伺服電機控制系統(tǒng)教學提綱

伺服電機控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)

畢業(yè)設計中期檢查姓名：馬越學號：B07050405學院(xuéyuàn)：自動化班級：電自四班第一頁，共42頁。論文(lùnwén)主要內容論文目錄第1章緒論1.1直流伺服電動機發(fā)展及現(xiàn)狀 1.2直流伺服電動機的特點及應用 1.3課題主要研究內容第2章直流伺服電動機的工作過程 2.1直流伺服電動機基本組成 2.1.1電動機本體 2.1.2轉子位置傳感器 2.1.3電子換向電路 2.2直流伺服電動機的工作原理(yuánlǐ) 2.3直流伺服電動機的數(shù)學模型 2.3.1電壓平衡方程 2.3.2轉矩方程 2.3.3傳遞函數(shù) 2.4直流伺服電動機的調速方法 2.4.1電勢和調速方法 2.4.2電磁轉矩 2.5直流伺服電動機雙閉環(huán)系統(tǒng) 2.5.1雙閉環(huán)控制系統(tǒng)組成 2.5.2雙閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學模型 第二頁，共42頁。論文主要(zhǔyào)內容第3章調速系統(tǒng)方案確定3.1無刷電機樣機參數(shù) 3.2主控單元 3.2.180C196MC單片機簡介 3.2.280C196MC單片機的結構 3.2.280C196MC單片機的特點(tèdiǎn) 3.3系統(tǒng)的組成 第三頁，共42頁。論文(lùnwén)主要內容第4章基于單片機的調速系統(tǒng)硬件(yìnɡjiàn)設計4.1供電電源設計 4.2檢測電路設計 4.2.1位置檢測 4.2.2整形電路 4.2.3正反轉控制 4.2.4電流檢測電路 4.3主功率和驅動電路 4.3.1主功率電路 4.3.2功率驅動電路 4.4過流過壓保護電路 4.4.1過流保護電路 4.4.2過壓、欠壓保護電路 4.5鍵盤與顯示電路 4.5.1鍵盤電路 4.5.2顯示電路第四頁，共42頁。論文主要(zhǔyào)內容第5章 基于單片機的調速系統(tǒng)軟件設計 5.1程序設計(chénɡxùshèjì)思想 5.2主程序 5.2.1初始化程序 5.2.2鍵處理程序設計(chénɡxùshèjì) 5.2.3LED動態(tài)顯示子程序 5.3捕捉中斷服務程序 5.4采樣中斷服務程序 5.4.1轉速計算子程序 5.4.2A/D轉換子程序 5.4.3波形發(fā)生控制程序第五頁，共42頁?；?jīyú)80C196MC單片機直流伺服電機調速系統(tǒng)論文(lùnwén)摘要本文主要論述三相直流伺服電機調速系統(tǒng)的設計方法。主控單元為伺服電機專用控制芯片80C196MC，輔以鍵盤、顯示器、檢測電路、功率電路、驅動電路、保護電路等。直流伺服電機內置3個霍爾傳感器，用于檢測轉子的位置，決定電機的換相，系統(tǒng)根據(jù)該信號計算電機的轉速，用于實現(xiàn)速度反饋控制。系統(tǒng)給定轉速由鍵盤輸入，并能實時顯示轉速；功率芯片選用性能價格比較高的快速MOSFET；功率驅動選用帶保護電路和過流輸出的集成芯片IR2130，可實現(xiàn)電機的高頻快速起動；系統(tǒng)還設置了電流采樣電路，與速度反饋電路組成雙閉環(huán)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)電機的快速起動并獲得良好的帶負載性能，達到了設計任務書的要求。軟件方面根據(jù)直流伺服電動機的組成、脈寬調制和工作原理，結合80C196MC的硬件部分和軟件編程的特點，設計了無刷直流調速系統(tǒng)的軟件。系統(tǒng)軟件分為主程序和中斷程序兩大主塊，主程序完成系統(tǒng)的初始化，LED顯示器掃描和鍵盤功能處理程序等部分。關鍵字：直流伺服電動機；16位單片機；位置傳感器；閉環(huán)系統(tǒng)；MOSFET；功率驅動第六頁，共42頁。設計主要(zhǔyào)內容1.2.1直流伺服電動機的特點直流無刷電機是用電子換向代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械換向的一種新型機電一體化電機。它由一臺永磁同步電動機的本體，一套電子換向開關電路（又稱逆變器）,和轉子位置傳感器所組成。

