嵌入式电机转动控制实验..

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单片机控制电机的方式

单片机控制电机的方式

单片机控制电机的方式

单片机作为嵌入式系统的核心,广泛应用于各种控制领域。其中,单

片机控制电机是一个重要的应用领域。本文将介绍单片机控制电机的

方式,包括直流电机、步进电机、伺服电机三个方面。

一、直流电机控制

1.1 单极性控制

单极性控制是最简单的直流电机控制方式,它的电源和直流电机连接

在一起,通过改变电源正负极之间的电压大小和方向来改变直流电机

的转速和转向。

1.2 双极性控制

双极性控制是一种更加高级的直流电机控制方式,它可以使直流电机

实现正反转和调速。

1.3 PWM控制

PWM控制是一种数字控制方式,它可以调节电源电压的有效值,从而改变直流电机的转速和转向。PWM控制的理论基础是调制原理,通过改变PWM波的占空比来改变电机的输出功率,从而实现电机的调速和正反转。

二、步进电机控制

步进电机是一种特殊的电机,它的转动是以步进的形式进行的,每一

步的功率相等,稳定性和精度较高,被广泛应用于各种需要精密控制

的领域。步进电机的控制方式有以下几种:

2.1 单相双极控制

单相双极控制是最简单的步进电机控制方式,它可以使步进电机实现一定程度的正反转和调速,但是功率低,精度不高,适用于一些比较简单的应用场合。

2.2 双相驱动控制

双相驱动控制是一种更加高级的步进电机控制方式,它分为单向驱动和双向驱动。双向驱动比单向驱动更加灵活,可以实现更加复杂的控制功能。

2.3 微步驱动控制

微步驱动控制是一种针对步进电机控制的高级技术,通过改变步进电机的每一步数来实现更加精确的控制。目前,微步驱动控制已经被广泛应用于各种需要高精度控制的领域。

嵌入式系统实验报告

嵌入式系统实验报告

嵌入式系统设计实验报告

班级:

学号:

姓名:

成绩:

指导教师:

1. 实验一

1.1实验名称

博创UP-3000实验台基本结构及使用方法

1.2实验目的

1.学习嵌入式系统开发流程。

2.熟悉UP-net3000实验平台的核心硬件电路和外设。

3.增加对各个外设的了解,为今后各个接口实验打下基础。

1.3实验环境

博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台

1.4 实验内容及要求

(1)嵌入式系统开发流程概述

(2)熟悉UP-net3000实验平台的核心硬件电路和外设

(3)ARM JTAG的安装与使用

(4)通过操作系统自带的通讯软件超级终端,检验各个外设的工作状态

(5)通过本次课程对各个外设的了解,为今后各个接口实验打下基础

1.5 实验设计与实验步骤

1.硬件安装

2.软件安装

(1)超级终端:

运行Windows 系统下的超级终端(HyperTerminal)应用程序,新建一个通信终端;在接下来的对话框中选择ARM开发平台实际连接的PC机串口;完成新建超级终端的设置以后,可以选择超级终端文件菜单中的保存,将当前设置保存为一个特定超级终端到桌面上,以备后用。

(2)JTAG 驱动程序的安装:

执行armJtag目录下armJtagSetup.exe程序,选择安装目录,安装 JTAG 软件。

1.6 实验过程与分析

(1)了解嵌入式系统开发流程

(2)对硬件的安装

(3)对软件的安装

1.7 实验结果总结

通过本次实验对嵌入式系统开发流程进行了了解,并且对硬件环境和软件环境进行了安装配置,通过本次实验对以后的接口实验打了基础。

1.8 心得体会

嵌入式系统中的电机控制与驱动技术

嵌入式系统中的电机控制与驱动技术

嵌入式系统中的电机控制与驱动技术

嵌入式系统中的电机控制与驱动技术是现代工程和科技领域中的重要组成部分。电机广泛应用于工业自动化、机械设备、电动车辆和家用电器等领域,而在嵌入式系统中,电机控制与驱动技术的发展对于提高系统性能和功能起着至关重要的作用。本文将介绍嵌入式系统中电机控制与驱动技术的基本原理、常见的控制方式以及相关的应用领域。

首先,了解电机控制与驱动技术的基本原理对于深入理解嵌入式系统中的应用

至关重要。电机控制涉及到电机的启动、停止、转速控制以及位置控制等关键操作。驱动电机所使用的技术通常包括直流电机驱动、步进电机驱动和交流电机驱动等。这些驱动技术在嵌入式系统中起到了桥梁的作用,将嵌入式系统和电机之间的信号传递和转化进行衔接。同时,嵌入式系统中的电机控制与驱动技术还需要考虑能耗、效率以及稳定性等因素,以确保整个系统的正常运行。

