基于单片机的嵌入式多电机智能控制系统设计研究

基于单片机的嵌入式多电机智能控制系统设计研究

发布时间：2022-10-17T05:59:36.860Z 来源：《科技新时代》2022年4月8期作者：万金根

[导读] 现代电机内部控制系统，以模块化的设计方案开展硬件结构及其软件平台的科学合理设计，

万金根

东莞新友智能科技有限公司广东东莞 523000

[摘要]现代电机内部控制系统，以模块化的设计方案开展硬件结构及其软件平台的科学合理设计，促使复杂性各项控制功能得以实现。同时，对电路设计予以简化，带有着电路保护功能，系统运行可靠性及外界干扰抵抗能力得以增强。单机的控制系统，可与用户需求相结合，自行设定相应的任务参数，满足用户基本需要，多项任务控制管理均可实时完成，所发挥运用效果较为良好。以单片机为基础嵌入式多电机智能控制综合系统，其具备着节能环保、低成本等优势，对电机运行效率可起到提升作用，更能维护电机整体的运行安全。故本文主要探讨以单片机为基础嵌入式多电机智能控制综合系统设计，仅供参考。

[关键词]嵌入式；单片机；智能控制；多电机；系统设计；

前言

伴随通信及电子科技持续进步发展，电机控制在控制上也逐渐向着智能化方向迈进，特别是数字信号类电机控制层面，借助单机芯片自身优势，对系统结构实施简化设计，系统总体的运行速度及其性能得以优化。因而，综合分析以单片机为基础嵌入式多电机智能控制综合系统设计，有着一定的现实意义和价值。

1、系统整体框架

以单片机为基础嵌入式多电机智能控制综合系统框架当中，核心处理装置选定DSP28335，SN65HVD230作为CAN总线内部收发装置框架设计。系统整体框架上以上位机、CAN接口及电路、驱动电路为主，系统运行期间上位机将指令发出，CAN接口则传送至驱动装置模块，由CAN接口来负责实施上位机、驱动装置相互间信息连接传递，驱动装置依照着所接收指令来控制电机运行，电机运行期间电流及电压信息，可实时反馈至上位机，维持系统的运行稳定及安全[1]。

2、硬软件设计

2.1 硬件设计部分

1）在A/D 的数据采集装置层面

A/D的数据采集装置选定Wj28为数据采集的转换模块，其内含电源及信号隔离、A/D转换、线性化、RS-485的串行通信，经对电机和传感装置相互间实现信号采集及其转换，模拟信号实时监测得以完成，维持正常的通讯状态。数据采集装置，其可承受3000VDC的隔离电压，抗干扰性极强，系统控制当中所发挥作用较为重要，可维持电机设备稳定安全且可靠的运行状态。

2）在驱动模块的电路层面

驱动模块，实行直流电路，系统内部以电动装置、功率转换装置、控制装置为主，设计过程结合驱动模块内直流电路，实施直流电机相应模式设计。电路选定M57962AL单列厚模直插封装模式。驱动模块内部电路正常运行电流是2.5A，瞬间驱动着电机运行情况下，所提供电流强度可达5~6A。驱动模块当中的电路板有着过流保护的测量电路，过流保护层面作用突出，电路可实现正常运作[2]。

3）在电机层面

选定NMRV075型号步进电机，其有着蜗轮蜗杆伺服rv减速装置及小型减速装置带电机类型齿轮箱，呈轻重量、高散热性及强度、长使用寿命、动作时无噪音、外观精巧、外壳为铝合金材质等优势，便于连接电机。

2.2 软件设计部分

1）在任务调度操作流程层面

以单片机为基础嵌入式多电机智能控制综合系统当中，针对软件设计部分的任务调度操作流程具体设计，初始化CPU、主要任务系统控制块及操作系统、TCB的优先级表，创建新任务或空任务，新创建任务当中实施其余新任务创建，对OSSTART的函数实施调用，并将多个任务调度启动。

2）在单片机系统程序层面

单片机整个系统程序当中以功能器件的驱动程序为主，脉冲信号中断过后，对运行步数及其圈数实施计算、记录，所采集数据经接口处电路实时传递至单片机中，便于单片机对开关状态下的信息实施计算处理及其控制，便于有效控制电机运转。

3）在PC的上位机层面

通过优化设计PC的上位机，选定晶振当中设有US-ART系统模块，借助VB6.0控制软件实施编写，借助MSComm系统软件实时通讯，准确执行系统任务，电机智能化的系统控制得以实现。上位机借助单片机当中各项设置，促使人机对话得以实现，借助单片机系统软件当中所设存储执行指令，借助人机对话，多个任务可实时进行或是中断，系统可实现高效运行及其控制，电机运行更具安全可靠性。

4）在软件控制系统程序层面

为确保所设计以单片机为基础嵌入式多电机智能控制综合系统当中，软件控制系统程序可实现最优化设计，需对于电机控制整个系统内部主程序、中断服务相应子程序等，实施控制设计优化。待优化过后，该电机控制整个系统内部主程序、中断服务相应子程序可实现数据计算分析及定值更新、系统故障问题实时诊断分析、开关量自动输入/出操作、A/D自动转换、通信各项功能程序，且多功能系统任务同步实施也得以实现。电机控制系统任务设定和采集，均需结合具体的工作环境需求予以合理化设计，外部的数据信号需结合用户设定采集通道予以合理采集，结合任务设置，将LCD模块及数据处理系统程序、数据信息的采集、处理、存储等各个模块设定完成[3]。数据经处理模块予以滤波集中处理过后，数据存储于公共数据相应缓冲区域内，便于LCD模块系统显示、供网络系统服务程序所用。Flash当中数据则以数据标准化格式被存储至公共缓冲相应区域内部，经键盘模块的科学配置，依据所设置采集参数，现场实时化控制电机设备整体运行。

2.3 效果分析部分

结合电机正转运行、停止、反转所反馈信息，针对此次所设计以单片机为基础嵌入式多电机智能控制综合系统实施运行调试分析。如

表1所示，为对比分析两种系统所呈现控制效果情况，从该结果当中便可了解到，此次所设计以单片机为基础嵌入式多电机智能控制综合系统最高的控制效果达0.996，相比之下，传统系统所达最高的控制效果则为0.691，如此便可表明此次所设计以单片机为基础嵌入式多电机智能控制综合系统呈良好运行调试效果。

3、结语

综上所述，为更好地落实以单片机为基础嵌入式多电机智能控制综合系统相关设计工作，设计者需先做好系统整体框架的构思设计，硬件设计部分包含着A/D 的数据采集装置、驱动模块的电路、电机均需严格依照着现行各项标准予以合理设计配置好，并且，在软件系统部分要做好任务调度操作流程、单片机系统程序、PC的上位机、软件控制系统程序各项设计工作，最后对所设计系统实施运行调试效果分析，便于验证所设计系统能否符合使用需求，能否获取良好的运行控制效果。此次所设计以单片机为基础嵌入式多电机智能控制综合系统经现场运行调试分析后确定可达到良好的运行控制效果，可持续推广及运用下去。

参考文献

[1] 曹攀. 基于32位MCU无刷直流电机控制系统的设计与实现[D]. 西安电子科技大学, 2020，19（002）：125-128.

[2] 齐齐乐. 嵌入式单片机在电机控制系统中的应用研究[J]. 中国设备工程, 2021，32(023):229-230.

[3] 谢少华. 基于STC单片机的无刷直流电机控制系统设计[J]. 电子元器件与信息技术, 2020, 24(002):300-301.