出的脈沖信號計數(shù)的測速方法，如圖 2 所示，例如光電編碼器是 N線的，則每旋轉(zhuǎn)一周可以有 4N個脈沖，因為兩路 6 脈沖的上升沿與下降沿正好使編碼器 信號 4 倍頻。如果要求測量的誤差小于規(guī)定的范圍，比如說是小于百分之一，那么 M1就應(yīng)該大于 50。由此可見，減小測量誤差的方法是采用高線數(shù)的光電編碼器。 T法也稱之為測周法，該測速方法是在一個脈沖周期內(nèi)對時鐘信號脈沖進行