在电机控制与驱动技术中,常见的控制方式有开环控制和闭环控制。开环控制

指的是根据预设的输入信号直接控制电机的输出,而不对反馈信号进行监控和调整。该控制方式简单,但容易受到外界干扰和系统不稳定性的影响。闭环控制则通过对电机输出信号和反馈信号的比较来实现控制的闭合回路。这种控制方式可以根据反馈信息动态调整控制输出,从而提高系统的稳定性和准确性。在嵌入式系统中,闭环控制方式常常用于实现精确的电机控制,如速度和位置控制。

嵌入式系统中电机控制与驱动技术的应用领域非常广泛。在工业自动化中,电

机被广泛应用于生产线上的自动化设备中,如机械臂、传送带和机器人等。通过嵌入式系统中的电机控制与驱动技术,可以实现高精度、高效率的自动化生产。在机械设备领域,电机控制与驱动技术可以实现机械设备的精确控制和调节,提高生产效率和产品质量。在电动车辆领域,嵌入式系统中的电机控制与驱动技术可以实现电动车辆的动力控制和能量管理,提高电动车辆的续航里程和性能。在家用电器领

嵌入式Web系统中远程控制步进电机的研究与实现

嵌入式Web系统中远程控制步进电机的研究与实现
2 2 b a的 移 植 . o
而通 过 嵌 入 式 Ln x系 统 对 步 进 电 机 的 转 动 进 行 控 制 。 iu
系 统采 用 B a 为 嵌 入 式 w e o作 b服 务 器 , 责 接 收 和 分 析 负 用 户请 求 , 送 静 态 页 面 和 调 用 后 台 CGI C mmo t 传 (o n Gae Itra e 程 序 。 n efc )
关键 词 : 嵌入 式; HP 公共网关接 口;o ; P ; B a远程控制 ; 步进 电机
中图分类号 : 39 TP 1
文 献 标 识码 : A
文 章 编 号 :6 27 0 ( 0 2 0 80 0 — 2 1 7 — 8 0 2 1 ) 0 — 1 20

l 概 述
基 于 we b远 程 控 制 系 统 是 在 基 于 P A2 0RP开 发 X 7一 板 硬 件 平 台 和 嵌 入 式 L n x操 作 系统 上 , 用 嵌 入 式 w e iu 采 b 服 务 器 对 步 进 电 机 进 行控 制 , 系统 分 为 客 户 端 主 机 和 现 场
摘 要 : 绍 了在 嵌 入 式 Ln x 作 系统 下 , 于 We 远 程 控 审 系统 的 设 计 方 案 和 软 硬 件 的 实现 , 究 了嵌 入 式 介 iu 操 基 b的 l 研
L n x平 台下 动 态 W e iu b技 术 的 实现 方 法 和 C 程 序 的 设 计 方 法 , GI 实现 了在 嵌 入 式 L n x平 台下 利 用 B a 为 we iu o作 b服 务 器 的远 程控 制 系统 , 功 实现 了远 程 控 制 步 进 电 机 的 转 停 。 成

嵌入式小车实验报告

嵌入式小车实验报告

嵌入式小车实验实验报告

一、实验功能介绍

本实验采用ARM7系列的EasyARM2131作为智能小车的检测和控制核心。我们使用步进电机作为小车的马达,通过调整PWM输出的占空比控制步进电机。引脚P0.0、P0.1输出两路PWM信号来控制两个电机的转动、停止,及转动速度大小和方向,通过调整PWM输出的占空比当PWM输出图(1)的波形时,电机停止;当PWM输出图(2)的波形时,电机全速顺时针转动;当PWM输出图(3)的波形时,电机全速逆时针转动;当PWM的占空比发生变化时,实现电机的速度发生大小改变,PWM的波形如图(4)。综上所述:实现了电机的驱动,分别使用了ARM上的P0.0、P0.1作为PWM的输出控制两个电机的正反转和转速,通过ARM上的key1、key2、key3、key4、key5按钮来控制两路PWM信号的输出波形占空比,从而实现小车停止、前进,后退,左转,右转等功能。

图(1)

图(2)

图(3)

图(4)

同时,LED灯进行流水灯,每按一下按键蜂鸣器发一声。

控制流程:key1控制小车前进,按两下key1,加速前进;key2控制小车倒退,按两下,加速倒退;key3控制小车左转;key4控制小车右转;key5控制小车停止。