1.2.2直流伺服電動機的應用由于直流伺服電動機既具有交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又具有直流電動機的運行效率高、無勵磁損耗(sǔnhào)以及調速性能好的特點，故在當今國民經濟的各個領域，如醫(yī)療器械、儀表儀器、化工、輕紡以及家用電器等方面的應用日益普及。第七頁，共42頁。

第2章直流伺服電動機的工作過程

直流伺服電動機是近幾十年來隨著電力電子技術的迅速發(fā)展而發(fā)展起來(qǐlái)的一種新型電動機，其基本工作原理是借助反映轉子位置的位置信號，通過驅動電路驅動逆變電路的功率開關元件，使電樞繞組依一定順序導通，從而在電機氣隙中產生旋轉磁場，拖動永磁轉子旋轉。隨著轉子的轉動，轉子位置信號依一定規(guī)律變化，從而改變電樞繞組的通電狀態(tài)，實現(xiàn)直流伺服電動機的機電能量轉換。第八頁，共42頁。

磁敏式位置傳感器磁敏式位置傳感器是指它的某些電參數(shù)(cānshù)按一定規(guī)律隨周圍磁場變化的半導體敏感元件，其基本原理為霍爾效應和磁阻效應。目前常見的磁敏式傳感器有霍爾元件、霍爾集成電路、磁敏電阻器及磁敏二極管等?；魻杺鞲衅饔捎诮Y構簡單、性能可靠、成本低，是目前在直流伺服電動機上應用最多的一種位置傳感器。霍爾效應(xiàoyìng)原理示意圖霍爾開關應用電路第九頁，共42頁。

電子換向電路電子換向電路的作用是將位置傳感器檢測到的轉子位置信號進行處理，按一定的邏輯代碼輸出，觸發(fā)功率開關。由于電子換向線路的導通次序與轉子轉角同步，因而起到了機械電刷和換向器的換向作用。因此，所謂直流伺服電動機，就其基本結構而言，可以認為是一個由電子換向電路、永磁式同步電動機以及位置傳感器三者共同所組成的閉環(huán)系統(tǒng)。直流無刷電動機的電子換向電路是用來控制電動機定子上各相繞組通電順序和時間，主要由功率邏輯控制開關單元和位置傳感器信號處理單元兩個部分組成。功率邏輯控制開關單元是控制電路的核心，其作用是將電源的功率以一定邏輯關系分配給直流無刷電動機定子上的各相繞組，以便使電動機產生持續(xù)不斷的轉矩。而各相繞組導通的順序和時間主要取決于來自位置傳感器的信號。電子換向電路分為橋式和非橋式兩種，雖然電樞繞組與電子換向電路的連接形式多種多樣，但應用最廣泛的是三相星形全控狀態(tài)和三相星形半控狀態(tài)連接。早期的直流伺服電動機的換向器大多由晶閘管組成，由于其關斷要借助于反電動勢或電流過零，而且晶閘管的開關頻率較低，使得逆變器只能工作在較低頻率范圍內。隨著(suízhe)新型可關斷全控型器件的發(fā)展，在中小功率的電動機中換向器多由功率MOSFET或IGBT構成，具有驅動容易、開關頻率高、可靠性高等諸多優(yōu)點第十頁，共42頁。

直流伺服電動機的工作原理直流伺服電動機的工作原理有刷直流電機由于電刷的換向，使得由永久磁鋼產主的磁場與電樞繞組通電后產生的磁場在電機運行過程中始終保持垂直從而產生最大轉矩，使電機運轉。直流伺服電動機三相繞組主回路基本類型有三相半控和三相全控兩種。三相半控電路的特點是簡單，一個(yīɡè)功率開關控制一相的通斷，每個繞組只通電1/3的時間，另外2/3時間處于斷開狀態(tài)，沒有得到充分的利用。所以我們采用三相全控式電路。三相(sānxiānɡ)全控橋兩兩導通電路第十一頁，共42頁。

