PSOC直流电机控制设计实验指导
直流电动机启动、调速控制电路实验
实验题目类型：设计型《电机与拖动》实验报告实验题目名称：直流电动机启动、调速控制电路实验室名称：电机及自动控制实验组号：X组指导教师：XXX报告人：XXX 学号：XXXXXXXXX 实验地点：XXXX 实验时间：20XX年XX月X日指导教师评阅意见与成绩评定一、实验目的掌握直流电动机电枢电路串电阻起动的方法；掌握直流电动机改变电枢电阻调速的方法；掌握直流电动机的制动方法；二、实验仪器和设备验内容（1）电动机数据和主要实验设备的技术数据四、实验原理直流电动机的起动：包括降低电枢电压起动与增加电枢电阻起动，降低电枢电压起动需要有可调节电压的专用直流电源给电动机的电枢电路供电，优点是起动平稳，起动过程中能量损耗小，缺点是初期投资较大；增加电枢电阻起动有有级（电机额定功率较小）、无极（电机额定功率较大）之分。
是在起动之前将变阻器调到最大，再接通电源，随着转速的升高逐渐减小电阻到零。
直流电动机的调速：改变Ra、Ua和∅中的任意一个使转子转速发生变化。
直流电动机的制动：使直流电动机停止转动。
制动方式有能耗制动：制动时电源断开，立即与电阻相连，使电机处于发电状态，将动能转化成电能消耗在电路内。
反接制动：制动时让E与Ua的作用方向一致，共同产生电流使电动机转换的电能与输入电能一起消耗在电路中。
回馈制动：制动时电机的转速大于理想空转，电机处于发电状态，将动能转换成电能回馈给电网。
五、实验内容（一）、实验报告经指导教师审阅批准后方可进入实验室实验（二）、将本次实验所需的仪器设备放置于工作台上并检查其是否正常运行，检验正常后将所需型号和技术数据填入到相应的表内（若是在检验中发现问题要及时调换器件）（三）、按实验前准备的实验步骤实验直流电动机的起动1、取来本次试验所用器件挂置在实验工作台上2、在试验台无电的前提下，按照实验原理图接线3、请老师查看接线，待老师检查所接线路无误、批准后执行以下操作4、用万用表检查线路的通断（三相可调变阻器），检查无误后方可通电5、按动电源总开关，将电源控制屏上的直流电压调制220V左右6、按下“启动”按钮，便接通了直流电源7、搬动励磁、电枢电源按钮，直流电机启动8、逐渐减少R1阻值，电动机达到额定转速（也可通过调节R1来进行调速）9、搬动励磁电源按钮，直流电机能耗制动停车，收线，整理试验台R2直流电动机的起动、调速、制动原理图直流电动机的起动、调速、制动接线图若在实验中发现问题及时的找出问题的原因，排查问题后方可继续进行试验三相可调变阻器的检查：将其与直流电源接通，串入直流电流表，并入直流电压表。
一种基于PSoC的电动自行车控制器的设计下
5电子产品世界和正常运行时一样，刹车过程中也需要根据当前H ALL 传感器的位置进行换相，从而使得刹车过程平稳有效。
通过分析可知道，为了产生反向电流，刹车过程中的换相控制和正常运行过程中的换相的开关管导通控制是互补的。
以双侧斩波为例，图5是逆变器上个桥臂的开关管，表2是正常运行时候和刹车时候的换相表的对比。
能量再生电动自行车的能量回收的基本工作原理是通过电机的自感电动势、反电动势，将存储在电枢中的磁场能量以及车体的动能转换成电能并保存到蓄电池。
假设刹车时候采用单管单侧的P W M 斩波，图6、7对应某个60°电角度区间的能量再生过程。
此时只有G 相对应的下桥臂功率管V 2在PW M 的驱动下进行开关动作，其它所有功率管关闭。
当V 2导通时，电流方向对应着图6中虚线所示，此时电机的G 相和R 相的电感线圈蓄能。
当G 相下桥臂关断，此时由于线圈电流必须维持相同方向逐渐衰减，因此电流经右上角V 5上所并联的续流二极管流向蓄电池，如图7所示，此时电感线圈释放能量，并向蓄电池和电容充电。
实际上，这个能量回收的基本工作电路就是一个典型的升压电路。
辅助电子刹车和能量回收是一个紧密相关的控制，在设计时候应同时考虑刹车效果和能量回收。
在忽略制动效率和制动电压抬高的影响，可根据蓄电池最大充电电流和额定电压来确定最大制动功率。
可以适当限制制动功率，因为设计时只能在保证蓄电池的安全的前提下才尽可能的提高刹车效果和能量回收效率。
实际设计时采用滞环控制，程序实时采样充电电流，并根据充电电流来调整P W M 占空比，从而调整制动功率并保证蓄电池的安全。
中断服务程序及主循环在PSoC 架构中，每个数字模块和每个模拟比较总线都有独立的中断源，GPI O 的电平变化也有相应的中断源。
在本设计中，共使用三种中断源，即过流比较器中断，HAL L 传感器信号中断和PW M 周期定时中断。
过流保护由于实时性要求很高，并且不是规律发生的事件，可安排用中断服务程序进行处理。
PSCADEMTDC 实验指导教程 (试用版)
PSCAD/EMTDC 实验指导教程（试用版）西南交通大学电气工程学院电力系统仿真实验室二OO七年九月第一章PSCAD/EMTDC软件介绍1.1 概述PSCAD/EMTDC是加拿大马尼托巴高压直流研究中心出品的一款电力系统电磁暂态仿真软件，PSCAD（Power Systems Computer Aided Design）是用户界面，EMTDC （Electromagnetic Transients including DC）是内部程序。
EMTDC最初代表直流暂态，是一套基于软件的电磁暂态模拟程序。
Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了EMTDC的初版，编写这个程序的原因是因为当时现存的研究工具不能够满足曼尼托巴电力局对尼尔逊河高压直流工程进行强有力和灵活的研究的要求。
自此之后程序被不断开发，至今已被广泛地应用在电力系统许多类型的模拟研究，其中包括交流研究，雷电过电压和电力电子学研究。
EMTDC开始时在大型计算机上使用。
然后在1986年被移植到Unix系统和以后的PC机上。
PSCAD代表电力系统计算机辅助设计，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端。
可模拟任意大小的交直流系统。
PSCAD V1 1988年首先在阿波罗工作站上使用，然后大约在1995年PSCAD V2开始应用。
PSCAD V3以PC Windows作为平台，在1999年面世。
目前最新版本的是PSCAD V4.2.1。
用户可以通过调用随EMTDC 主程序一起提供的库程序模块或利用用户自己开发的元部件模型有效地组装任何可以想象出的电力系统模型和结构。
EMTDC的威力之一是可以较为简单地模拟复杂电力系统, 包括直流输电系统和其相关的控制系统。
采用PSCAD/EMTDC进行的典型模拟研究包括：●一般的交流电力系统电磁暂态研究●直流输电结构和控制●FACTS(灵活交流输电系统)元部件模型●由于故障、断路器操作或雷电冲击引起的电力系统的过电压研究●绝缘配合研究●谐波相互影响研究●静止补偿器研究●非线性控制系统研究●变压器饱和研究, 如铁磁振荡和铁芯饱和不稳定性研究●同步发电机和感应电动机的扭矩效应和自励磁研究●陡前波分析●研究当一台多轴系发电机与串补线路或电力电子设备相互作用时的次同步谐振现象●向孤立负荷送电电力系统数字仿真实验室使用PSCAD/EMTDC主要进行一般的交流电力系统电磁暂态研究，进行简单和复杂电力系统的故障建模及故障仿真，分析电力系统故障电磁暂态过程。
PSoC在电动自行车无刷直流电动机控制中的应用
Ｃ ８２ ４ ３是 ８位 可 配置 微 控 制器 。 内部集 成 有 模 ｙｃ４２ 拟 和 数 字 逻 辑 电 路 可 编 程 模 块 、一 个 快 速 ８位 ＭＣ Ｕ、 ４ Ｂ闪 存 、２ ６字节 Ｓ Ｍ、８根 独 立 的输 入 和输 出 总 ｋ ５ ＲＡ 线 。其 内部 可用 的模块 资 源 包含 ：４个 基本 类 型 的数 字
