【正文】 4LVC245隔離才能與LF2407的CAP電路進(jìn)行相連。圖36 電平轉(zhuǎn)換電路 按鍵控制單元的設(shè)計(jì)鍵盤用于實(shí)現(xiàn)DSP應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和控制命令的輸入，鍵盤輸入也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用最廣泛的一種輸入方式。非編碼鍵盤通常是鍵排列成行列矩陣，按鍵的作用只是相應(yīng)的接觸點(diǎn)接通或斷開，通過軟件編程產(chǎn)生按鍵的鍵碼[15]。DSP在每個周期內(nèi)對鍵盤進(jìn)行一次掃描，即定時掃描方式，若有按鍵引起的中斷，則程序執(zhí)行相應(yīng)的指令。按鍵K1控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)谝淮伟聪掳存IK1，系統(tǒng)進(jìn)入正轉(zhuǎn)模式；再次按下按鍵K1，系統(tǒng)正轉(zhuǎn)加速；第三次按下按鍵K1，系統(tǒng)正轉(zhuǎn)減速。按鍵K2控制電機(jī)停止，無論電機(jī)處于任何模式下工作，只要按下按鍵K2，電機(jī)就停止轉(zhuǎn)動。圖37 按鍵電路控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)是直接通過按鍵中斷來實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)加減速則是通過程序?qū)崿F(xiàn)的，按鍵的具體功能模塊如表32所示。接口電路如圖38所示。 1602液晶介紹設(shè)計(jì)中采用工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符的1602液晶。1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線。表32 1602引腳功能圖引腳符號功能說明1VSS接地2VDD接電源（+5V）3V0液晶顯示器對比度4RS寄存器選擇5R/W讀寫信號線6E使能端714DB0DB7數(shù)據(jù)線15BLA背光電源正極16BLK背光電源負(fù)極 顯示單元接口電路設(shè)計(jì)1602的V0口外接一個10K的電位器，用以調(diào)節(jié)液晶顯示器的對比度，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高；RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器，與芯片的IOPA3口連接；R/W為讀寫信號線，高電平進(jìn)行讀操作，低電平進(jìn)行寫操作，與芯片的IOPA4口連接；E為使能端，下降沿使能，和芯片的IOPA5口連接。具體電路連接如圖39所示。利用TMS320LF2407的串行通信接口與RS232串行口進(jìn)行DSP與PC機(jī)之間的異步通信。由于上位機(jī)的RS232C電平與下位機(jī)的TTL電平不一致，本設(shè)計(jì)中利用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232進(jìn)行串行通信，另外，由于本設(shè)計(jì)中的TMS320LF2407屬于低功耗芯片，它采用+。接口電路如圖310所示。由于涉及各種電路之間的密切配合，所以本章中各種電路的設(shè)計(jì)都是從工程實(shí)際出發(fā)，作了較細(xì)致的考慮。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的控制器在采用TMS320LF2407芯片作為其核心控制單元后，簡化了控制電路，增大了控制策略的靈活性，能夠在線計(jì)算出各種控制參數(shù)，提高控制精度，便于實(shí)現(xiàn)控制器的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化。由此可見，與DSP系統(tǒng)硬件相結(jié)合的控制軟件的編制是控制器中很重要的一環(huán)。其中主程序包括初始化子程序、啟動和軟啟動子程序和顯示程序等；中斷服務(wù)程序包括PWM波生成子程序、捕獲中斷子程序、通信子程序等。主程序流程圖如圖41所示。（1）時鐘、看門狗設(shè)置:根據(jù)芯片運(yùn)行頻率及時鐘信號頻率，設(shè)定時鐘鎖相環(huán)的倍頻數(shù)，以及硬件看門狗的計(jì)數(shù)頻率，啟動看門狗功能；（2）外部設(shè)備等待狀態(tài)設(shè)置:匹配DSP與外部設(shè)備之間的時序不一致；（3）定義I/O口的引腳功能:芯片的I/O引腳均設(shè)計(jì)為功能復(fù)用，所以必須設(shè)置為完成相應(yīng)功能，并定義實(shí)際I/O引腳的輸入輸出；（4）串行通信接口（SCI）設(shè)置:通過RS232接口可與其它設(shè)備通信；（5）通用定時器設(shè)置：T1作為PWM輸出的時鐘基準(zhǔn)，T3用來完成CAP電路計(jì)數(shù)。