二、嵌入式小车实验图片

下图为给ARM下载程序时:

下图为小车运行时正面:

下图为小车运行时背面:

三、程序代码

#include "../user/includes.h"

#define PWM_TC_EN 1

#define PWM_RST 2

#define PWM_EN 8

#define PWM_VAL_LIST_SIZE 5

单片机步进电机控制实训报告

单片机步进电机控制实训报告

单片机步进电机控制实训报告

一、引言

随着工业自动化技术的不断发展,步进电机作为一种能够将电脉冲转化为机械转动的装置,在各种自动化控制系统中得到了广泛的应用。而单片机作为现代电子计算机技术的重要分支,具有体积小、价格低、抗干扰能力强等特点,被广泛应用于各类电机的控制中。本次实训旨在通过单片机实现对步进电机的控制,加深对步进电机和单片机理论知识的理解,提高实际操作技能。

二、实验目标

本次实训的目标是通过单片机控制步进电机,实现电机的正转、反转、停转等操作。同时,通过对电机的控制,进一步了解步进电机的特性和工作原理。

三、实验原理

步进电机是一种将电脉冲转化为机械转动的装置。当给步进电机施加一个电脉冲信号时,电机就会转动一个固定的角度,这个角度通常称为“步进角”。通过控制电脉冲的数量和频率,可以实现对电机的速度和位置的控制。而单片机的GPIO口可以输出高低电平信号,通过

控制输出信号的频率和占空比,可以实现对步进电机的控制。

四、实验步骤

1、准备器材:单片机开发板、步进电机、杜邦线、面包板、焊锡等。

2、连接电路:将步进电机连接到单片机开发板上,使用杜邦线连接电源和信号接口。

3、编写程序:使用C语言编写程序,通过单片机控制GPIO口输出电脉冲信号,控制步进电机的转动。

4、调试程序:在调试过程中,需要不断调整程序中的参数,观察电机的反应,直到达到预期效果。

5、测试结果:完成程序调试后,进行实际测试,观察步进电机是否能够实现正转、反转、停转等操作。

五、实验结果及分析

通过本次实训,我们成功地实现了通过单片机控制步进电机的正转、反转、停转等操作。在实验过程中,我们发现步进电机的转速和方向可以通过改变单片机输出信号的频率和占空比来控制。我们还发现步进电机具有较高的精度和稳定性,适用于需要精确控制的位置和速度

嵌入式系统中的电机驱动与控制技术

嵌入式系统中的电机驱动与控制技术

嵌入式系统中的电机驱动与控制技术

嵌入式系统已经成为当今世界中各个行业中不可或缺的重要组成部分。在这样的系统中,电机驱动与控制技术是至关重要的。电机驱动与控制技术在许多领域中扮演关键角色,包括工业自动化、机器人技术、汽车工程、家电等。本文将详细介绍嵌入式系统中的电机驱动与控制技术的原理和应用。

电机驱动与控制技术是将电能转化为机械能的过程。在嵌入式系统中,电机被设计成具有高效能和精确控制的特性,以满足不同应用领域的需求。电机的驱动与控制可以通过不同的技术来实现,如直流电机驱动、交流电机驱动、步进电机驱动等。

直流电机驱动是一种常见的电机驱动技术。它通过控制电机的电压和电流来实现驱动与控制。直流电机驱动系统由电源、电机和控制器组成。控制器通过对电流和电压进行调整来实现电机的速度和方向控制。在嵌入式系统中,直流电机驱动技术广泛应用于机器人技术、自动化流水线、电动车等方面。

交流电机驱动技术是另一种常见的电机驱动技术。它通过控制电机的电压和频率来实现驱动与控制。交流电机驱动系统由电源、电机和控制器组成。控制器通过调整电源提供的交流电压和频率来实现电机的速度和方向控制。交流电机驱动技术在家电、工业生产线等领域中广泛应用。

步进电机驱动技术在嵌入式系统中也是非常常见的。步进电机是一种特殊类型的电机,其运动是通过每一步的脉冲驱动实现的。步进电机驱动系统由电源、电机和控制器组成。控制器通过发送脉冲信号来驱动步进电机,实现电机的旋转和位置控制。步进电机驱动技术在打印机、复印机、数控设备等领域中得到广泛应用。

