基于arm_cortex-m3控制器的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究.doc
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基于arm_cortex-m3控制器的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究,55頁(yè)共計(jì)23535字摘要近年來(lái)，直流電機(jī)做為通用驅(qū)動(dòng)器件廣泛應(yīng)用于光電系統(tǒng)中。它具有啟動(dòng)快、制動(dòng)及時(shí)、可在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，常用于光電調(diào)制、變焦調(diào)焦、掃描機(jī)構(gòu)等光電領(lǐng)域。arm既是英國(guó)全球著名的32位嵌入式risc芯片內(nèi)核的設(shè)計(jì)公司，也是arm的產(chǎn)品商標(biāo)，其產(chǎn)品arm嵌入式內(nèi)核已被全球各大芯片廠商采用，基于 ...
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55頁(yè)共計(jì)23535字
摘 要
近年來(lái)，直流電機(jī)做為通用驅(qū)動(dòng)器件廣泛應(yīng)用于光電系統(tǒng)中。它具有啟動(dòng)快、制動(dòng)及時(shí)、可在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，常用于光電調(diào)制、變焦調(diào)焦、掃描機(jī)構(gòu)等光電領(lǐng)域。
ARM既是英國(guó)全球著名的32位嵌入式RISC芯片內(nèi)核的設(shè)計(jì)公司，也是ARM的產(chǎn)品商標(biāo)，其產(chǎn)品ARM嵌入式內(nèi)核已被全球各大芯片廠商采用，基于 ARM的開(kāi)發(fā)技術(shù)席卷了全球嵌入式市場(chǎng)，已成為嵌入式系統(tǒng)主流技術(shù)之一。最新發(fā)布的Cortex-M3處理器尤為適用于高性能、極其低成本需求的嵌入式應(yīng)用，如：微控制器、汽車系統(tǒng)、大型家用電器、網(wǎng)絡(luò)裝置等。本文即在上述背景的情況下，提出了一個(gè)基于ARM Cortex M3控制器的直流電機(jī)控制系統(tǒng)。
在直流電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方面，電路以ARM Cortex M3最小系統(tǒng)為核心，主要包括PWM控制輸出模塊，基于PCF8576芯片的顯示模塊，基于FT2232芯片的USB轉(zhuǎn)JTAG口模塊，LMD18200驅(qū)動(dòng)模塊。在軟件設(shè)計(jì)方面，充分利用Luminary公司提供的ARM Cotex M3驅(qū)動(dòng)庫(kù)，采用十分簡(jiǎn)易的方法對(duì)Cortex進(jìn)行編程，以控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。最后對(duì)ARM進(jìn)行了軟件與硬件結(jié)合的綜合測(cè)試。
該控制系統(tǒng)的研制為直流電機(jī)在高精度光電技術(shù)的應(yīng)用提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性，系統(tǒng)的各項(xiàng)功能及控制精度滿足設(shè)計(jì)要求。
目錄
摘 要 1
Abstract 2
目錄 3
第1章 引 言 5
1.1應(yīng)用背景 5
1.1.1無(wú)刷電機(jī)的發(fā)展 5
1.1.2微控制器的發(fā)展 6
1.2 無(wú)刷直流電機(jī)的介紹 8
1.2.1無(wú)刷直流電機(jī)特點(diǎn) 9
1.2.2無(wú)刷直流電機(jī)應(yīng)用 9
1.3 直流電機(jī)控制器的介紹 12
1.3.1 直流電機(jī)控制器的分類 12
1.3.2 ARM的分類 13
1.3.3 ARM的應(yīng)用 14
第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 16
2.1 方案論證 16
2.2 核心部件選型 17
2.2.1 Luminary ARM Cortex M3 17
2.2.2 功率控制器件LMD18200 18
2.2.3 顯示驅(qū)動(dòng)芯片PCF8576 20
2.2.4 USB轉(zhuǎn)JATG口芯片F(xiàn)T2232 21
2.3 硬件框架圖與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 22
2.4 軟件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 24
2.5 系統(tǒng)總體方案定型 25
2.6 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 25
第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 26
3.1 硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介 26
3.2 ARM Cortex最小系統(tǒng) 27
3.3 LMD18200驅(qū)動(dòng)模塊 29
3.4 PCF8576顯示模塊 33
3.5 FT2232 USB轉(zhuǎn)JTAG和串口模塊 36
第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 39
4.1 ARM Cortex M3軟件開(kāi)發(fā)概述 39
4.2 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介 39
4.3 系統(tǒng)軟件流程圖 40
4.3.1概述 40
4.3.2主程序設(shè)計(jì)及流程圖 40
4.3.3中斷程序設(shè)計(jì)及流程圖 46
第5章 系統(tǒng)調(diào)試 49
5.1 檢查PCB電路板 49
5.2 焊接基本元件 50
5.3 分模塊調(diào)試系統(tǒng) 50
第6章 總結(jié)與展望 52