顯示程序每秒鐘刷新一次，這樣才能實(shí)時記錄電機(jī)轉(zhuǎn)速的信息。count 為捕獲中斷在一秒內(nèi)捕獲到的上升沿脈沖數(shù)，最后在賦值給f_count 將轉(zhuǎn)速信息通過一定的算法處理后在1602液晶上顯示出來。它是一個典型的匯編文件。由于入口地址為C語言函數(shù)起始地址，所以要在相應(yīng)函數(shù)名前加“_”，[16]。如“INT4 B _cap4int”則是通過四號中斷開啟捕獲功能。PWM信號由DSP事件管理器A的全比較單元產(chǎn)生。通用定時器T1的計(jì)數(shù)器不斷與比較寄存器的值相比較，當(dāng)兩個值發(fā)生匹配時，比較單元的兩個輸出將根據(jù)方式控制寄存器ACTRA中的位進(jìn)行跳變。當(dāng)兩個值之間的第二個匹配產(chǎn)生或一個定時器周期結(jié)束時，相應(yīng)的輸出上會產(chǎn)生又一個轉(zhuǎn)換（由低到高或由高到低）。在每個定時器周期中，這個過程都會出現(xiàn)，但是每次比較寄存器中的調(diào)制值是不同的，這樣在相應(yīng)的輸出引腳上就會產(chǎn)生一個占空比不同的PWM信號輸出[13]。 PWM結(jié)構(gòu)框圖如圖42所示。當(dāng)按鍵動作的時候，程序就跳轉(zhuǎn)到響應(yīng)的循環(huán)體。具體流程如圖43所示。整個過程稱為生了捕獲事件。本程序設(shè)定的捕獲中斷程序由捕獲的方波脈沖上升沿觸發(fā)，每觸發(fā)一次上升沿，程序中的全局變量count就加1，然后再通過算法計(jì)算，把一秒鐘內(nèi)捕獲到的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化成當(dāng)前電機(jī)的轉(zhuǎn)速值，最后予以顯示[16]。圖44 捕獲中斷流程圖 PID控制算法在絕大多數(shù)工業(yè)控制中，例如過程控制、運(yùn)動控制、速度伺服控制以及位置伺服控制，使用最多的控制方法一般是PID控制。PID控制是技術(shù)最成熟的一種控制方法，特別是在控制對象的模型未知或難以建立時，常常采用PID控制方法。 PID控制原理PID控制即比例（Proportional）、積分（Integrating）、微分（Differentiation）控制。它是一種線形控制器，用輸出y(t)和給定量r(t)之間的誤差的時間函數(shù)e(t)=r(t)y(t)。圖45 PID控制算法框圖實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)受控對象的特性和控制的性能要求，靈活地采用不同的控制組合，如：比例（P）控制器： （41）比例＋積分（PI）控制器： （42）比例+積分+微分（PID）控制器： （43）公式中，Kp為比例運(yùn)算放大系數(shù)，Ti為積分時間，Td為微分時間。為了使系統(tǒng)具有良好的調(diào)速性能，通常要構(gòu)建一個閉環(huán)系統(tǒng)[12]。所謂增量式PID是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量。增量式PID控制算法可以由公式推導(dǎo)出，得到控制器的第k1個采樣時刻的輸出值為： （44）并由（44）得到增量式PID控制算法公式為： （45）其中由（45）可以看出，如果計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用恒定的采樣周期T，一旦確定A、B、C，只要使用前后三次測量的偏差值，就可以由（45）求出控制量。本設(shè)計(jì)中基于L F2407的PID控制器的實(shí)現(xiàn)框圖如圖46所示。 本章小節(jié)本章針對控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與控制策略，以DSP的PID控制為核心進(jìn)行了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。第5章 系統(tǒng)總體調(diào)試 調(diào)試準(zhǔn)備在進(jìn)行DSP系統(tǒng)的調(diào)試之前需要做一系列的準(zhǔn)備工作，包括硬件準(zhǔn)備和軟件準(zhǔn)備工作。開發(fā)板使用的是明偉公司提供的TMS320LF2407，當(dāng)然需要外設(shè)的一些顯示電路、捕獲電路等；仿真器是TDS510 DSP仿真器 。 for C2000的軟件開發(fā)環(huán)境[17]。