STM32如何实现电机控制

STM32如何实现电机控制

STM32如何实现电机控制

STM32是一款广泛应用于嵌入式系统中的微控制器,它提供了强大的

控制能力和丰富的外设接口,可以方便地实现电机控制。下面将从电机的

种类、电机控制原理、STM32的外设接口和编程方法等方面来介绍如何使

用STM32实现电机控制。

第一部分:电机种类与控制原理

电机广泛应用于各个领域,常见的电机包括直流电机(DC Motor)、

步进电机(Stepper Motor)和无刷直流电机(Brushless DC Motor,简

称BLDC Motor)等。不同类型的电机有不同的控制原理。

直流电机控制原理:直流电机通过改变电压的极性和大小来实现控制。可以通过改变电源的正负极性实现不同的转向,通过改变电压的大小来实

现不同的转速。

步进电机控制原理:步进电机通过依次激励不同的线圈来实现控制。

可以通过改变线圈的激励顺序和频率来控制步进角度和转速。

无刷直流电机控制原理:无刷直流电机通过依次激励不同的相位来实

现控制。通常需要使用传感器或者反馈信号来确定转子的位置,然后根据

转子位置来控制电流的方向和大小。

第二部分:STM32的外设接口

通用定时器(General Purpose Timer):STM32的通用定时器具有

多个独立的计数器和比较模块,可以用来生成各种频率和占空比的PWM信号,用于控制电机的速度和方向。

通用输入输出(General Purpose Input/Output,简称GPIO):

STM32的GPIO可以用来控制电机的使能端、方向端、步进端等。通过配

置GPIO的工作模式和输出状态,可以实现电机的控制。

嵌入式组态TPC 的三相交流电动机星-角转换控制

嵌入式组态TPC 的三相交流电动机星-角转换控制
掉代表风扇的黑线,如图13-11所示。
任任务务实施施
归档应用
练习提高
图13-11 马达57图元修改
图13-12 五角星属性设置
项目13 嵌入式组态TPC 的三相交流电动机星/角转换控制
任务目标 任务计 导划 入 任任务务实施施 归档应用 练习提高
2)重新绘制能够有动画效果的风扇。单击常用符号 中的“五角星” ,添加一个五角星。双击五角星
策略2单击右键属性更改循环时间:100。 并确认
3)双击“策略3”,填写脚本程序: IF 控制 = 0 THEN T = T + 1 IF T = 手动T THEN 控制 = 1 检查并确认
策略3单击右键属性更改循环时间: 1000。并确认
项目13 嵌入式组态TPC 的三相交流电动机星/角转换控制
任任务务实施施
归档应用 练习提高
图13-3 填充颜色连接
图13-4 三个指示灯图元构件
项目13 嵌入式组态TPC 的三相交流电动机星/角转换控制
任务目标 任务计 导划 入 任任务务实施施 归档应用 练习提高
3)选择两个矩形,单击“中心对齐”工具 ,将两 个矩形叠加在一起,做为一个指示灯图元构件。复制
任务计 导划 入 任任务务实施施
归档应用 练习提高
图13-1 矩形组态属性设置
图13-2 小矩形组态属性设置
项目13 嵌入式组态TPC 的三相交流电动机星/角转换控制

嵌入式单片机的电机控制系统设计

嵌入式单片机的电机控制系统设计

嵌入式单片机的电机控制系统设计

摘要:工业领域对电机的使用较为广泛,所以电机控制的研究成为很

多专业人士关注的重点。传统的电机控制系统主要是利用模拟器对整个系

统进行控制。虽然它的组成结构较为简单、造作性较强、本钱较低,但是

它的控制工作可靠程度低,而且不利于进行完善和升级。所以,人们开始

利用数字式来代替传统的形式,对控制系统进行改进。通过嵌入式单片机

实现电机控制工作,是利用先进的数字技术来实现控制工作的简化操作,

并且能进一步提高系统性能。

关键词:电机控制系统;嵌入式单片机;硬件设计

一、电机控制系统基于嵌入式单片机的硬件设计

1.1对MCU进行选型

dPIC20F系列芯片主要以l6位单片机为核心,在拥有功能强大的外

混设备的时候,他们有着快速中断处理的能力,还可以通过高速的信号处

理器进行计算。与此同时,dPIC20F系列芯片在软件开发环境中,有着很

多强的处理性能,尤其是对那些异常事件。由于dPIC20F芯片拥有较为丰

富的内部资源,基于dPIC20F平台开发的电机控制系统,在硬件整体设计

方案中,仅仅需要很少的外设,这样不仅能够满足装置的可靠性和抗干扰性,还能够实现总线不出芯片的设计,在各种环境及工况下运行的要求下,在降低开发本钱、缩短开发时间的同时,还需要提升系统的灵活性。在进