２０ ０５年全 国的电动 自行车产量达到 １０ ００万辆 。电动 自 ｌ
行 车 的主要 性 能取决 于 电池 、电动 机和 控制 器 。市场 上 ｌ
控 制器 的竞 争 主要 集 中 在性 能 、成本 和 知识 产权 保护 等 方 面 ，本 文利 用 一 款 基 于 Ｐ ｏ Ｓ Ｃ的单 片机 Ｃ ８ ２ ４ ３作 ｙ ｃ４ ２ 为主控 芯 片设计 了一 种 无刷 直 流 电动机 控 制系 统 ，采用 了先 进 的 双闭 环 Ｐ ＷＭ 调 速 ，实 现 了 电动 自行 车 在 高效 节 能下 运 行 ，并 能无 级 调速 ，软 启 动 ，控 速 稳 定 。 另 外 ，由于 片上 系统 的高 集成 度 与加 密 功能 ，使 得控 制 器
关 键词 ：可 编程 片上 系统 （ Ｓ Ｃ） Ｐ ｏ ；无刷直 流 电动机 ；Ｐ Ｍ 控制 Ｗ 中围分 类号 ：Ｔ ６ Ｍ３ １ 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１０ － ６ ３ （０ ６ ３ ０ ５ ０ ０ ２ ６ ７ ２ ０ ）０ － ６ － ３
ｌ 模块 和 ６个模 拟 模 块 ，使 用基 本 类 型数 字模 块 可配 置 ：
Ｖｏ１ Ｎｏ． ． ９． ３ １
Ｍａ ．０ ｙ． ０６ ２
Ｐｏ Ｓ Ｃ在 电动 自行车无刷直流电动机控制中的应用
林 健 ，朱 昊 ，尤 正 健
２０ １ ） １０ ３ （ 南京工程学院 先进数控技术江苏省高校重点建设实验室，江苏 南京
直流电机调速部分实验说明
直流电机调速实训部分实验说明实验1、继电保护电路工作原理分析一、课堂组织1、检查学生出勤情况2、检查学生劳保用品穿戴情况二、授课内容（一）组成直流调速部分包括主回路三相全控桥、继电保护电路、电源电路、调节及保护电路、触发电路、隔离保护电路等组成。
（二）用途用于直流电动机降低电枢电压调速或转速电流双闭环调速，也可作为大功率直流电源使用。
（三）特点1、直流电动机改变电枢电压调速的特点改变电动机的电枢电压，电动机机械特性的硬度变化不大，转速稳定性好，可实现无级调速。
2、本系统特点电压单闭环，带电流截止负反馈或转速电流双闭环，输出电压连续可调，闭环机械特性硬度高，具有过载及主电路缺相保护，使电动机具有挖土机特性。
（四）继电保护电路工作原理1、继电保护原理图N控制电路给定回路故障指示H12、工作原理分析启动：⑴闭合SA1，KM2线圈得电，主触头闭合，将U、V、W和36、37、38接通，使同步及电源变压器得电，控制电路开始工作。
36#线得电和KM2辅助常开触头的闭合，为主电路给定回路的接通做好准备。
⑵闭合SA2，KM1线圈得电。
主触点接通三相电源与主变压器得电。
KM1的辅助常开触点闭合。
1 / 46①使控制电路接触器KM2线圈始终接通，保证主电路得电时，控制电路不能被切断。
②为给定回路的接通做好准备。
⑶按下SB2，给定回路接通，KA1得电自锁，进行完⑴、⑵、⑶后，启动完成。
停止：⑴按下SB1，切断给定回路。
⑵断开SA2，切断主电路。
⑶断开SA1，切断控制电路。
3、给定回路原理图（+15v）（-15v）KA11闭合后，+15v接通，KA11线圈不得电时，-15v接通。
（五）在继电保护电路中的一些问题1、与SA1并联的KM1辅助常开触点的作用是什么？当KM2得电后，KM1才能得电。
依靠KM1线圈前的KM2常开完成顺序控制。
但一旦KM1闭合后，KM2将无法断开，是由并联在SA1上的KM1触头实现的，其作用是保证控制电路得电后，主电路才能得电，而主电路没有断电时，控制电路不能断电，主电路得电而控制电路不工作，容易出现事故。
PSOC实现电机转速的检测与控制
PSOC实现电机转速的检测与控制作者：邓燕雯李世涛来源：《中国新技术新产品》2013年第15期摘要：超声波电动机是近年来发展起来的一种新型电机，它的发展和应用离不开超声波电动机的驱动控制技术，并且在很大程度上驱动器的性能决定了超声波电动机的性能。
PSOC （Programmable System-on-Chip）是一款单片片上功率系统，包含丰富的可编程模拟模块，还有专为触摸设计的CapSense模块，内置微处理器和数字模拟外设，是具有真正混合信号处理能力的可编程片上系统。
本文主要介绍了PSOC技术在行波型旋转超声波电动机驱动的直线位移机构步进运动控制系统中的应用。
关键词：PSOC；电机转速；检测与控制中图分类号：F40 文献标识码：A1概述超声波电机是利用压电陶瓷的逆压电效应，把电能转换成弹性体的超声振动，通过摩擦偶合作用获得运动和力（矩）的一款发动机。
由于航空航天器往往处在高真空、极端温度、强辐射等恶劣条件中，且对系统重量要求严苛，而使超声马达成为驱动器的最佳选择，所以超声波电动机在航空航天领域得到广泛的应用。
本文基于行波型旋转超声波电动机设计了一种直线位移机构，想要实现其步进运动控制。
以上功能的实现依托于一款功能强大、高集成度的微处理器，即为PSOC。
2 超声波电动机直线位移机构该机构通过滚珠丝杆，将超声波电动机生成的旋转运动转变为顶杆的直线运动。
如图1所示，该直线位移机构的组成元件为螺母导向座、平键、滚珠丝杠与顶杆，最后是超声波电动机。
将螺母导向座安装在超声波电动机上，超声波电动机输出轴与滚珠丝杠轴由轴销连接，导向座内壁有两个键槽，分别安装了平键，通过平键将丝杠螺母定位在螺母导向座里，由小螺钉将顶杆定在丝杠螺母之上。
通过轴销，电动机输出轴驱动丝杠轴而——旋转，且由平键定位，沿着螺母导向座的轴向方向，滚珠丝杠螺母成直线运动，最后，通过滚珠丝杠螺母，顶杆做往复直线运动。
3 控制系统工作原理如图2所示是早期的超声波电动机控制系统原理框图。
实验报告 实验十三 直流电机控制实验
EDA实验报告之实验十三直流电机控制实验1、实验目的1)了解直流电机控制原理。
2)学习单片机控制直流电机的编程方法。
3)了解单片机控制外部设备的常用电路。
2、实验要求利用实验仪上的D/A变换电路，输出-8V至+8V电压，控制直流电机。
改变输出电压值，改变电机转速，用8255的PC.0读回脉冲计数，计算电机转速。
3、实验说明在电压允许范围内，直流电机的转速随着电压的升高而加快，若加上的电压为负电压，则电机会反向旋转。
本实验仪的D/A变换可输出-8V到+8V的电压，将电压经驱动后加在直流电机上，使其运转。
通过单片机输出数据到D/A变换电路，控制电压的高低和正负，观察电机的旋转情况。
在电机转盘上安装一个小磁芯，用霍尔元件感应电机转速，用单片机控制8255读回感应脉冲，从而测算出电机的转速。
有兴趣的同学，可以做一个恒速的试验，即让电机转速保持一定。
若电机转速偏低，则提高输出电压，若电机转速偏高，则降低输出电压。
首先给电机一定的阻力，让转速保持一定，然后稍微给加大阻力，观察D/A输出的电压是否能做出反应，再减小阻力，也观察D/A电压，有何变化。
注意所加的阻力不能过大，以免电机烧毁。
4、原理图。
5、实验内容5.1 使用仪器、仪表，开发平台型号本实验用到了WAVE 6000软件平台，电脑一台，LAB6000实验箱，若干连线，串行数据线。
5.2 性能指标、技术要求、思路方案、流程图5.2.1性能指标、技术要求见实验目的和实验要求。
5.2.2 思路方案：在程序中给出一个数字量，通过D/A变换为模拟电压，将电压经驱动后加在直流电机上，使其运转。
在电机转盘上安装一个小磁芯，用霍尔元件感应电机转速，用单片机控制8255读回感应脉冲，并用计时器得到转一圈所用的时钟周期，从而根据相关公式测算出电机的转速；另一方面，通过肉眼观察出转速；将理论值和观察值进行比较，看是否接近，如果有误差，说明原因。