C2000在安裝成功之后，還需要進(jìn)行一系列的配置。 系統(tǒng)調(diào)試在硬件和軟件都準(zhǔn)備充足的前提下，就可以進(jìn)行系統(tǒng)的總體調(diào)試了。線路連接好之后，將DSP與PC機(jī)通過仿真器連接起來，然后再給芯片上電。在導(dǎo)入文件之前必須確保DSP與PC機(jī)的連接已經(jīng)被系統(tǒng)識別，這就需要準(zhǔn)確無誤的將TDS510 DSP仿真器的驅(qū)動軟件安裝成功。所以對于驅(qū)動軟件的安裝是系統(tǒng)進(jìn)行硬件調(diào)試的前提。此時，觀察到的唯一現(xiàn)象是LED1不斷閃爍。隨后我要進(jìn)行的操作就是控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動了，當(dāng)按下K1開關(guān)后，電機(jī)轉(zhuǎn)動起來，正轉(zhuǎn)模式指示燈亮，同時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速信息也在第一時間反饋到1602液晶顯示屏上；當(dāng)再次按下K1開關(guān)，電機(jī)開始加速，然后逐漸趨于穩(wěn)定，液晶顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速加快；第三次按下K1開關(guān)，電機(jī)開始減速，然后逐漸趨于穩(wěn)定，液晶顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速減慢。如果在電機(jī)開始轉(zhuǎn)動之后，無論正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，只要按下K2開關(guān)，電機(jī)就停止轉(zhuǎn)動。電機(jī)的轉(zhuǎn)速出了使用按鍵中斷控制外，還可以用上位機(jī)界面控制，上位機(jī)界面的控制原理也是改變?nèi)容^寄存器的值。系統(tǒng)調(diào)試數(shù)據(jù)如表51所示。經(jīng)過最后的總體調(diào)試之后，本系統(tǒng)基本完成了課題研究的內(nèi)容，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。隨著自動控制水平的不斷提高，采用新的控制方法，使得整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡單，功能更加完善。本文采用TI公司推出的TMS320LF2407芯片作為直流電機(jī)控制系統(tǒng)的控制核心，依據(jù)該芯片特點(diǎn)、PWM調(diào)壓調(diào)速原理，搭建了基于DSP的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺，并在此基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)測速、調(diào)速、顯示等功能。本系統(tǒng)主要完成以下成果：（1）在DSP硬件平臺的基礎(chǔ)上，完成了電機(jī)控制電路、功率驅(qū)動電路、檢測電路和顯示電路的硬件設(shè)計(jì)。（3）在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，充分考慮軟件的可靠性問題，完成了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。通過一系列的軟硬件設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)了對電機(jī)轉(zhuǎn)速的成功控制。具體如下：（1）系統(tǒng)在對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速時，存在一定的干擾，程序容易跑飛。（3）各種限制保護(hù)功能（如限流、過壓保護(hù)）需要做進(jìn)一步的研究。致謝自己寫喲！別偷懶……參考文獻(xiàn)[1]陳仕高，姜久春，[D].北京：北京交通大學(xué)，2005.[2][M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2006.[3]王兆安，[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[4][M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.[5][M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2002.[6]Shukla， 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