行选型的过程中,还要结合其整体的体系结构进行综合性的选型。从而使

得芯片的整体运行以及计算效率得到整体性的提升。

1.2硬件電路的设计

1.2.1总体硬件结构设计

基于dPIC20F的结构设计非常重要,电机控制系统可以检测电机转子

的情况,当这主要是有电子转子位置的传感器来检测的,在电子转子通过

嵌入式实验报告

嵌入式实验报告

综合实验一直流、步进电机综合控制系统设计

一、实验目的

1、初步熟悉实验GPIO口的初始化设置,并熟悉实验箱各个模块的功能

2、掌握步进机的控制原理及利用延时脉冲来改变步进电机速度

3、掌握直流电机的控制原理及利用pwm占空比控制来改变速度

4、学习IIC总线读取和写数据原理,并掌握对CAT1025 E2PROOM操作方法

5、学会控制数码管的显示UART串口函数,并初步掌握中断处理函数的写法

二、实验基本原理

通过之前所练习过的ADC转换模块,串口通信模块,步进电机模块,直流电机模块,将其各个模块组合进行调试,主要流程示意图如图1-1所示。

图1-1 原理框图

三、实验模块设计

1、ADC转换程序

ADC转换程序设计流程框图如图1-2所示,调用函数名为uint32 ReadAdc(uint32 ch)

进电机的调速。由于本实验系统的AD转换得到的有效数据为10位,因此adc0得到的数据最大值有1024,所以,经实际延时调试,需要对adc0数据进行数据处理,得到更为合理的控制值,处理语句为:

adc0 = ReadAdc(0);

dly= 5-adc0*5/1024;

MOTO_Mode2(dly);

3、直流电机程序设计

S3C2410A具有4路PWM输出,输出口分别为TOUT0~TOUT3,其中两路带有死区控制功能。为了能够正确输出PWM 信号,需要正确设置GPBCON 寄存器选择相应I/O的为TOUTx功能。然后,通过TCFG0寄存器为PWM定时器时钟源设置预分频值,通过TCFG1 寄存器选择PWM 定时器时钟源。接着,通过TCNTB0 寄存器设置PWM 周期,通过TCMPB0设置PWM占空比。最后,通过TCON寄存器启动PWM 定时器,即可输出PWM信号。因此只需在主程序进行PWM初始化设置,再将通道1采集的数据转换后将值赋给TCMPB0即可实现调速。处理语句为:

使用stm32实现电机的pid控制的编程思路实验报告_概述及范文模板

使用stm32实现电机的pid控制的编程思路实验报告_概述及范文模板

使用stm32实现电机的pid控制的编程思路实验报告概述

及范文模板

1. 引言

1.1 概述

本实验报告旨在介绍使用STM32实现电机的PID控制的编程思路与实验结果。在工业控制和自动化领域中,PID控制是一种常用且有效的调节方法,它通过测量系统输出与期望输出之间的差异,并根据这个差异来调整系统输入,使系统能够快速、稳定地响应并达到期望的控制效果。

1.2 文章结构

本文分为五个部分:引言、PID控制原理、STM32电机控制模块介绍、实验步骤和编程思路以及结论与讨论。首先,在引言部分将介绍文章背景和目的。接着,PID控制原理部分将详细解释什么是PID控制以及其作用和优势。然后,STM32电机控制模块介绍部分将介绍该模块的特点、应用场景,以及硬件配置和接口说明。紧接着,实验步骤和编程思路部分将详细描述准备工作、硬件连接设置以及PID控制算法的代码实现思路和具体步骤解析。最后,在结论与讨论部分将对实验结果进行分析与总结,并提出改进建议和未来的展望。

1.3 目的

本实验旨在通过对STM32电机控制模块进行编程,实现电机的PID控制。通过本次实验,我们将学会如何利用STM32进行硬件连接设置、PID控制算法的代码实现以及调试测试过程描述与结果分析等操作。最终,我们将得到一个稳定、高效且符合预期效果的电机控制系统,并能够对实验过程中遇到的问题提出解决方法和改进建议,为未来进一步改进方向提供指导。

2. PID控制原理:

2.1 什么是PID控制:

PID控制是一种用于控制系统的常见反馈机制。其中,PID代表比例(Proportional)、积分(Integral)和微分(Derivative),分别代表了系统对误差的比例响应、累积误差的积分响应和误差变化率的微分响应。