傳遞函數(shù)直流伺服電動機的運行(yùnxíng)我和傳統(tǒng)直流電動機基本相同，其動態(tài)結構圖可以采用直流電動機通用的結構圖由直流伺服電動機動態(tài)結構圖得其傳遞函數(shù)為：上式中：K1為電動勢傳遞函數(shù)系數(shù)，，為電動勢系數(shù)；為轉矩傳遞系數(shù)，；為電動機內阻，為轉矩系數(shù)；為機電時間常數(shù)，，為轉子重量(zhòngliàng)，為轉子直徑。第十二頁，共42頁。

直流伺服電動機的調速方法(fāngfǎ)直流伺服電動機定子繞組(ràozǔ)，相電勢幅值由下式確定：式中為電勢系數(shù)；為相繞組等效匝數(shù)；若考慮線路損耗及電機內部壓降（已歸入），而且，導通型逆變器的輸出電壓幅值為，則電機電勢與外加電壓相平衡，，即

式中為回路等效電阻，包括電機兩相電阻和管壓降等效電阻。式表明，無直流電機的轉速公式與直流電動機的轉速公式十分相似，可證明，當氣隙分布為方波，電機繞組為整距集中時，直流伺服電動機的轉速公式與直流電機完全一樣。本系統(tǒng)(xìtǒng)是通過調節(jié)逆變器功率器件的PWM觸發(fā)信號的占空比來改變輸入電機的平均電壓而實現(xiàn)調速的。第十三頁，共42頁。

電磁轉矩直流伺服電動機的電磁轉矩可由電機(diànjī)的電磁功率和角速度求得

將前面的公式帶代入上式得

第十四頁，共42頁。

直流伺服電動機雙閉環(huán)系統(tǒng)(xìtǒng)為了改善直流伺服電動機控制系統(tǒng)的動態(tài)特性，就很有必要在速度負反饋單閉環(huán)控制系統(tǒng)的基礎上再引入電流負反饋環(huán)來控制系統(tǒng)動態(tài)過程的電流和轉矩。為了實現(xiàn)轉速(zhuànsù)和電流兩種負反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設置了兩個調節(jié)器，分別調節(jié)轉速(zhuànsù)和電流，二者之間實行串級聯(lián)接，直流伺服電動機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖所示。第十五頁，共42頁。

雙閉環(huán)控制系統(tǒng)(xìtǒng)動態(tài)數(shù)學模型從直流伺服電動機動態(tài)數(shù)學模型中可以看出，直流伺服電動機有兩個輸入量，一個是外加電壓信號(xìnhào)，另一個是負載轉矩；前者是控制輸入量，后者是擾動輸入量。將擾動輸入量的綜合點移前，并進行等效變換，可得如下直流伺服電動機動態(tài)等效結構圖，如下圖所示。直流伺服電動機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)(xìtǒng)框圖第十六頁，共42頁。

調速系統(tǒng)(xìtǒng)方案確定無刷電機樣機參數(shù)系統(tǒng)中三相直流伺服電動機各參數(shù)為：額定功率，額定電流，額定電壓，額定轉速，電機內阻，繞組電感，飛輪力矩，電動勢常數(shù)。主控單元為滿足系統(tǒng)實時性，快速響應性，且方便編程的要求，本系統(tǒng)選用(xuǎnyòng)了由Intel公司的80C196MC單片機作為系統(tǒng)的主控單元。其主要技術指標為：（1）工作頻率，16位數(shù)據(jù)位；（2）6路互補型控制交流電機的SPWM波形（P6.0—P6.5）和兩路用來控制直流電機的PWM波形（P6.6—P6.7）；（3）工作電壓：（數(shù)字部分），（模擬部分）；工作溫度：—80C196MC單片機的結構80C196MC是專門為電機高速控制所設計的一款16位微控制器，它由一個C196核心、一個三相波形發(fā)生器WFG，算術、邏輯運算部分RALU，寄存器集，內部A/D轉換器、事件處理陣列（EPA）、兩個定時器和一個脈寬調制單元PWM等部分構成。如下圖所示。第十七頁，共42頁。

