基于dsp直流电机调速系统设计与实现

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1、基于DSP的直流电机调速系统设计与实现课程设计报告一、设计要求利用ICETEK-F2812-EDU实验箱完成直流电机调速系统分析与设计。基本要求：1．给出直流电机调速原理分析；可设定电机的转动方向，转速；2．可实时测量电机的实际转速，并在LED数码管上显示出来；3．可对电机进行转速调节，使其转速趋近于设定值；4．完成硬件原理图，绘制PCB板，撰写课程设计说明书。二、设计方案（要求给出详细的设计思路及其必要的论证）目前，直流电机调速系统有很多种方案，有基于DSP直流电机调速系统、ARM直流电机调速系统和单片机直流电机调速系统。本实验是基于DSP直流电机调速系统，从三方面来进行方案的

2、选择与比较，首先是测速方案的选择，其次是pwm波的产生及测速方法的选择。直流电机转速的方法很多，主要分为计数式、模拟式、同步式三大类。这三种根据类型不同的工作原理又可分为不同的类型，其中，计数式可以分为机械式、光电式、电磁式。光电式目前是一种比较常用的计数式转速测量仪，此种方法离不开重要的部件光电编码器。本文主要介绍是三种测速方案的选择：1.测速装置的优缺点及选择（1）光电编码器测速方案电机的位置检测在电机控制中是十分重要的，特别是需要根据精确转子位置控制电机运动状态的应用场合，如位置伺服系统。电机控制系统中的位置检测通常有：微电机解算元件，光电元件，磁敏元件，电磁感应元件等。这

3、些位置检测传感器或者与电机的非负载端同轴连接，或者直接安装在电机的特定的部位。其中光电元件的测量精度较高，能够准确的反应电机的转子的机械位置，从而间接的反映出与电机连接的机械负载的准确的机械位置，从而达到精确控制电机位置的目的。在本文中我将介绍高精度的光电编码器的内部结构、工作原理与位置检测的方法。　一、光电编码器的介绍：　　光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的。根据光电编码器的工作原理可以将光电编码器分为绝对式光电编码器与增量式光电编码器，下面我就这两种光电编码器的结构与工作原理做介绍。　　（一）、绝对式光电编码器-49-

4、绝对式光电编码器如图所示，他是通过读取编码盘上的二进制的编码信息来表示绝对位置信息的。编码盘是按照一定的编码形式制成的圆盘。用“0”来表示;涂黑的部分是不透光的，用“1”来表示。通常将组成编码的圈称为码道，每个码道表示二进制数的一位，其中最外侧的是最低位，最里侧的是最高位。如果编码盘有4个码道，则由里向外的码道分别表示为二进制的23、22、21和20，4位二进制可形成16个二进制数，因此就将圆盘划分16个扇区，每个扇区对应一个4位二进制数，如0000、0001、…、1111。按照码盘上形成的码道配置相应的光电传感器，包括光源、透镜、码盘、光敏二极管和驱动电子线路。当码盘转到一定的

5、角度时，扇区中透光的码道对应的光敏二极管导通，输出低电平“0”，遮光的码道对应的光敏二极管不导通，输出高电平“1”，这样形成与编码方式一致的高、低电平输出，从而获得扇区的位置脚。　　（二）、增量式光电编码器增量式光电编码器是码盘随位置的变化输出一系列的脉冲信号，然后根据位置变化的方向用计数器对脉冲进行加/减计数，以此达到位置检测的目的。它是由光源、透镜、主光栅码盘、鉴向盘、光敏元件和电子线路组成。增量式光电编码器输出两路相位相差90o的脉冲信号A和B，当电机正转时，脉冲信号A的相位超前脉冲信号B的相位90o，此时逻辑电路处理后可形成高电平的方向信号Dir。当电机反转时，脉冲信号A

6、的相位滞后脉冲信号B的相位90o，此时逻辑电路处理后的方向信号Dir为低电平。因此根据超前与滞后的关系可以确定电机的转向。其转速辩相的原理如图所示-49-总的来说，光电编码器的优点是的脉冲宽度稳定，精度高，日后提高精度可以改变，仅仅换个高精度的即可，缺点是安装不方便，由于软连接的原因，很容易松动，可靠性差，容易损坏光电编码器适合用于精密设备。（1）霍尔传感器测速方案霍尔传感器测速原理霍尔传感器测速原理霍尔传感器测速原理霍尔传感器是利用霍尔效应与集成电路技术结合而制成的一种磁敏传感器，它能感知一切与磁信息有关的物理量。霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受

7、力的性质时发现的，因此得名。霍尔效应：在金属或半导体薄片的两端通过控制电流I,并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为应强度为磁场那么,在垂直于电流和磁场方向向上将产生电动势场UH（霍尔电压）。霍尔元件：根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。霍尔传感器：由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电