基于嵌入式系统的电机控制研究

基于嵌入式系统的电机控制研究

基于嵌入式系统的电机控制研究

随着科技的不断发展,各行各业都开始引入嵌入式系统,电机

控制领域也不例外。嵌入式系统在电机控制中的应用可以提高电

机控制的准确性、稳定性、可靠性,同时也可以实现较高的自动

化水平。本文将针对基于嵌入式系统的电机控制进行深入探讨。

一、嵌入式系统在电机控制中的应用

嵌入式系统是一种专门设计的计算机系统,可以用于实时控制

和数据处理。在电机控制中,嵌入式系统被广泛应用于直流电机

控制、交流电机控制、步进电机控制等领域。

嵌入式系统在电机控制中的应用可以提高电机驱动的精度和效率。传统控制方式需要通过繁琐的手动编程和调试,而嵌入式系

统的自动化控制可以实现自动化编程和实时调试,大大提高了电

机控制的效率。

同时,嵌入式系统可以实现电机控制的智能化,例如电机自适

应控制、电机故障诊断等。这些功能可以帮助电机在运行过程中

自动调整参数,确保电机的正常运行。

二、基于单片机控制的电机控制系统设计

单片机是一种嵌入式系统,被广泛应用于电机控制系统的设计。本节将介绍基于单片机的电机控制系统设计流程。

1. 系统设计

首先,需要根据电机控制的需求确定系统功能模块和电路组成。根据不同电机控制需求,可以设计不同的电机控制系统,例如速

度控制系统、定位控制系统、驱动力控制系统等。

2. 硬件设计

硬件设计是电机控制系统设计中的重要部分。首先,需要选取

合适的单片机芯片和配套的电路元器件,例如电源模块、电机驱

动模块、传感器模块等。

在硬件设计过程中,需要考虑电路的可靠性、稳定性、抗干扰

能力等因素。同时,还需要考虑电路的调试和维护问题,例如布

嵌入式系统中的电动机控制技术

嵌入式系统中的电动机控制技术
安全性
随着电动机在各行业的广泛应用,安全性将成为重要的发展趋势,包 括防止故障、保护人员安全和保障设备稳定运行等方面。
嵌入式系统在电动机控制技术中的发展前景
实时性
可定制性
嵌入式系统具有实时处理能力,能够快速 响应电动机的动态变化,提高控制的准确 性和稳定性。
嵌入式系统可以根据特定应用需求进行定 制化开发,满足不同电动机控制场景的需 求。
实时性
DSP具有高速的运算能力和实时 性,能够快速地处理电动机控制 系统的数据,实现快速的控制响 应。
开发工具
基于DSP的电动机控制系统通常 使用DSP的开发工具进行开发, 如Code Composer Studio、 VisualDSP等,这些工具提供了 丰富的库函数和调试工具,方便 开发者进行系统开发和调试。
电动汽车领域的应用
电机驱动控制
在电动汽车中,嵌入式系统的电 动机控制技术用于实现电机的精 确驱动和控制,确保车辆的稳定 运行和高效的能源利用。
充电桩控制
嵌入式系统的电动机控制技术还 可以用于电动汽车充电桩的控制 和管理,实现充电过程的自动化 和安全可靠的控制。
05
嵌入式系统中电动机控制 技术的挑战与解决方案
Keil、IAR等,这些工具提供了丰富的库函数和调试工具,方便开发者
进行系统开发和调试。
基于DSP的电动机控制系统
数字信号处理

基于MSP430实现的步进电机控制

基于MSP430实现的步进电机控制

基于MSP430实现的步进电机控制

步进电机是一种常见的电动机,特点是步进角固定,平稳运行,精度高,广泛应用于机械和自动控制领域。本文主要介绍基于MSP430微控制器的步进电机控制实现。

步进电机是一种将电能转换为机械能的装置,其转子每次运动一定的角度,可以控制定位的精度。步进电机由定子和转子组成,定子上有若干个绕组,每个绕组对应一个磁极。转子上有若干个永磁体,与定子的磁极相对应。定子绕组按照特定的顺序通电,可以使转子定角度运动。

MSP430是一种低功耗的微控制器,广泛应用于嵌入式系统中。它具有丰富的外设和强大的运算能力,适用于实时控制任务。

步进电机控制的关键是按照特定的顺序给定子绕组通电。常见的控制方式有单相全步进、双相全步进、单相半步进等。每种控制方式具有不同的定位精度和工作效率。

在MSP430上实现步进电机控制,需要连接步进电机驱动电路并编写控制程序。步进电机驱动电路由MSP430的IO口控制,通过输出高低电平来控制步进电机的运动。控制程序需要按照特定的顺序将对应的IO口设置为高电平,从而达到控制步进电机运动的目的。