80C196MC原理(yuánlǐ)框圖第十八頁，共42頁。

系統(tǒng)(xìtǒng)的組成直流無刷電動機系統(tǒng)(xìtǒng)總體框圖直流無刷電動機系統(tǒng)(xìtǒng)總體框圖第十九頁，共42頁。

基于(jīyú)單片機的調速系統(tǒng)硬件設計供電電源設計(shèjì)：供電電路分別為單片機、運算放大器、功率驅動芯片和無刷電機提供電源。第二十頁，共42頁。

檢測(jiǎncè)電路設計1位置檢測(jiǎncè)圖（a）無刷電機轉子(zhuànzǐ)結構圖圖（b）霍爾傳感器安裝正視圖位置傳感器整體(zhěngtǐ)安裝圖見圖(b)第二十一頁，共42頁。

2整形電路光電位置(wèizhi)傳感器電路輸出的位置(wèizhi)信號波形其實并不規(guī)整，需加入施密特整形電路。施密特整形電路如下圖所示?；魻栁恢脗鞲衅鬏敵鲂盘枴?、，經高速光電隔離(gélí)器6N136隔離(gélí)后，再經過施密特觸發(fā)器整形。光隔的輸入或輸出一般須串電阻，防止光隔內部電流過大而老化，一般選用。74HC14是施密特輸入反相器芯片，輸入電平從低到高的翻轉電平高于從高到低的翻轉電平，使輸入緩慢變化或不太規(guī)則變化的邊沿整形成陡峭的邊沿。為了使輸入的信號同相，使用兩級反相器，使整形作用更好，而且不改變輸入信號的相位。整形后的信號、、分兩路送入單片機。一路用于測速，另一路用于確定相順序。第二十二頁，共42頁。