6.1總結(jié) 52
6.2技術(shù)展望 52
致謝 54
參考文獻(xiàn) 55
關(guān)鍵詞：ARM Cortex M3；PWM；LMD18200驅(qū)動(dòng)模塊；Faulhaber2342直流電機(jī)；FT2232；USB轉(zhuǎn)JTAG； PCF8576；背極接法；
參考文獻(xiàn)
[1] 曲家騏．展望21 世紀(jì)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)．微特電機(jī)，1999，（4）：8－10
[2] 鄭吉，王學(xué)普．無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)綜述[J]．微特電機(jī)，2002，（3）：11－13
[3] 冀溥，宋偉，楊玉波．永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用概況．電機(jī)技術(shù)，2003，（4）：32－36
[4] 張?。绷鳠o(wú)刷電機(jī)原理及應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996．5－10
[5] 貢俊，陸國(guó)林．無(wú)刷直流電機(jī)在工業(yè)上的應(yīng)用和發(fā)展．微特電機(jī)，2000，（5）：23－25
[6] 杜坤梅，李鐵才編著．電機(jī)控制技術(shù)．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社（修訂版），2002．43－54
[7] Hong-xing Wu, Shu-kang Cheng, Shu-mei cui. A Controller of Brushless DC Motor for Electric Vehicle.
IEEE Transactions on magnetics, 2005, 41(1): 509－513
[8] 韓安太，劉峙飛，黃海．DSP 控制器原理及其在運(yùn)動(dòng)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社，
2003．347－348
[9] 孫艷霞．無(wú)刷直流電機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)．大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，21（1）：39－42
[10] 湯蘊(yùn)璆，史乃．電機(jī)學(xué)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001．69－70
[11] Bon-Ho Bae, Nitin Patel, Steven Schulz. New Field Weakening Technique for High Saliency Interior
Permanent Magnet Motor. IEEE Transactions on Power Electronics, July 2003: 898-901
[12] 廖無(wú)限，劉天磊．無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究．株洲工學(xué)院學(xué)報(bào)．2005，19（1）：15－19
[13] 王曉明，王玲．電動(dòng)機(jī)的DSP 控制．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004．229－235
[14] Evans P.D, BrownD. Simulation of brushless DC drives[C]. IEEE Proceedings, Electric Power
Applications, 2003, 137(5): 299-308
摘 要
近年來(lái)，直流電機(jī)做為通用驅(qū)動(dòng)器件廣泛應(yīng)用于光電系統(tǒng)中。它具有啟動(dòng)快、制動(dòng)及時(shí)、可在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，常用于光電調(diào)制、變焦調(diào)焦、掃描機(jī)構(gòu)等光電領(lǐng)域。
ARM既是英國(guó)全球著名的32位嵌入式RISC芯片內(nèi)核的設(shè)計(jì)公司，也是ARM的產(chǎn)品商標(biāo)，其產(chǎn)品ARM嵌入式內(nèi)核已被全球各大芯片廠商采用，基于 ARM的開(kāi)發(fā)技術(shù)席卷了全球嵌入式市場(chǎng)，已成為嵌入式系統(tǒng)主流技術(shù)之一。最新發(fā)布的Cortex-M3處理器尤為適用于高性能、極其低成本需求的嵌入式應(yīng)用，如：微控制器、汽車系統(tǒng)、大型家用電器、網(wǎng)絡(luò)裝置等。本文即在上述背景的情況下，提出了一個(gè)基于ARM Cortex M3控制器的直流電機(jī)控制系統(tǒng)。
在直流電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方面，電路以ARM Cortex M3最小系統(tǒng)為核心，主要包括PWM控制輸出模塊，基于PCF8576芯片的顯示模塊，基于FT2232芯片的USB轉(zhuǎn)JTAG口模塊，LMD18200驅(qū)動(dòng)模塊。在軟件設(shè)計(jì)方面，充分利用Luminary公司提供的ARM Cotex M3驅(qū)動(dòng)庫(kù)，采用十分簡(jiǎn)易的方法對(duì)Cortex進(jìn)行編程，以控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。最后對(duì)ARM進(jìn)行了軟件與硬件結(jié)合的綜合測(cè)試。
該控制系統(tǒng)的研制為直流電機(jī)在高精度光電技術(shù)的應(yīng)用提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性，系統(tǒng)的各項(xiàng)功能及控制精度滿足設(shè)計(jì)要求。
目錄
摘 要 1
Abstract 2
目錄 3
第1章 引 言 5
1.1應(yīng)用背景 5
1.1.1無(wú)刷電機(jī)的發(fā)展 5
1.1.2微控制器的發(fā)展 6
1.2 無(wú)刷直流電機(jī)的介紹 8