以下是基于MSP430实现步进电机控制的一般步骤:

1.连接步进电机驱动电路:根据步进电机的型号和电路要求,连接驱动电路到MSP430的IO口。通常需要一个或多个MOSFET或BJT来控制步进电机的相位。

2.初始化IO口:在程序开始时,需要将用来控制步进电机的IO口初

始化为输出模式,并设置初始电平。

3.编写控制程序:根据步进电机的控制方式,编写相应的控制程序。

通常使用循环结构,按照特定的序列控制IO口的高低电平。

《嵌入式系统及应用》步进电机控制设计

《嵌入式系统及应用》步进电机控制设计

《嵌入式系统及应用》步进电机控制设计嵌入式系统及应用是一门涉及嵌入式系统设计与应用的专业课程,在

该课程中,步进电机控制设计是非常重要的内容之一、步进电机是一种常

见的直流电机,它通过进行一定的步进控制可以实现精确的位置和速度控制。在本文中,将从步进电机的原理、步进电机的控制方式、步进电机控

制的设计流程、相关硬件电路和软件编程等方面进行详细的论述。

一、步进电机的原理

步进电机由定子和转子组成,定子上有若干对电磁线圈,转子上有磁极。当线圈通电时,定子会产生磁场,磁极会受到磁力的作用转动。步进

电机可以通过控制线圈通电的方式实现精确的角度控制。步进电机的主要

参数有步距角、转动速度、转动方向、扭距等。

二、步进电机的控制方式

步进电机的控制方式主要包括单相励磁方式、双相励磁方式和四相励

磁方式。单相励磁方式是最简单的步进电机控制方式,只需使用一个电磁

线圈来控制步进电机的转动。双相励磁方式通过两个电磁线圈来控制步进

电机的转动,可以提高步进电机的扭距和精度。四相励磁方式是最常见的

控制方式,通过四个电磁线圈交替通电,可以实现更加精确的控制。

三、步进电机控制的设计流程

步进电机控制的设计流程主要包括选择步进电机型号、确定控制方式、设计驱动电路、编写控制程序等。首先需要根据实际应用需求选择合适的

步进电机型号,考虑到转动角度、转动速度和扭距等参数。然后确定控制

方式,根据控制方式选择合适的驱动电路方案,设计电路原理图并制作相

应的电路板。最后,根据驱动电路的要求编写相应的控制程序,实现步进

电机的精确控制。

四、相关硬件电路

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《嵌入式系统设计与实例开发》(2011-2012学年第2学期)

实验五电机转动控制实验----c语言实现方法

电机转动控制实验—C语言实现方法

一、实验目的

1.熟悉ARM本身自带的六路即三对PWM,掌握相应寄存器的配置。

2.编程实现ARM系统的PWM输出和I/O输出,前者用于控制直流电机,后者用于控制步进电机。

3.了解直流电机和步进电机的工作原理,学会用软件的方法实现步进电机的脉冲分配,即用软件的方法代替硬件的脉冲分配器。

4.掌握带有PWM和I/O的CPU编程实现其相应功能的主要方法。

二、实验内容

学习步进电机和直流电机的工作原理,了解实现两个电机转动对于系统的软件和硬件要求。学习ARM知识,掌握PWM的生成方法,同时也要掌握I/O的控制方法。

1.编程实现ARM芯片的一对PWM输出用于控制直流电机的转动,通过A/D旋钮控制其正反转及转速。

2.编程实现ARM的四路I/O通道实现环形脉冲分配用于控制步进电机的转动,通过A/D 旋钮转角控制步进电机的转角。

3.通过超级终端来控制直流电机与步进电机的切换。

三、预备知识

1、用ARM SDT 2.5或ADS1.2集成开发环境,编写和调试程序的基本过程。

2、ARM应用程序的框架结构。

3、会使用Source Insight 3 编辑C语言源程序。

4、掌握通过ARM自带的A/D转换器的使用。

5、了解直流电机的基本原理。

6、了解步进电机的基本原理,掌握环形脉冲分配的方法。

四、实验设备及工具

硬件:ARM嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上。

软件:PC机操作系统win98、Win2000或WinXP、ARM SDT 2.51或ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。

五、实验原理

1.直流电机

1)直流电动机的PWM电路原理

晶体管的导通时间也被称为导通角а,若改变调制晶体管的开与关的时间,也就是说通过改变导通角а的大小,如图2-22所示,来改变加在负载上的平均电压的大小,以实现对电动机的变速控制,称为脉宽调制 (PWM)变速控制。在PWM变速控制中,系统采用直流电源,放大器的频率是固定,变速控制通过调节脉宽来实现。