5.2.3流程图：5.3源程序; DC motor; ASM for MCS51mode equ 082hSTATUS equ 08001hPORTA equ 08000hCTL equ 08003hCS0832 equ 09000hDC_P equ 0count0 equ 40Hcount1 equ 41HOrg 0000hljmp startORG 000BH ;外部中断0LJMP INT0org 0030hstart:mov 40H,#0SETB EA ; 开所有中断SETB IT0 ; INT0边沿触发SETB ET0 ; 允许INT0中断mov dptr, #CS0832mov a, #0B5hmovx @dptr, alcall delay ; 等待电机运转稳lcall read ; 读取时间sjmp $;###################mov dptr, #CS0832 ; 设断点，观察上次时间mov a, #80hmovx @dptr, a ;lcall delay ;停止电机运行mov dptr, #CS0832 ; 设断点，观察上次时间mov a, #0ffhmovx @dptr, alcall delay ; 等待电机运转稳定lcall readmov dptr, #CS0832mov a, #80hmovx @dptr, alcall delay ;停止电机运行mov dptr, #CS0832 ; 设断点，观察上次时间mov a, #40h ; 电机反转movx @dptr, alcall delay ; 等待电机运转稳定lcall read ; 读取时间mov dptr, #CS0832mov a, #80hmovx @dptr, alcall delay ;停止电机运行mov dptr, #CS0832 ; 设断点，观察上次时间mov a, #00h ; 电机反转加速movx @dptr, alcall delay ; 等待电机运转稳定lcall readmov dptr, #CS0832mov a, #80hmovx @dptr, alcall delay ;停止电机运行LJMP STARTSJMP $;###################;========================delay:mov r5,#10mov r6,#0mov r7,#0ddd:djnz r7,ddddjnz r6,ddddjnz r5,dddret;========================read: ;读测速度的霍尔器件,count0\count1 为电机转一圈的时间 mov TMOD, #01 ; 16 位计时clr TR0mov TH0, #0mov TL0, #0mov dptr, #STATUSr_0:movx a,@dptrjnb acc.DC_P, r_0 ; 等待低电平完r_1:movx a,@dptrjb acc.DC_P, r_1 ; 等待高电平完setb TR0r_2:movx a,@dptrjnb acc.DC_P, r_2 ; 等待低电平完r_3:movx a,@dptrjb acc.DC_P, r_3 ; 等待高电平完clr TR0mov count0+1,TH0mov count1+1,TL0ret;========================INT0:clr TR0mov TH0, #0mov TL0, #0SETB TR0INC 40hRETI;========================5.4实验步骤，完成情况5.4.1在WAVE 6000中新建文件，并将代码写入文件中，保存为EXPERIMENT13.ASM；5.4.2在WAVE 6000中新建项目，并在模块文件中包含上述EXPERIMENT13.ASM文件，最后保存为EXPERIMENT13.PRG。
基于PSoC的电动自行车用无刷直流电动机控制策略及实现
其 中 ： 三 相 绕 组 相 反 电 动 势 ｅ、ｅ、ｅ 为 Ｂ ＤＣ 电磁 功率 等 于三相 反 电动势 与相 电流 乘积 Ｌ Ｍ
之 和 ，也 就是
１ ）忽略铁 心饱 和 ，不计 涡流 和磁 滞损耗 ； ２ ）不 计 电 枢 反 应 ， 气 隙 磁 场 平 顶 宽 度 为
ｉ表示 相 电流 ；
表 示相绕 组磁 链 。 因 为 电动 机 定 子 Ｙ 接 ，转 子 隐 极 结构 ，则 自
动 装 置 。本 文 在分 析 无 刷 直 流 电动 机 数 学 模 型 及
控制 策略基础上 ，以 Ｐ ｏ Ｓ Ｃ作 为 控 制 系 统 主 控 芯 片 ，设 计 了 一 个 工 作 电 压 ２ Ｖ，调 速 范 围 ８ ｒｍ ４ ０ｐ 到 ３ ０ｐ 电动 自行车 用 Ｂ ＤＣ 控 制 系统 ，并 对 ０ ｒｍ Ｌ Ｍ 硬 件 系统 给 出设 计 说 明 。最 后 以数 字 仿 真 和 硬 件 实验 相 结 合 的方 式 ，验证 了控 制 策 略 及 控 制 系 统
有 良好 的 速 度 跟 随 和抗 扰 性 ，对 负载 转 矩 突 变 响 应 快 。基 于 上 述 要求 通 常 采 用 两 两 导通 方式 ，采 取 电流 内环 和 转 速外 环 双 闭环 控 制 策 略 。 内环设
铷Ｉ
其 中 ： 表示 负载转 矩 ；
表示 转子转 动惯 量 ；
．
訇 化
全 实 现 混 合 信 号 可编 程 的全 新 一代 器 件 ，可 以 有
效 缩 短 系统 硬 件 设 计 、开 发 周 期 ， 系统 效 率 、可 靠性大 为提高 。 基 于 Ｐ ｏ 电 动 自行 车 用 Ｂ Ｄ Ｍ 主 控 芯 片 ＳＣ Ｌ Ｃ 引脚 功能 如 图 ３ 示 ，芯 片外 部 接 口实现 功 能为 ： 所
PLC控制直流电机实验
实验四直流电机PLC控制实验一、实验目的1．掌握PLC的基本工作原理2．掌握PID控制原理3．掌握PLC控制直流电机方法4．掌握直流电机的调速方法二、实验器材1．计算机控制技术实验装置一台2．CP1H编程电缆一条3．PC机一台三、实验内容根据输入，实现PLC对直流电机的调速PID控制。
1、输入功能（1）功能操作，按钮11．1、按钮1按下一次，显示SV(设定点值)。
1．2、按钮1按下两次，显示速度设定值。
1．3、按钮1按下三次，设定P值，显示。
1．4、按钮1按下四次，显示P值。
1．5、按钮1按下五次，设定I值，显示。
1．6、按钮1按下六次，显示I值。
1．7、按钮1按下七次，设定D值，显示。
1．8、按钮1按下八次，显示D值。
1．9、按钮1按下九次，显示At（PID 自调整增益）1．10、按钮1按下十次，自整定显示1．11、按钮1按下十一次，复位（2）增加按钮2，数值增加（3）减小按钮3，数值减小（4）确定按钮4，操作确定2、PWM脉冲输出，接输出101.00。
3、直流电机测速，光耦，接高速脉冲输入。
4、LED显示，根据按钮输入，显示设定值/测量值/加减量。
四、实验原理1．直流无刷电机PWM调速原理PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间，而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压。
PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压，所以通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节。
在使用PWM控制的直流无刷电动机中，PWM控制有两种方式：(1)使用PWM信号，控制三极管的导通时间，导通的时间越长，那么做功的时间越长，电机的转速就越高。
基于PSoC的无位置传感器无刷直流电机控制器的设计与实现
计并 实现 Ｊ ， 无 刷直 流 电机 驱动 控制 器 ．
１ Ｐ Ｓ ｏ Ｃ概 述