1.2.1無(wú)刷直流電機(jī)特點(diǎn) 9
1.2.2無(wú)刷直流電機(jī)應(yīng)用 9
1.3 直流電機(jī)控制器的介紹 12
1.3.1 直流電機(jī)控制器的分類 12
1.3.2 ARM的分類 13
1.3.3 ARM的應(yīng)用 14
第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 16
2.1 方案論證 16
2.2 核心部件選型 17
2.2.1 Luminary ARM Cortex M3 17
2.2.2 功率控制器件LMD18200 18
2.2.3 顯示驅(qū)動(dòng)芯片PCF8576 20
2.2.4 USB轉(zhuǎn)JATG口芯片F(xiàn)T2232 21
2.3 硬件框架圖與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 22
2.4 軟件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 24
2.5 系統(tǒng)總體方案定型 25
2.6 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 25
第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 26
3.1 硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介 26
3.2 ARM Cortex最小系統(tǒng) 27
3.3 LMD18200驅(qū)動(dòng)模塊 29
3.4 PCF8576顯示模塊 33
3.5 FT2232 USB轉(zhuǎn)JTAG和串口模塊 36
第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 39
4.1 ARM Cortex M3軟件開(kāi)發(fā)概述 39
4.2 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介 39
4.3 系統(tǒng)軟件流程圖 40
4.3.1概述 40
4.3.2主程序設(shè)計(jì)及流程圖 40
4.3.3中斷程序設(shè)計(jì)及流程圖 46
第5章 系統(tǒng)調(diào)試 49
5.1 檢查PCB電路板 49
5.2 焊接基本元件 50
5.3 分模塊調(diào)試系統(tǒng) 50
第6章 總結(jié)與展望 52
6.1總結(jié) 52
6.2技術(shù)展望 52
致謝 54
參考文獻(xiàn) 55
關(guān)鍵詞：ARM Cortex M3；PWM；LMD18200驅(qū)動(dòng)模塊；Faulhaber2342直流電機(jī)；FT2232；USB轉(zhuǎn)JTAG； PCF8576；背極接法；
參考文獻(xiàn)
[1] 曲家騏．展望21 世紀(jì)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)．微特電機(jī)，1999，（4）：8－10
[2] 鄭吉，王學(xué)普．無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)綜述[J]．微特電機(jī)，2002，（3）：11－13
[3] 冀溥，宋偉，楊玉波．永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用概況．電機(jī)技術(shù)，2003，（4）：32－36
[4] 張?。绷鳠o(wú)刷電機(jī)原理及應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996．5－10
[5] 貢俊，陸國(guó)林．無(wú)刷直流電機(jī)在工業(yè)上的應(yīng)用和發(fā)展．微特電機(jī)，2000，（5）：23－25
[6] 杜坤梅，李鐵才編著．電機(jī)控制技術(shù)．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社（修訂版），2002．43－54
[7] Hong-xing Wu, Shu-kang Cheng, Shu-mei cui. A Controller of Brushless DC Motor for Electric Vehicle.
IEEE Transactions on magnetics, 2005, 41(1): 509－513
[8] 韓安太，劉峙飛，黃海．DSP 控制器原理及其在運(yùn)動(dòng)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社，
2003．347－348
[9] 孫艷霞．無(wú)刷直流電機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)．大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，21（1）：39－42
[10] 湯蘊(yùn)璆，史乃．電機(jī)學(xué)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001．69－70
[11] Bon-Ho Bae, Nitin Patel, Steven Schulz. New Field Weakening Technique for High Saliency Interior
Permanent Magnet Motor. IEEE Transactions on Power Electronics, July 2003: 898-901
[12] 廖無(wú)限，劉天磊．無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究．株洲工學(xué)院學(xué)報(bào)．2005，19（1）：15－19
[13] 王曉明，王玲．電動(dòng)機(jī)的DSP 控制．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004．229－235
[14] Evans P.D, BrownD. Simulation of brushless DC drives[C]. IEEE Proceedings, Electric Power
Applications, 2003, 137(5): 299-308