正反轉(fǎnzhuǎn)控制檢測(jiǎncè)信號與逆變橋的控制關系表捕獲單元狀態(tài)正向電動正向制動反向電動反向制動101Q6Q1Q3Q4Q3Q4Q6Q1001Q1Q2Q4Q5Q4Q5Q1Q2011Q2Q3Q5Q6Q5Q6Q2Q3010Q3Q4Q6Q1Q6Q1Q3Q4110Q4Q5Q1Q2Q1Q2Q4Q5100Q5Q6Q2Q3Q2Q3Q5Q6000禁止111禁止只要改變開關管的通電順序就可以實現(xiàn)(shíxiàn)直流伺服電動機的正反轉控制。檢測信號與逆變橋的控制關系如表所示。通過表中的導通關系，在軟件中設置一個列表，進行正反轉控制時，只要查詢該表調用相應的控制字即可實現(xiàn)(shíxiàn)正反轉控制。第二十三頁，共42頁。電流(diànliú)檢測電路在該電機轉速控制系統(tǒng)中，為了得到(dédào)較好的動態(tài)性能，以及對主電路電流進行監(jiān)控，需要對主電路電流信號進行采樣反饋。在本設計方案中采用一個旁路采樣電阻來檢測系統(tǒng)的相電流，電阻位于三相全控功率變換電路的下端功率橋臂和地之間，阻值根據(jù)實際選。為了對功率控制電路電流進行采樣，又與主控電路隔離，可選用安捷倫公司生產的線性光藕HCPL7800，該芯片的電流采樣典型(diǎnxíng)應用電路如圖所示。第二十四頁，共42頁。控制系統(tǒng)實時檢測主功率(gōnglǜ)電路的母線電流，即相電流，利用采樣電阻和運放將小電流信號轉換為在之間變化的模擬電壓信號，再通過HCPL7800高精度隔離放大器實現(xiàn)單片機控制器的ADC模塊與采樣電路之間的隔離，最后將其輸入單片機控制器的A/D轉換單元，變換為數(shù)字的電流信號。本系統(tǒng)利用功率(gōnglǜ)驅動采樣電阻上的電壓信號經過放大處理以后，送到單片機某一路A/D轉換通道，經A/D轉換以后，所得到的結果即可用于電流調節(jié)器和系統(tǒng)的過流保護裝置。電流檢測電路如下圖所示。第二十五頁，共42頁。主功率(gōnglǜ)電路經過前面的探討，系統(tǒng)采用脈寬調制法來控制電機的端電壓。構成直流斬波器的開關器件過去用的較多的是普通晶閘管，它們本身沒有(méiyǒu)自關斷能力，因而限制了斬波器的性能;目前斬波器大都采用既能控制其導通又能控制其關斷的全控型器件，如功率晶體管(GTR)、可關斷晶閘管(GTO)、場效應管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等。因為電機，，所以主功率開關器件采用IR公司生產的快速MOSFET管IRF121，參數(shù)如表所示型號額定電壓（V）額定電流（A）最高耐溫(℃)內阻（導通）（Ω）電容（pF）最大電流（A）最大功率（W）IRF12160850.360032400表4.2IRF121參數(shù)表第二十六頁，共42頁。主功率(gōnglǜ)電路續(xù)流二極管選用快速恢復二極管，額定電流為3A，額定電壓(diànyā)為40V，恢復時間為10NS。對輸入端和輸出端接有感性元件時，如控制接觸器的線圈等，則在它們兩端并聯(lián)續(xù)流二極管（直流電路）和阻容吸收電路，以抑制電路斷開時產生的電弧對功率電路的影響。RC吸收回路的R值越大，線圈兩端的電壓(diànyā)越高，要考慮線圈的絕緣水平是否工作在安全區(qū)；R的值越小，線圈（內電阻）要承擔部分的磁能損耗，且回路總電阻值小，能量損耗就慢，電機去磁就較慢（因為回路電流在斷開電源時的大小是一樣的），當然，電容器的取值也致關重要，電容器能否吸收線圈中的磁能。這樣分析，電容只是在線圈工作過程中，起隔離直流（能減去吸收回路中R的損耗）作用，不會減輕線圈的損耗，使用二極管，能隔離R在線圈工作時的損耗。第二十七頁，共42頁。功率(gōnglǜ)驅動電路根據(jù)系統(tǒng)(xìtǒng)總體設計方案選用美國國際整流器公司最新開發(fā)的高性能集成六路輸出MOS門極驅動芯片IR2130作為六只開關功率管的驅動，IR2130的內部結構圖如下圖所示。第二十八頁，共42頁。IR2130的工作原理正常工作時，當外部電路不發(fā)生過電流，直通故障，且IR2130的工作電壓源不欠壓，以及脈沖處理電路和電平移位器PGLS輸出高壓側柵極驅動信號不發(fā)生欠壓情況時，則從封鎖邏輯CLEAR故障邏輯處理單元FAULT及欠電壓檢測器LVD和UVDR來的封鎖信號均無效。