Ｐ Ｓ ｏ Ｃ（ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｍａ ｂ ｌ ｅ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｐ）是
（ Ｕ Ａ Ｒ Ｔ ） 、 串行主从通信 （ Ｓ Ｐ Ｉ ） 、 循环冗余校对模
块、 脉 宽调 制 （ Ｐ ＷＭ）和 死 区 脉 宽 调 制 （ Ｄ Ｂ
Ｐ ＷＭ） 等功 能模 块 ． 结 合 数 字模 块 和 模 拟模 块 可 以实施 各 种 Ａ Ｄ转换 ， 如 ８和 １ １ 位 的 △ 一∑模数
Ｃ ｙ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ 半 导体公 司生产 的 ８位 ＭＣ Ｕ核 并具 有 数
［ 收稿 日期 ］ ２ ０ １ ３—１ ０— ３ １
［ 作 者简 介】 尚君 （ １ ９ ８ ７一 ） ， 女， 湖北襄阳人 ， 在读 硕士 ， 主要 从事车辆电子控制及电气控 制方面的研究
４ ３
３ ． ２ 反 电势过 零检 测 电路 如 图４ 、 图 ５所 示 ， 为反 电势过零 检 测原 理 图 及具 体 电路 信号 处理 部分 Ｊ ． 此检测 电路 主要 由 容 阻分 压 、 低 通 滤 波 和 过 零 检 测 ３部 分 电路 组 成． 首先 通过 阻容 分 压 电路 ， 将 得 到 所 需 要 的端 电压 信号 ， 经 Ｒ Ｃ无 源 低 通 滤 波 电路 滤 波 得 到 的 信号 与 中性点 电压进行 比较 ， 从 而获 得 方波 波 形 信号 ， 将 信号 输入 至 主芯 片 ， 经 软 件 程序 处 理后 ， 作 为 电机 的换 相信 号 ． 如 图 ５中的 框 内所 示 ， 增加 Ｐ ＷＭ 控 制 的 电 阻分 压开关 电路 ， 随着转 速 的增 加 减 小采 样 电阻
一种基于PSoC的电动自行车控制器的设计上
栏目编辑韩汝水3图1CY8C24x33的电动自行车应用框图Si gm a A D C ，滤波器等。
为了降低控制器的成本，很多设计中采用一些低端的微处理器，这些微处理器一般只有一路的PW M 输出，为了控制BLD C 电机运行，需要微处理器外围上扩展一些数字逻辑器件以扩充P W M 输出通道。
同时为了检测电压、电流等其他模拟信号，还需要增加一些外围的信号调理电路。
这些都增加控制器上的元器件数目，并使PC B 布线更加复杂。
如果需要实现一些高级的电机控制，例如，A B S 辅助刹车时P W M 载波方式的灵活控制、同步续流等，还需要增加额外的数字电路。
这样的设计总体成本实际上比采用高性能的微处理器的设计更高，并且增加了系统故障可能性。
因为在电动自行车设计中具有许多鲜明的特点，C Y 8C 24423目前已被市场广泛接受。
为了更好的满足客户的需求，Cypr e s s 在C Y 8C 24423的基础上推出了C Y 8C 24x33系列产品以更好的服务于电动自行车设计。
同时，C ypr ess 也推出基于C Y 8C 24x33的电动自行车评估方案以缩短客户的开发时间。
图1是基于C Y 8C 24x33的电动自行车应用框图。
图中红色框内代表C ypes s 新型混合信号控制器（PSoC ），以外的区域是控制板上其他电路模块。
从图中可以看出，PS oC 内部集成了实现电动自行车控制器所需要的数字及模拟资源如：脉宽调制器(PW M )、增益可编程运放(PG A )、比较器(C M P)、模数转换器(A /D )以及框图内没有具体标示的数字逻辑电路和布线资源。
其中D 部分，相较于一种基于PSoC 的电动自行车控制器的设计(上)A n eBi ke C ont r ol l er D es i gn Bas ed on PSoC (Part I )■蒋南黄建明C ypr ess 公司上海办事处(上海201203)2008年2月19日收到本文。
PLC实验 3直流电机正反转及能耗制动(DOC)
3直流电机正反转及能耗制动一、实验目的1．掌握PLC控制的基本原理。
2．掌握直流电机正反转及能耗制动的基本原理及程序设计。
二、实验器材1．ZYE3103B型可编程控制器实验台1台2．ZYPLC02直流电机正反转及能耗制动演示板1块3．PC机或FX-20P-E编程器1台4．编程电缆1根5．连接导线若干三、实验原理与实验步骤1. 面板上K1、K2、KZ分别表示正转、反转、制动，是PLC给电机的三个控制信号。
KM1、KM2、KM3是模拟实际情况中的接触器，用来控制直流电机的正、反转及制动。
2. 控制要求：(1)按下正转按钮K1，KM1闭合，电机正转;按下制动按钮KZ，KMZ延时1秒动作，电机能耗制动。
(2)按下反转按钮K2，KM2闭合，电机反转；按下制动按钮KZ，KMZ延时1秒动作，电机能耗制动。
3. 实验步骤：(1) 打开PLC实验台电源，编程器与PLC连接。
(2) 根据具体情况编制输入程序，并检查是否正确。
(3) 按接线图连线，实验台与ZYPLC02连接，检查连线是否正确。
(4) 按下正转、反转、制动按钮，观察运行结果。
四、设计程序清单1. I/O地址分配清单：输入地址：K1 X1 K2 X2KZ X3输出地址：KM1 Y1 KM2 Y2KMZ Y02. 程序(1) 梯形图(2) 指令表3. 接线图正转Y0X2Y1Y2KMZ COMCOM0-COM724VＫM2制动反转P L C 可编程控制器X3X1ＫM1接线明细表：正转按纽端子K1——X1端子，反转按纽端子K2——X2 端子制动按纽端子KZ——X3端子KM1——Y1 KM2——Y2 KMZ——Y0+24V——电源部分+24V COM——电源部分COM （注：图中所示的PLC上输入口和输出口的COM端实验台内部已连好。
）1降压启动一、实验目的1. 掌握PLC控制的基本原理2.掌握降压启动的基本原理及程序设计。
二、实验器材1．ZYE3103B型可编程控制器实验台1台2．ZYPLC03串电阻降压启动演示板1块3．PC机或FX-20P-E编程器1台4．编程电缆1根5．连接导线若干三、实验原理与实验步骤1. 实验原理本实验采用直流电机模拟交流电机的运行，通过实验使学生了解实际交流电机的降压启动过程，图中K0是启动按钮，KM1-KM3是三个继电器，用来代替现实中应用的接触器（注：现实中的继电器和接触器的用法是不同的）。
基于PSoC处理器无刷直流电机调速方法
基于PSoC处理器无刷直流电机调速方法【摘要】本文利用赛普拉斯可编程片上系统（PSoC）丰富的片上资源，对无刷直流电机采用PWM调制、全桥式控制方案，实现了电机调速系统。
从软硬件两方面分析了调速方法及其性能，实际测试结果表明，该系统具有良好的控制效果。
【关键词】PSoC；PWM；无刷直流电机1.引言赛普拉斯（CYPRESS）公司PSoC系列处理器芯片，增加了可编程模拟和数字模块混合信号阵列，在PSoC Designer集成开发环境下，根据应用系统的需要，可选择A/D变换器（ADCs）、D/A变换器(DACs)、运算放大器(Amplifiers)、计数器(Coun-ters)、脉冲调制器(PWMs)等用户模块完成设计。
图1是PSoC Designer5.0提供的在设计中可选择的用户模块，相对于CPU外围器件确定的处理器，PSoC可根据应用设计的需要，设计时灵活选择CPU外围器件即用户模块，提高了设计的灵活性。
无刷直流电机（Brushless DC motor，BLDCM）利用电子开关电路代替有刷直流电机的机械换向器，取消了电刷，提高了可靠性，应用越来越广泛。
无刷直流电机电枢绕组放在定子侧，永磁磁钢放在转子侧。
控制电路根据转子位置传感器给出的转子磁极位置，通过功率逆变桥，可以实现对电机转速和转动方向的控制。