构成PWM的功率转换电路或者采用"H"桥式驱动,或者采用 "T"式驱动。由于"T"式电路要求双电源供电,而且功率晶体管承受的反向电压为电源电压的两倍。因此只适用于小功率低电压的电动机系统。而"H"桥式驱动电路只需一个电源,功率晶体管的耐压相对要求也低些,所以应用得较广泛,尤其用在耐高压的电动机系统中。

图2-22 脉宽调制 (PWM)变速原理

2)直流电动机的PWM等效电路

如图2-23所示,是一个直流电动机的PWM控制电路的等效电路。在这个等效电路中,传送到负载 (电动机)上的功率值决定于开关频率、导通角度及负载电感的大小。

开关频率的大小主要和所用功率器件的种类有关,对于双极结型晶体管(GTR),一般为lkHz至5kHz,小功率时(100W,5A以下)可以取高些,这决定于晶体管的特性。对于绝缘栅双极晶体管(IGBT),一般为5kHz至l2kHz;对于场效应晶体管(MOSFET),频率可高达2OkHz。另外,开关频率还和电动机电感有关,电感小的应该取得高些。

a) 等效电路 b) PWM电路中电流和电压波讨论

图2-23 直流电机PWM控制

当接通电源时,电动机两端加上电压UP,电动机储能,电流增加,当电源中断时,电枢电感所储的能量通过续流二极管VD继续流动,而储藏的能量呈下降的趋势。

除功率值以外,电枢电流的脉动量也与电动机的转速无关,仅与开关周期、正向导通时间及电机的电磁时间常数有关。

3)直流电动机PWM电路举例

图2-24为直流电动机PWM电路的一个例子。它属于"H"桥式双极模式PWM电路。

图2-24 直流电动机PWM电路举例

电路主要由四部分组成,即三角波形成电路、脉宽调制电路、信号延迟及信号分配电路和功率电路。电路中各点波形如图2-25所示。其中信号延迟电路是为了防止"共态直通"而设置的。一般延迟时间调整在(10~30)ps之内,根据晶体管特性而定。其原理简单叙述如下:功率电路主要由四个功率晶体管和四个续流二极管组成。四个功率晶体管分为两组,V1与V4、V2与V3分别为一组,同一组的晶体管同时导通,同时关断。基极的驱动信号Ub1 = Ub2,Ub3=Ub4。其工作过程为:

●在t1’—t2 期间, Ub1> 0与Ub4 > 0,V1与V4导通,V2与V3截止,电枢电流

沿回路l流通。

●在t2—T+ t1’期间,Ub1< 0与Ub4 < 0,V1与V4截止, Ub2 > 0 与U b 3> 0

但此时由于电枢电感储藏着能量,将维持电流在原来的方向上流动,此时电流沿回

路2流通;经过跨接于V2与V3上的续流二极管VD4、VD5。受二极管正向压降的

限制,V2与V3不能导通。

●T+ t1’之后,重复前面的过程。

●反向运转时,具有相似的过程。

图2-25 PWM电路中各点波形

4)开发平台中直流电机驱动的实现

开发板中的直流电机的驱动部分如图2-24所示;由于S3C44B0X芯片自带六路3对PWM 定时器,所以控制部分省去了三角波产生电路、脉冲调制电路和PWM信号延迟及信号分配电路,取而代之的是S3C44B0X芯片的定时器0、1组成的双极性PWM发生器。

PWM发生器用到的寄存器主要有以下几个:

(1)TCFG0寄存器。

(2)TCFG1寄存器。

(3)TCON寄存器。

(4)TCNTB0& TCMPB0寄存器。

(5)TCNTO0寄存器,其地址和位描述如表2-38和2-39所示。

2.步进电机

1)步进电机概述

步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件,它实际上是一种单相或多相同步电动机。单相步进电动机有单路电脉冲驱动,输出功率一般很小,其用途为微小功率驱动。多相步进电动机有多相方波脉冲驱动,用途很广。使用多相步进电动机时,单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号,在经功率放大后分别送入步进电动机各相绕组。每输入一个脉冲到脉冲分配器,电动机各相的通电状态就发生变化,转子会转过一定的角度(称为步距角)。正常情况下,步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比;连续输入一定频率的脉冲时,电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系,不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接收数字量的输入,所以特别适合于微机控制。

2)步进电机的种类

目前常用的步进电机有三类:

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