psoc 在电机控制器中的应用研究

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1、PSoC在电机控制器中的应用研究112董阳泽,蒋山山,薛德贤(1上海船舶电子设备研究所，上海，2000252上海亘安信息科技有限公司，上海，200083)摘要：本文介绍了PSoC的特点，并利用PSoC构成了一款电机控制器。与现有同类的控制器相比，该控制器具有结构简单、扩展方便、性能稳定、成本低廉等优点，具有较高的应用价值。设计中针对电流保护控制的较高要求进行了特别的考虑。关键词：PSoC；电机控制器；过流保护+中图分类号：TP273.5文献标识码：BApplicationsofPSoCinMotorCon

2、troller112DongYangze,JiangShanshan,XueDexian(1ShanghaiMarineElectronicEquipmentResearchInstitute,Shanghai,2000252ShanghaiGen’anInformationTechnologyCorporationLtd.,Shanghai,200083)Abstract:ThispaperintroducesthefeaturesofPSoCwhicharefitforelectroniccontro

3、lling.BasedonPSoC,amotorcontrollerisdesigned.Thedesignationhasasimplestructure,andiseasytoexpand.Theapplicationonmotor-bicycleshowsithassteadyperformance.Keywords:PSoC;motorcontroller;overcurrentprotection1引言控制工业的发展使得在很多场合下需要使用体积小、功能强的控制器。例如在电动自行车上，为了不在外观

4、上对车身产生重大的影响（这实际上是行业标准的要求之一），电机作为后轮的一部分，电池（虽然体积不小）也尽量安装在不甚瞩目的地方。这样的总体要求使得电机控制器也必须在完成所需功能的前提下，尽可能地小巧。这样的要求归结到电路的层次就要求选取尽量少和尽量小的元件来实现控制功能。幸运的是，大规模集成电路的发展使得这样的实现成为可能。CypressMicrosystems,Inc.的PSoC系列就是一种新型的功能强大的控制器优选IC，利用它可以极大程度地减少外围电路。[1]2PSoC及其特点PSoC即可编程片上系统（

5、ProgrammableSystemonChip）。CypressMicrosystems,Inc.的PSoCCy8c24xxx系列片内有一个高速内核、Flash快速闪存和SRAM数据内存，以及设计者可配置的模拟和数字模块。其主要特征如下：■功能强大的Harvard结构处理器：M8C处理器速度可达24MHz；8×8乘法，32位加法。■先进的外围电路（PSoCBlocks）：6个模拟PSoCBlock提供多至14位ADC、多至8位DAC、可编程放大器、可编程滤波器和比较器；4个数字PSoCBlock提供8-

6、32位定时器、计数器和PWM、可连至所有GPIO引脚、可组合成复杂的外围电路。1■灵活的片上存储器：4K字节Flash程序存储，50,000次擦写；256字节SRAM数据存储；在系统编程。■可编程的引脚配置：所有GPIO25mA驱动；上拉、下拉、高阻、强力及开路驱动模式。■其他系统资源：看门狗和睡眠定时器等。■完善的开发工具：免费的开发软件PSoCDesigner；全功能在线仿真器和编程器。PSoC将传统的单片机系统集成在一颗芯片里，用户模拟和数字阵列的可配置性是其最大特点，可供开发者随需配置。3控制器需

7、要实现的功能设计的控制器用于电动自行车上直流电机的控制，具有如下一些功能：（1）根据电动手柄或脚踏传感器的输入，输出相应脉宽的PWM值，改变驱动电流，从而达到改变电机转速的功能；（2）定时巡航功能：若手柄或脚踏输出在一段时间内不变，则不再响应新的输入而保持固定的PWM脉宽输出，直到输出超过10%；（3）安全方面的考虑。限速：限速开关闭合则控制电机最大速度不超过某定值；刹车：检测到刹车信号，则停止所有输出，刹车信号取消后系统重新启动；（4）车速输出指示：通过测量Hall传感器信号检测车速，送车速指示表盘；（

8、5）产生一个50kHz的时钟信号，送驱动电路。[2]另外，为保证系统的健壮性（Robustness），对于一些偶然的误操作或外部条件的突然改变应有一定的容错功能。（1）过流保护：电流过大会损坏电路中的元器件，从而影响系统的正常工作。因此，过流保护是一项重要的措施；（2）电池欠压保护：电池的电压过低时继续工作会严重影响电池的寿命。因此，需要欠压保护来提示用户；（3）温度保护：电路中温度过高会影响元器件的正常工作，所以对此也要采取