无刷直流电机调速系统主要有两种实现方法，采用专用控制芯片（比如MC3305）和采用MCU或DSP加外围电路控制。
前者缺点是控制的灵活性不够；后者外围电路较多会降低系统的可靠性。
本文利用PSoC丰富的片上资源，将BLDCM转子位置信号解码器、电压和电流保护电路、调速电路等全部用一片PSoC芯片实现，使得整个调速系统既具有专用控制芯片的可靠性，又具有较高的灵活性，为无刷直流电机的调速控制提供了一种有效的解决方案。
2.调速系统硬件设计无刷直流电机由定子、转子和位置传感器构成。
定子通常采用Y型连接三相绕组，转子采用永磁磁钢；位置传感器由空间上相隔120°三个霍尔传感器组成，给出转子磁极位置信号，便于控制定子绕组中的电流随着转子位置的变化按一定次序换相，通过定子与转子间的空气间隙形成步进式磁场，驱动永磁转子连续不断地转动。
PSOC实现电机转速的检测与控制
声 波 电动 机 在 航 空 航 天 领 域 得 到 广 泛 的 为核 心 构 件 的超 声 波 电 动机 驱 动 电路 框 冲 个 数 时 ，调 速 才 能 有效 。如 此 ，Ｐ ＷＭ ｗＭ — Ｄ Ｂ １ ６是 ｌ ６位 带 死 区 的 脉 信号 频率 应远 远在 ６ 应 用 。 本 文 基 于 行 波 型旋 转超 声 波 电动 图。Ｐ ｐ ｎ 的值 之上 。 比女 口 ． 机 设 计 了一 种 直 线 位 移 机 构 ，想 要 实现 宽 调 制 模 块 ，模 块 的 Ｐ ＷＭ 输 出频 率 的 ｐ ＝ ｌ ，ｎ 一 ５ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ，那 么 Ｐ ＷＭ信 号 频 其 步 进 运 动 控 制 。 以 上功 能 的 实现 依 托 周 期 由 Ｐ ＷＭ — Ｄ Ｂ １ ６ 模块的Ｐ ｅ ｉ ｒ ｏ ｄ寄 率 应 远 远 在 ３ ０ ０ Ｈ ｚ 的 值 之 上 。此 外 ， 由 存 器 来 决 定 ；Ｐ ＷＭ 输 出频 率 的 脉 宽 由 于 一款 功 能强 大 、 高集 成度 的微 处理 器 ，
的Ｐ ＷＭ２ 发 出两路信号转换成一路余弦 信号 ， 最后 ， 两路相位差为 ， ｎ ＇ ／ ２的同频 、 等 幅 交 变 电 压 加在 超声 波 电动 机 的两 组
囱《 簋 ｔ 田
意
图 ３超 声波 电动机 驱动 电路框 图
压 电陶瓷元件上驱动其转 子转动。图 ３ 了平 键 ，通 过平 键 将 丝杠 螺 母 定 位 在 螺 中 Ａ Ｄ Ｃ Ｉ Ｎ Ｃ １ ２ 是 增量 型模 数 转换 器 。 母 导 向座 里 ，由小 螺 钉 将 顶 杆 定 在 丝 杠 ４系统各 部分 构成 ４ ． １ Ｐ ＷＭ速 度控 制原 理 通 过 单 片 机输 出 的控 制 波 型 是 占空
动 机 生 成 的 旋 转 运 动 转 变 为顶 杆 的直 线 是 Ｃ Ｐ Ｕ所 带 的外部 接 口电路 。由 Ｐ ｗＭ— 运 动 。如 图 １ 所 示 ，该 直 线 位 移 机 构 的 Ｄ Ｂ １ ６ 模 块 产 生相 位 四路 方 波信 号 ，经 推 组 成 元 件 为 螺 母 导 向座 、平 键 、滚 珠 丝 挽 逆 变 电路 转 化 成 一 路 正 弦 信号 ，相 应 杠 与 顶 杆 ，最 后 是 超 声 波 电 动 机 。将 螺 母 导 向座 安 装 在 超 声 波 电 动 机 上 ，超 声 波 电动 机 输 出轴 与 滚 珠 丝杠 轴 由轴 销 连 接 ，导 向 座 内壁 有 两 个 键 槽 ，分 别 安 装
实验2.13 直流电机
实验2.13直流电机正、反转
在直流电机正、反转实验区完成本实验，具体实验接线参见《RTPLC-4A 实验台使用说明》中的主机接线图部分。
在电机进行正、反向的换接时，有可能因为电动机容量较大或操作不当等原因造成电机及所连接设备的损坏，用PLC来控制电机起停则可避免这一问题。
一、实验目的
1、掌握直流电机正、反转主回路的接线。
2、学会用可编程控制器实现电机正、反转过程的编程方法。
二、实验要求
合上启动按钮SD后，直流电机先作正向运转（用ZZ发光二极管来模拟）。
改变励磁电源或电枢电源的极性（分别用纽子开关K1和K2来模拟），可以使直流电机进行反方向运转（用FZ发光二极管来模拟）。
电机从正向转到反向运转，需要延时6秒，以防止转距变化过大损坏电机。
80
本实验采用PLC软件模拟电动机的正、反转过程。
同时，在PLC主机数字量输出区预留了与电动机的接口，有兴趣的同学可以进行电机实物连接，将实验区改造成一个简单的转向控制台，进行电动机转向的实际操作。
三、直流电机正、反转的实验面板图
上页图中，下半部分的SD、ST和FR分别接主机的输入点X0（表示启动）、X4（表示停止）和X2（表示过载）；K1、K2分别接主机的输出点Y1、Y3。
电机的正、反转分别用发光二极管来模拟。
四、编写实验程序
81。
基于PSoC的无位置传感器无刷直流电机控制器的设计与实现
基于PSoC的无位置传感器无刷直流电机控制器的设计与实现尚君;冯明旭【摘要】从软硬件上详细介绍了一种基于PSoC的无位置传感器无刷直流电机控制器的实现方式.有效运用可编程片上系统优势,从电机启动开始,到电子换相、各保护电路,提出可行的解决方案.在原有的反电势过零检测基础上,做出硬件改良,可在电机转速低的情况下有效地改善反电势难以检测的问题,还可以避免电机转速高时由于反电势幅值过高可能造成的电路损坏.【期刊名称】《重庆文理学院学报（社会科学版）》【年(卷),期】2014(033)002【总页数】5页(P43-47)【关键词】PSoC;无位置传感器;无刷直流电机【作者】尚君;冯明旭【作者单位】重庆交通大学机电与汽车工程学院,重庆南岸400074;重庆交通大学机电与汽车工程学院,重庆南岸400074【正文语种】中文【中图分类】TP23无刷直流电机(Brushless DC Motor，BLDCM)是随着新型电力电子器件和永磁材料的发展而成熟起来的一种新型电机.它属于同步电机的范畴，既有运行可靠的优点，又有像有刷直流电机一样的调速性能.然而，传统的无刷直流电机需要附加转子位置传感器，在恶劣工作环境中信号线易引入干扰且常规传感器无法使用，无疑大大降低了电机的可靠性［1］.无位置传感器技术解决了无刷电动机位置传感器难以安装和维护的弊端，而且具有快速可靠、高效率、结构简单、体积小等特点，因此在许多领域都有广泛的应用.本文采用目前最广泛应用的反电动势过零点检测法，基于PSoC芯片设计并实现了无刷直流电机驱动控制器.1 PSoC概述PSoC(Programmable System on Chip)是Cypress半导体公司生产的8位MCU 核并具有数字与模拟混合信号阵列的可编程片上系统，它集3种可编程功能为一体，不仅有MCU的可编程能力，还有部分可编程逻辑运算的功能，提供了可编程模拟阵列，通过控制或配置寄存器，使三者相互作用、协调工作.CY8C24533使用8位哈佛结构处理器内核(M8C CPU)，它具有独立的程序存储器和数据存储器总线，处理器速度可达24 MHz.拥有丰富的M8C架构指令，系统提供便捷的寻址方式［2］.CY8C24533有4个模拟模块和4个数字模块.片内的模拟模块可以配置各种模拟周边功能，如差分放大器、比较器、可编程滤波器、可编程增益放大器等.片内数字模块可配置成各种各样的用户模块，如实时时钟、时间定时器、全双工(UART)、串行主从通信(SPI)、循环冗余校对模块、脉宽调制(PWM)和死区脉宽调制(DB PWM)等功能模块.结合数字模块和模拟模块可以实施各种AD转换，如8和11位的△-∑模数转换，7到4位的增量式模数转换等. CY8C24533的内部结构如图1所示［2］.