從脈沖形成部分來的六路脈沖信號，經三個輸入信號處理器，按真值表處理后，變?yōu)榱份敵雒}沖，其對應的驅動三路低電壓側功率MOS管的信號，經三路輸出驅動器放大后，直接送往被驅動功率器件的柵源極。而另外三路高壓側驅動信號、、先經集成于IR2130內部的三個脈沖處理和電平移位器PGLS中的自舉電路進行電位變換，變?yōu)槿冯娢粦腋〉尿寗用}沖，再經對應的三路輸出鎖存器鎖存，并經嚴格的驅動脈沖欠壓與否檢驗(jiǎnyàn)后，送到輸出驅動器進行功率放大，最后才被加到驅動的功率MOS器件的柵源極。第二十九頁，共42頁。IR2130與單片機和MOSFET的接口(jiēkǒu)驅動R2130可用來驅動工作在母電壓不高于的電路中的功率MOS門器件，其可輸出的最大正向峰值驅動電流為，而反向峰值驅動電流為。它內部設計有過流、過壓及欠壓保護、封鎖和指示網(wǎng)絡，使用戶可方便的用來保護被驅動的MOS門功率管，加之內部自舉技術的巧妙運用使其可用于高壓(gāoyā)系統(tǒng)，它還可對同一橋臂上下2個功率器件的門極驅動信導產生互鎖延時時間。它自身工作和電源電壓的范圍較寬()，在它的內部還設計有與被驅動的功率器件所通過的電流成線性關系的電流放大器，電路設計還保證了內部的3個通道的高壓(gāoyā)側驅動器和低壓側驅動器可單獨使用，亦可只用其內部的3個低壓側驅動器，并且輸入信號與TTL及COMS電平兼容[13][14]。功率驅動電路如圖所示。第三十頁，共42頁。過流保護(bǎohù)電路在永磁直流伺服電動機調速系統(tǒng)中，電機起動時，主回路會流過很大的起動電流，此外因控制回路、驅動回路等誤動作、誤配線等，會造成支路短路、輸出短路等故障，過電流流過功率變換器開關元件MOSFET，發(fā)生短路時，電流變化非?？?，元件要承受高電壓、大電流，這就要快速檢測過電流，在MOSFET還沒有損壞時自行關斷。過流保護環(huán)節(jié)分為兩級保護。第一級過流檢測與保護山驅動電路完成，采用集成驅動電路芯片IR2130，可實現(xiàn)對MOSFET的電流保護。過流檢測按驅動信號與集電極電壓之間的關系實現(xiàn)，當流過MOSFET的電流超過內部設定值時，驅動電路關斷MOSFET，同時(tóngshí)送出過流信號，使光隔器件導通，輸出低電平過流保護信號。第一級過流檢測與保護通過快速響應霍爾電流傳感器對直流側母線電流進行檢測，由支路短路、直接支路短路、輸出短路和接地短路等引起的過電流必能檢測出來，電路原理如圖所示。第三十一頁，共42頁。第三十二頁，共42頁。過壓、欠壓保護是針對電源異常、主回路電壓超過或低于一定數(shù)值時考慮的。通常系統(tǒng)輸入電源電壓允許波動的范圍一般是額定輸入電壓的士10%。通常情況下，主回路直流環(huán)節(jié)的電壓與輸入電壓保持固定關系。當輸入電源電壓過高，將使直流側電壓過高。過高的直流電壓對MOSFET的安全構成威脅，很可能超過MOSFET的最大耐一壓而將其擊穿，造成永久損壞。當輸入電壓過低時，雖小會對主回路元件構成直接威脅，但太低的輸入電壓很可能是控制回路工作不正常，而使系統(tǒng)紊亂，導致控制器輸出錯誤的觸發(fā)脈沖，造成主回路直通短路而燒毀(shāohuǐ)MOSFET，而且較低的輸入電壓也使系統(tǒng)的抗干擾能力下降。因此，有必要對系統(tǒng)的電壓進行保護。過壓、欠壓保護(bǎohù)電路圖4.11為本文介紹的直流伺服電動機系統(tǒng)的過壓保護(bǎohù)電路，參考電壓設為額定電壓的110％通過電阻對直流電源進行分壓采樣，與參考電壓進行比較，一旦發(fā)生過壓，則將故障信號送至單片機的不可屏蔽中斷引腳，封鎖功率開關的驅動信號[9]。增設一個同圖4.4.2的檢測電路，利用同相輸入，把基準電壓設為額定電壓的90％，即可實現(xiàn)欠壓保護(bǎohù)。第三十三頁，共42頁。鍵盤(jiànpán)與顯示電路鍵盤接口(jiēkǒu)電路表4.3鍵盤功能(gōngnéng)定義表按鍵S1S2S3S4功能啟動電機停止電機輸入轉速輸入確認按鍵S5S6S7～S16功能正反轉切換保留數(shù)字0～數(shù)字9第三十四頁，共42頁。

