基于dsp的步进电机控制器的设计

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1、《DSP原理及应用》课程设计指导书学院：机械工程学院系所：测控技术与仪器系班级：姓名：学号：指导老师：江苏大学测控技术与仪器系2016-01-18应用于包装机的步进电机控制器的设计（江苏大学机械工程学院仪器科学与工程系，江苏，镇江，212013）摘要本文介绍了以典型电机微控制器TMS320LF2407芯片为控制核心的步进电机控制系统，阐述了如何利用TMS320LF2407实现电机转向、速度控制，并给出了相应系统控制策略。简述了步进电机的驱动控制和DSP的PWM脉宽调制原理，详细阐述了DSP实现步进电机的加减速控制问题。步进电机是

2、一种通过电脉冲信号控制相绕组电流实现定角转动的机电元件，与其他类型电机相比具有易于开环精确控制、无积累误差等优点，广泛运用于数控机床、机器人、自动化仪表等领域。DSP芯片的出现，开创了步进电机控制的新局面。用DSP控制的步进电机不仅减小了控制系统的体积、简化了电路，同时进一步提高了电机控制的精度和控制系统的智能化，从而逐步实现控制系统的嵌入式。基于DSP的步进电机控制技术在九十年代时期得到了较大发展，主要应用在工业、航天、机器人、精密测量等领域。数控机床、跟踪卫星用电经纬仪在采用了步进电机技术后，大大提高了控制与测量精度，这样就

3、使步进电机伺服系统的应用前景更加广阔。鉴于此，本文提出了基于DSP的步进电机控制系统的设计方案。包括其硬件设计和软件设计。在软件设计中给出了主要控制程序，达到对步进电机转向、转速的控制，如正转、反转、加速、减速等。使用DSP最明显的优点在于提高了系统的可靠性，并降低了整个系统的成本。实验证明，此驱动系统简化了电路，提高了系统控制性能。关键词：步进电机；DSP;控制系统；TMS320LF2407；目录第一章绪论11.1引言11.2数字信号处理器DSP发展和现状21.3课题背景及意义3第二章总体方案设计52.1设计方案52.2TMS

4、320LF2407DSP芯片介绍52.2.1TMS320LF2407的性能特点52.2.2A/D转换原理72.2.3TMS320LF2407内部A/D转换模块概述72.2.4事件管理器82.2.5通用定时器82.2.6全比较单元92.2.7捕获单元和正交编码脉冲电路92.3四相反应式步进电机102.3.1步进电机的结构102.3.2步进电机的工作原理112.4四相反应式步进电机的数学模型122.4.1电路方程122.4.2机械方程122.5驱动芯片结构与特点12第三章详细设计143.1系统硬件设计153.2系统软件设计153.2

5、.1DSP开发软件CCS介绍153.2.2程序控制流程163.2.3电机初始化程序163.2.4电机控制程序173.3程序调试19第四章心得体会20参考文献21附录22第一章绪论1.1引言随着人们生活水平不断提高，对各种方便食品的需求也随之大增，这近一步拉动了我国食品包装业的快速发展。包装机是发展比较快的包装机械之一，拥有着广阔的发展前景。在制袋、充填、封口为一体的包装机中，要求包装用塑料薄膜定位定长供给，采用步进电机与拉带滚轮直接连接拉带，不仅结构得到了简化，而且调节极为方便，只要通过控制面板上的按钮就可以实现，这样既节省了调

6、节时间，又节约了包装材料。步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机。它的位移速度与脉冲频率成正比，位移量与脉冲数成正比。每来一个脉冲电压，转子就旋转一个步距角。根据电压脉冲的分配方式，步进电机各相绕组的电流轮流切换，从而使电机旋转。步进电机具有步进数可控、运行平稳、价格便宜的优点，在加速器控制系统中的应用很广。传统的步进电机一般可分为永磁式步进电动机(PMStepMotor)，反应式步进电动机(VRStepMotor)和混合式步进电动机(HybridStepMotor)三种。在数字化电机控制系统产生之前，要想获得

7、高性能的步进电机驱动要么是采用昂贵、难维护的直流电机配便宜的控制装置，要么就是使用便宜的交流电机配昂贵、复杂的控制装置。基于DSP的数字化电机控制的出现改变了这一状况，由于DSP强大的运算能力，它可以实时地实现一些先进的控制算法，获得高性能的电机驱动控制。数字化电机控制的优点正是由于数字化的信号和信号处理所带来的，和模拟控制相比，它具有互联方便，稳定性好，便于大规模集成，可以构成复杂的系统，容易修改，便于测试、调试和大规模生产等优点。数字化电机控制技术包括两个组成部分，现代电机控制理论和数字信号处理，其中数字信号处理又包括数字信

8、号处理技术和数字信号处理器技术。数字化电机控制的发展和这几个方面的进展是密不可分的。29现代电机控制理论以矢量控制理论为代表，还有近年来得到快速发展的直接转矩控制理论等，这些高性能的控制方案需要进行大量的实时运算，用模拟器件的硬件方案来实现相当困难，难以实用化。