图1 CY8C24533内部系统资源框图2 系统总体结构及工作原理无刷直流电动机控制系统由CY8C24533主芯片、IR2101S前级驱动电路、三相逆变电路、反电势过零检测电路、过压限流保护电路、采样电路及各级电源供电电路构成，总体的系统结构图如图2所示.图2 无刷直流电动机控制总体系统结构框图系统的工作原理如下:图2中CY8C24533l输出3路上桥PWM和下桥全通控制信号经处理后，控制3片集成芯片IR2101组成的前级功率驱动电路，经后级电路，进而控制三相逆变电路中上下桥MOS管的两两通断，从而实现无刷直流电机的驱动及调速.电机运行过程中，电压电流采样后，通过过压、限流保护电路，反馈给主芯片.过压限流保护电路是为了防止电压电流过大伤害电机本身，同时也防止电流过大，造成MOS管温度过高而损坏.无位置传感器无刷直流电机关键点是换向问题.系统采用了反电势过零点的检测原理，通过构造中性点，进行比较后将得到的信号送入主芯片，经编程给定驱动电路信号控制逆变电路，供电机正常转动［3］.关于电机启动，当BLDCM在低速或静止时的反电势很小或为零，因此无法准确获得反电势过零点的信号，从而无法判断转子位置而电机也无法自启动.此时需要通过其他的方法来启动电机.本系统采用三段式起动的原理，即转子预定位、外同步加速和外同步到自同步的切换.当转子达到一定的转速后，能够在定子绕组中感应出足够大的电动势，再选择合适的时机，将换向方法转换至反电动势过零点检测换相工作状态，完成电机的起动［4-5］.这样电机转向可控，且电机在达到一定转速后才切换.3 主要硬件电路设计3.1 功率驱动与逆变电路下图为电机三相的其中一相的前级功率驱动和逆变电路图.图3 电机功率驱动逆变电路本文采用的是三相半桥的电路拓扑，选用IR2101S作前端驱动芯片.IR2101S是栅极驱动、双通道、高压高速功率的驱动器，该器件采用了高度集成的电平转换技术，且上管采用外部自举电容供电，使驱动电源数目较其他IC驱动大大减少，从而减少了电源数目，提高了系统可靠性，降低了产品成本.3.2 反电势过零检测电路如图4、图5所示，为反电势过零检测原理图及具体电路信号处理部分［6］.此检测电路主要由容阻分压、低通滤波和过零检测3部分电路组成.首先通过阻容分压电路，将得到所需要的端电压信号，经RC无源低通滤波电路滤波得到的信号与中性点电压进行比较，从而获得方波波形信号，将信号输入至主芯片，经软件程序处理后，作为电机的换相信号.如图5中的框内所示，增加PWM控制的电阻分压开关电路，随着转速的增加减小采样电阻阻值，从而避免反电势幅值高于比较器的供电电压［7］.在实验过程中，通过参考电机转速线性调节控制信号的占空比，控制反电势幅值在一个安全的范围内，这样直接增大了过零检测在高速区时的使用范围.此反电势过零检测方法不仅有效地改善电机在低速时反电势难以检测的问题，还可以避免在高速时由于反电势幅值过高可能造成的电路损坏.图4 反电势过零检测电路原理图图5 反电势过零检测细节电路3.3 过压、限流保护电路如图6所示，采样信号为无刷直流电机母线电压电流.经保护电路的处理信号，送入主芯片，由软件编程设置电压、电流的阈值，直接对电压、电流进行检测并产生相应的保护，以免对电路和电机造成损害.图6 过压、限流保护电路3.4 电源供电模块本系统电源为60 V直流供电.电路主供电源有+13.5 V及芯片供电+5 V.采用降压式变换电路(Buck电路)原理.具体电路如图7所示.图7 降压电路13.5～5 V4 控制方案以上各硬件模块要在主芯片程序的协调下有序地工作，才可以完成无刷直流电机的驱动，这就需要软件系统发挥作用.4.1 电子换相电机要对转子位置进行精确检测，并用电子开关切换不同绕组通电以获得驱动动力，换相必须及时准确，否则容易导致控制器和电机烧毁.本系统采用PSoC中的中断来检测换相信号，这样芯片可根据获得信息进行后续任务.图8 降压电路60～13.5 V4.2 双闭环PI控制算法在闭环控制中，一般是将反映电机的转速信号与预定转速控制信号相比较、放大后，用其差动量去校正控制对象，直至控制转速在一定范围内达到平衡.如图9所示，系统采用电流环和速度环相串联的双闭环控制.电机处于自同步运行状态时，控制器根据测出的电机位置切换信息，计算当前转速，并将速度给定信号与当前转速在主程序中进行PI计算可得到电流的参考值(速度环).电机绕组电流反馈信号由采样电阻从A/D口送入到主芯片，通过A/D转换得到当前电流值，并将得到的电流值与电流参考值进行PI计算(电流环)，通过电流环的PI调节算法计算PWM占空比的控制量，从而实现对电机驱动波形的脉宽调制，控制电机达到预定的转速.从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫做内环;转速调节环在外，叫做外环.由此形成一个无刷直流电机转速电流双闭环控制系统，如图9所示.图9 无刷直流电动机调速电流、转速双闭环结构原理图4.3 过压、限流保护为了提高软件级保护实时性，采用PWM中点采样法进行电流和电压的检测，这样在每个PWM稳定的时间进行电流电压采样可以提高精度和实时性.5 测试分析在实体电路设计完成后，进行了采样信号、换向信号、电机相电压信号的测试，如图10所示.该控制器能很好地控制电机进行换向和正常运转，从而验证了本设计的实用性.图10 采样信号、换向信号及电机相电压信号采集6 结语本文基于PSoC设计了无位置传感器无刷直流电机的控制器，从软硬件上实现了电机的换相、检测、保护等设计，整个系统通过运用CY8C24533丰富的片内资源和高效的处理能力，设计速度环的PI控制、起动电机和电机速度反馈都由软件完成.该方案既可以应用于普通无刷直流电机控制，也可以用于一些特殊的场合.［参考文献］【相关文献】［1］曾丽，吴浩列，肖莹.基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制系统的设计［J］.微电机，2010，43(10)：63-66.［2］翁小平，黄建明，江小平.基于PSoC CY8C24533的电动自行车控制器的设计［J］.电子工程专辑，2008(3)：20-21.［3］王大方，祝雅琦，金毅，等.一种新颖的无刷直流电机位置检测方法［J］.电工技术学报，2013(2)：30-31.［4］吴曙光.无位置传感器无刷直流电机起动控制研究［D］.天津：天冿大学，2008(4)：37-38. ［5］周通，黄建，冯志涛.基于DSP的无传感器无刷直流电机启动控制研究［J］.微电机，2013(3)：40-42.［6］姚常青.反电势过零检测新方法［J］.应用天地，2012(12)：51-52.［7］朱俊杰，粟梅.无刷直流电机反电势过零检测新方法［J］.仪器仪表学报，2013(2)：83-85.。
《专业课程设计》实验报告直流电机转速及方向的控制
专业课程设计设计报告直流电机转速及方向的控制班级：专业：设计人（学号）：完成日期二零零九年九月直流电机转速及方向的控制一、设计目的：①培养自学能力：由于DP-51PROC单片机综合仿真实验仪以前没用过，所以只能以已学过的51单片机实验箱为基础，自己摸索，学习。
②培养合作精神：由于本实验相对比较综合，需要这几个人的合作协调，所以在实验过程中，可以培养自己的合作精神。
③提高知识串联的应用能力：本实验涉及单片机，电力拖动，电子电子等知识，尤其是跟单片机联系非常紧密，需要有综合应用各个知识点的能力，如单片机的C语言，电力电子的PWM控制，以及电机拖动中的直流电机的工作原理等。
④培养查阅资料的能力：由于本实验用到的DP-51PROC单片机没有用过，所以程序调试过程中会遇到很多的问题，有时候需要自己去图书馆查阅资料，有时需要在网上搜索，甚至是请教以前的老师。
二、设计任务：在DP-51PROC单片机综合仿真实验仪为实验平台上，通过编写程序，以PWM（脉宽调制）方波，实现对直流电机的转速大小，正反方向的控制以及对直流电机的启动、停止的控制。