顯示電路

為了能實時顯示轉速，需設置(shèzhì)顯示電路。使用液晶顯示模塊顯然是沒有必要的。使用多個數(shù)碼管顯示又占用單片機太多I/O口，使用多位一體的數(shù)碼管是很好的解決方案。如下圖所示。LED的驅動器的選擇由于單片機P3口可以吸收較大的電流，所以把LED的段接在P3口，可以不加驅動電路。LED位驅動比較常用的芯片ULN2003A和ULN2803。ULN2003A是具有7個達林頓電路的集成芯片，ULN2803是8具有個達林頓電路的集成芯片。此種芯片集電極可以吸收最大的電流，耐壓為，能驅動常規(guī)的顯示器。但在我們的系統(tǒng)中，只要驅動4位LED，所以可以單獨選用一個三極管驅動一個顯示器位，三極管選用NPN型9015，它的驅動電流最大為，可以使每個LED有足夠的亮度。鍵盤接口電路如圖4.14所示。如果驅動三極管損壞使三極管的基極和發(fā)射極直接導通而同時(tóngshí)單片機又寫入低電平，則有可能因為電流過大而燒壞單片機的I/O口。因此，通常在驅動口串電阻，阻值約為幾十到幾百歐，本設計選用。第三十五頁，共42頁。顯示接口(jiēkǒu)電路第三十六頁，共42頁?；趩纹瑱C的調速系統(tǒng)軟件(xìtǒnɡruǎnjiàn)設計 無刷直流電機控制系統(tǒng)要想成功的完成其控制功能，硬件部分的設計與軟件部分的設計都是不可或缺的。本章根據(jù)無位置傳感器的無刷直流電機的控制系統(tǒng)的硬件設計方案，完成相應的軟件部分的設計。5.1程序設計思想 從設計要求出發(fā)，本次設計主要完成以下工作： （1）檢測鍵盤，從鍵盤接收電機起停、正反轉、控制速度命令，控制電機運轉，向顯示器傳送(chuánsònɡ)電機的實時轉速。若采用手動控制，檢測控制板的電機起停、正反轉、速度控制命令，控制電機運轉。 （2）完成傳感器信號檢測，并對檢測的傳感器信號進行譯碼，產生驅動功率全橋電路的信號邏輯，使電機運轉。根據(jù)獲得的電機轉速的設定值以及從傳感器信號測得的電機的實時轉速，用PID算法計算出電機的轉速控制量，從而調節(jié)電機的轉速，使電機的轉速跟隨轉速的設定值。

第三十七頁，共42頁。（3）根據(jù)轉速控制量和電機的實時轉速，計算SPWM算法的三角載波周期以及當前的第k個SPWM脈沖的占空比，從而產生SPWM信號調節(jié)電機的轉速。 （4）對電機的故障(過電流，低電壓)進行檢測，從而保護電機的運行。 為了便于程序的編寫和調試，系統(tǒng)軟件采用模塊化設計。系統(tǒng)軟件包括了主程序模塊、中斷(zhōngduàn)服務程序模塊及子程序模塊。第三十八頁，共42頁。 系統(tǒng)的主程序(chéngxù)主要作用是組織系統(tǒng)的整個流程，監(jiān)控系統(tǒng)的運行。在這部分程序(chéngxù)中它是通過控制人機交流來控制和顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)。具體說來就是操作人員可通過監(jiān)控程序(chéngxù)建成的人機間的橋梁---鍵盤，來對單片機發(fā)出控制命令，使微機完全按人的命令工作。微機也通過這個程序(chéngxù)來向操作人員顯示參數(shù)的標志，以便操作人員的了解運行的狀態(tài)。 系統(tǒng)主程序(chéngxù)主要完成初始化、鍵盤查詢及參數(shù)設置鍵功能處理、電機的起動和停止控制、速度的顯示等功能。主程序(chéngxù)流程圖如下：主程序第三十九頁，共42頁。

初始化程序(chéngxù)

。初始化程序主要完成單片機一些寄存器的初始化。開始先禁止所有的中斷，設置中斷屏蔽寄存器，允許CPU響應COMPI中斷，對A/D轉換進行初始化，選定A/D轉換通道以及A/D采樣、轉換的時間，并設定由EPA事件的發(fā)生來啟動A/D轉換，脈寬調制模塊(mókuài)PWM脈沖輸出的初始化。設置好中斷周期。初始化流程圖如下所示第四十頁，共42頁。以下(yǐxià)是系統(tǒng)初始程序代碼：CSEGAT2080NMAIN_START:DI；設置中斷LDSP,#0200H；設置堆棧，設置中斷屏蔽寄存器LDBINT_MASK,#04H；允