三、设计要求：1、学习如何控制直流电机，理解PWM功率驱动电路，学会利用仿真仪上的已有模块进行接口控制。
2、分析设计项目原理，进行方案可行性实验验证并有记录。
3、进行方案设计，包含硬件设计和软件设计，由于实验室提供DP-51PROC实验箱，所以主要是软件设计。
程序由C语言编写，在KEIL软件平台上通过编译，并生成HEX 文件，还要画出程序的流程图。
4、提供电子版和纸质的设计报告各一份。
5、准备方案论证的PPT，阐述设计思想。
四、系统方案设计：1、⑴系统总体设计：在DP-51PROC单片机综合仿真实验仪的实验平台上，编写实验程序，实现直流电机的启动停止、速度大小及方向控制。
①启动、停止控制可以通过定义DP-51PROC 单片机端口来实现。
②直流电机可以顺时转动，也可以逆时针转动，只要改变输入端接线的极性，就可以改变电机的转向，为防止方向瞬时变化给直流电机造成较大的冲击，产生火花，必须在电机停转后再改变方向，可通过加延时程序实现。
直流发电机综合实验指导书（全文5篇）
直流发电机综合实验指导书（全文5篇）第一篇：直流发电机综合实验指导书直流发电机综合实验指导书一、实验目的1.熟悉直流发电机实验的基本设备，掌握直流发电机的接线和操作方法。
2.巩固直流发电机基本理论，试验研究直流发电机的各种运行特性。
3.通过对直流发电机实验方案的自主设计和实验，锻炼实际动手能力，提高综合分析问题和解决问题的水平。
二、实验内容1.自行设计实验方案，完成他励直流发电机空载特性、外特性的测试。
2.自行设计实验方案，研究并励发电机外特性和自励现象。
3.直流发电机调节特性的测试（选做）。
三、直流发电机实验设备介绍1.系统概述：DSZ—1型电机拖动系统实验装置采用模块化设计，挂箱组合式结构，安装方便灵活。
电表多量程设计，数字显示，设有过载保护。
实验系统在交流电源输入端设有漏电保护器，所用交直流电源均与外界电网隔离。
2.系统组成：系统主要由实验主屏、电机实验机组、实验桌组成。
实验主屏设有外界交流电源开关（带漏保断路器）、主屏电源开关、设备挂箱、直流电源、测功机加载旋钮，可调电机励磁绕组电阻、可调电机电枢绕组电阻等。
电机实验机组主要由电机导轨、测功机系统、测速发电机和被试电机。
3.直流发电机实验所用设备：直流发电机（被试电机D13）：PN＝100W，UN＝220VDC, nN＝1600rpm, IN＝0.8A；并励直流电动机（陪试电机D17）：PN＝185W，UN＝220VDC，UfN＝220VDC，nN＝1600rpm,IfN<0.16A，IN＝1.1A；电源控制屏（DT01A）；220V直流稳压电源（DT02）：可调范围：60V～240V；直流电机励磁电源（DT03）：220V；直流电机调节电阻（DT04）；励磁可调电阻、电枢可调电阻；数字直流表组件（DT10）: 电压表：量程5V、20V、50V、100V、250V、500V；电流表：量程25mA、100mA、250mA、1A、2 5A、5A；微安表：量程200uA、2mA、20mA、200mA；数字直流电压电流表(DT12)：电压量程0～250V；电流量程0～5A；直流电机调节电阻（DT04）：电枢调节电阻：0～100Ω；励磁调节电阻：0～3000Ω；三相可调电阻一（DT20）：900Ω/0.41A；三相可调电阻二（DT21）：90Ω/1.3A；四、实验前准备：1.每组实验人数：2人合作完成实验预习，主要内容：1)仔细阅读《航空电机学》教材和《电机实验》指导书相关内容；2)每组完成一份预习报告。
PLC实物控制实训——实训二十五 直流电机控制
实训二十五直流电机控制
一、实训目的
1.掌握高速计数器指令的使用及编程
2.掌握直流电机控制系统的接线、调试、操作
二、实训设备
三、面板图
四、控制要求
1.总体控制要求：如面板图所示，从PULSE端采集脉冲信号，经过程序运算后由U端输出模拟量信号控制电机的转速。
2.打开“SD”启动开关，U端给直流电机输出模拟量信号，电机在转动时输出脉冲信号。
3.PLC从PULSE端采集到脉冲信号后，经程序运算，由U端输出模拟量信号控制电机的转速。
五、功能指令使用及程序流程图
1.高速计数器指令使用
C235对应PLC数字量输入端X0的计数器,将此数据存放在D100寄存器中。
2.程序流程图
六、端口分配及接线图
1.端口分配及功能表
2.PLC外部接线图
七、操作步骤
1.检查实训设备中器材及调试程序。
2.按照I/O端口分配表或接线图完成PLC与实训模块之间的接线，认真检查，确保正确无误。
3.打开示例程序或用户自己编写的控制程序，进行编译，有错误时根据提示信息修改，直至无误，用SC-09通讯编程电缆连接计算机串口与PLC通讯口，打开PLC主机电源开关，下载程序至PLC中，下载完毕后将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态。
4.打开“SD”启动开关，U端给直流电机输出模拟量信号，电机在转动时输出脉冲信号。
5.PLC从PULSE端采集到脉冲信号后，经程序运算，由U端输出模拟量信号控制电机的转速。
八、实训总结
1.总结高速计数器指令的使用方法。
2.总结记录PLC与外部设备的接线过程及注意事项。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验六 直流电机控制设计实验一、 实验目的：1、学习直流电机的工作原理。
2、学习采用PSOC 单片机进行直流电机控制的编程设计。
二、实验原理：（一）直流电机工作原理直流电机有定子和转子两大部分组成，定子上有磁极（绕组式或永磁式），转子有绕组，通电后，转子上也形成磁场（磁极），定子和转子的磁极之间有一个夹角，在定转子磁场（N 极和 S 极之间）的相互吸引下，是电机旋转。
改变电刷的位子，就可以改变定转子磁极夹角（假设以定子的磁极为夹角起始边，转子的磁极为另一边，由转子的磁极指向定子的磁极的方向就是电机的旋转方向）的方向，从而改变电机的旋转方向。
（二）直流电动机的PWM 调压调速直流电动机转速n 的表达式为： -U IR n K =Φ 式中U 为电枢端电压;I 为电枢电流;R 为电枢电路总电阻;Φ为每相磁通量;K 为电机参 数。
由直流电动机的控制原理知，绝大多数直流电动机采用开关驱动对电机电枢电压 的控制。
PWM 波是一种脉宽可控制波，通过调整脉宽的大小来控制电机电枢电压，实 现电机调速。
定频调宽是一种最常见的脉宽调制方式，它使脉冲波的频率(或周期)保 持不变，只调整脉冲宽度。
PWM 的调压调速原理如图所示：图11-1 PWM 调速原理和电压波形当开关管MOSFET 的栅极输入高电平时，开关管导通，直流电动机电枢绕组两端有 电压s U ；1t 秒后，栅极输入变为低电平，开关管截止，电机电枢两端电压为0。
2t 秒后栅极输入重新变为高电平，开关管的动作重复前面的过程。
电机的电枢绕组两端的电压平均值为0U ： 110120s s s t U t U U U t t T α+===+式中α为占空比，1/t T α=，占空比α表示了一个周期T 里，开关管导通时间与周期的比值。
A 的变化范围为01α<<。
由此式可知，当电源电压s U 不变的情况下，电枢的端电压的平均值取决于占空比α的大小，改变α值就可以改变端电压的平均值，从而达到调速目的。
四、实验内容：1． 连接直流电机的实验电路2． 编程设计实现直流电机的调速控制五、实验步骤步骤一：新建一个工程，命名为DC_Motor步骤二：绘制原理图1.配置PWM 模块（1）拖动并在工作窗口放置PWM 器件（Component Catalog->Digital-> Functions->PWM ）。
（2）双击原理图的器件PWM_1，打开配置窗口。
（3）按如下方式配置PWM ；如下图，在Advanced标签下，进行如下配置：点击“OK”按扭，退出属性设置界面。
2．配置数字输入端口（1）拖动并将数字端口的器件放到工作窗口（Component Catalog->Ports and Pins->Digital Input Pin）。
（2）．双击原理图中的Pin_1打开配置窗口如下图所示，在Type标签下，进行如下参数配置如此配置另外4个输入SW2，SW3，SW4，SW5。
3．配置数字输出端口（1）拖动并将数字端口的器件放到工作窗口（Component Catalog->Ports and Pins->Digital Output Pin）。
（2）双击，打开配置窗口，按照如下方式配置数字端口如此配置另外1个输出PWM24．配置时钟模块（1）从元件库选择时钟模块（Component Catalog -> System->Clock），将其拖到原理图工作窗口界面中。
（2）如下图所示，双击Clock_1按如下方式进行配置：其余均为默认值。
（3）点击“OK”按扭，退出配置界面。
5．配置LCD模块（1）从元件库选择时钟模块（Component Catalog -> Display->Character LCD [V1.90]），将其拖到原理图工作窗口界面中（2）如下图所示，双击该模块修改名称为LCD6、添加一个clock模块跟一个Timer模块，按下图配置clock模块及Timer模块7、放置一个counter模块，按下图配置counter模块8、放置一个input pin模块，按下图进行配置9．配置逻辑高低控制端口（1）从元件库选择逻辑低模块（Component Catalog ->Digital->Logic->Logic Low ‘0’），将其拖到原理图工作窗口界面中。
（2）从元件库选择逻辑低模块（Component Catalog–>Digital->Logic->Logic High ‘1’），将其拖到原理图工作窗口界面中。
最终原理图如下10．分配引脚（1）在Workspace Explorer窗口，双击DC_Motor.cydwr 。
（2）如下图所示，点击选项Port。
（3）分配引脚。
11、搭建硬件外接驱动电路原理图如下：实物图如下：电机红线接5V 电压，黑线接地，绿线跟白线分别为A 与B 的输出，分别将他们与P1[6]连接则可分别读出各端口输出的转速即LCD 上的Speed 的值。
步骤三：编写软件程序给出main.c 主程序代码，并对代码进行了分析：#include <project.h>int main(){uint8 PWMCompare; uint16 a;uint8 bSwitchState1=0; uint8 bSwitchState2=0;uint8 bSwitchState3=0; uint8 bSwitchState4=0;uint8 bSwitchState5=0;PWM_Start();Timer_Start();Counter_Start();LCD_Start();P5-0P5-1P5-2P5-3P5-4 P5-7电机蓝线 5.0V电机黄线LCD_Init();LCD_Position(0,0);LCD_PrintString("PWMCompare:");LCD_Position(1,0);LCD_PrintString("Speed:");LCD_Position(1,11);LCD_PrintString("r/min");PWM_WriteCompare(50);LCD_Position(0,13);LCD_PrintNumber(PWM_ReadCompare());for(;;){/*占空比增大*/bSwitchState1 <<= 1;bSwitchState1 &= 0xFE;bSwitchState1 |= ((SW1_Read())^0x01);if(bSwitchState1 == 0xFE){。
}/*占空比减小*/bSwitchState2 <<= 1;bSwitchState2 &= 0xFE;bSwitchState2 |= ((SW2_Read())^0x01);if(bSwitchState2 == 0xFE){while(!SW2_Read());PWMCompare = PWM_ReadCompare();if(PWMCompare>0)PWMCompare=PWMCompare-1;elsePWMCompare=0;PWM_WriteCompare(PWMCompare);LCD_Position(0,13);LCD_PrintNumber(PWMCompare);if(PWMCompare==9){LCD_Position(0,14);LCD_PrintString(" ");}if(PWMCompare==99){LCD_Position(0,15);LCD_PrintString(" ");}}/*跳到全速正转*/bSwitchState3 <<= 1;bSwitchState3 &= 0xFE;bSwitchState3 |= ((SW3_Read())^0x01);if(bSwitchState3== 0xFE){while(!SW3_Read());PWM_WriteCompare(79);PWMCompare = PWM_ReadCompare();LCD_Position(0,13);LCD_PrintNumber(PWMCompare);LCD_Position(0,15);LCD_PrintString(" ");}/*跳到全速反转*/bSwitchState4 <<= 1;bSwitchState4 &= 0xFE;bSwitchState4 |= ((SW4_Read())^0x01);if(bSwitchState4== 0xFE){while(!SW4_Read());PWM_WriteCompare(21);PWMCompare = PWM_ReadCompare();LCD_Position(0,13);LCD_PrintNumber(PWMCompare);LCD_Position(0,15);LCD_PrintString(" ");}/*停止*/bSwitchState5 <<= 1;bSwitchState5 &= 0xFE;bSwitchState5 |= ((SW5_Read())^0x01);if(bSwitchState5== 0xFE){while(!SW5_Read());PWM_WriteCompare(50);PWMCompare = PWM_ReadCompare();LCD_Position(0,13);LCD_PrintNumber(PWMCompare);LCD_Position(0,15);LCD_PrintString(" ");}/*测速*/if(Timer_ReadCounter()==0){a=(Counter_ReadCounter()*120)/448;LCD_Position(1,7);LCD_PrintNumber(a);Counter_WriteCounter(0);if(PWMCompare>=50){LCD_Position(1,6);LCD_PrintString(" ");}else{LCD_Position(1,6);LCD_PrintString("-");}if(a==0){LCD_Position(1,6);LCD_PrintString(" ");LCD_Position(1,8);LCD_PrintString(" ");}}}}在（。