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基于DSP實現(xiàn)的步進(jìn)電機(jī)控制器的設(shè)計

作者: 時間:2009-05-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

引 言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/173733.htm

  (Digital Signal Processor)是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號處理運算的微處理器,其采用先進(jìn)的軟、硬件結(jié)構(gòu),其內(nèi)部的程序空間和數(shù)據(jù)空間分開,可以同時訪問指令和數(shù)據(jù),并且具有事件模塊管理功能及快速的中斷處理功能,其以高性能及日趨低價位的特點,越來越廣泛地應(yīng)用于信息處理、控制系統(tǒng)中。TMS320LF2407芯片作為一款定點尤為適合于控制系統(tǒng),其所包含的,可以極為方便的數(shù)字化控制。是數(shù)字控制系統(tǒng)的一種常見的執(zhí)行元件,其接收數(shù)字控制信號(電脈沖信號),并轉(zhuǎn)換成與之相對應(yīng)的角位移或直線位移。具有開環(huán)控制無累計誤差的優(yōu)點,控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,因而得到了廣泛的應(yīng)用。本文所介紹的是一種TMS320LF2407電機(jī)控制系統(tǒng)的。

1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

  整個系統(tǒng)分為五個部分組成:中央TMS320LF2407,,光電編碼器,鍵盤及液晶顯示部分,以及整個系統(tǒng)的外圍電源電路及看門狗復(fù)位電路組成,如圖1所示。在這個系統(tǒng)中,由鍵盤設(shè)定給定轉(zhuǎn)速(位置),通過中央TMS320LF2407來產(chǎn)生脈沖信號來控制的轉(zhuǎn)速(位置),可以采用光電編碼器對的轉(zhuǎn)速(位置)進(jìn)行采樣檢測閉環(huán)控制,也可以采用開環(huán)控制無需轉(zhuǎn)速(位置)信號,以上過程中的多個變量、參數(shù)可以在液晶顯示屏上得到直觀地反映。整個硬件結(jié)構(gòu)簡單直觀,中央控制器TMS320LF2407還剩余豐富的I/O及中斷資源,在此基礎(chǔ)上具有一定的擴(kuò)展空間。

圖1 硬件原理方框圖

  本設(shè)計采用的是55BF03型三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī),其接收數(shù)字控制信號(電脈沖信號),并轉(zhuǎn)換成與之相對應(yīng)的角位移或直線位移。此設(shè)計是用中央控制器TMS320LF2407產(chǎn)生的環(huán)形脈沖信號經(jīng)過信號分配以及功率放大傳送給步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的角位置或直線位移控制,所以此步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計由以下幾部分組成,脈沖信號,信號分配,功率放大,步進(jìn)電機(jī)及負(fù)載,如下圖2所示。在這個設(shè)計中對力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面的考慮,在這里設(shè)計成產(chǎn)生一個三相六拍信號來進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)的控制,通電順序為A-AB-B-BC-C-CA,步距角為1.5°,功率放大采用的是典型的單壓方式。

圖2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方框圖

  光電編碼器的選擇,可以選擇增量式編碼器或絕對值編碼器,前者適用于速度檢測,后者適用于位置檢測。編碼器的A、B信號與正交解碼脈沖單元QEP相對應(yīng)的引腳連接,可以檢測出步進(jìn)電機(jī)的速度(位置),并且能夠判斷出步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。

  在顯示方面,由于液晶顯示器(LCD)點陣式或圖形式不僅可以顯示字符、數(shù)字,還可以顯示各種圖形、曲線和漢字,并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動、動畫、閃爍、文本顯示等功能,功耗小、體積小、質(zhì)量輕、超薄等諸多其它顯示器無法比擬的優(yōu)點,用途十分廣泛。本系統(tǒng)設(shè)計中用到的是HY-12864圖形液晶顯示器,它內(nèi)置兩塊HD61202液晶顯示控制驅(qū)動器,此屏幕的最大顯示范圍為128*64。HY-12864引出的以下控制信號:讀寫信號(R/W)、數(shù)據(jù)或指令信號(RS)、左、右屏片選信號(CS1、CS2)、使能信號(E)及數(shù)據(jù)總線(DB0――DB7),由TMS320LF2407的I/O口直接控制,連接原理圖如下圖3所示。


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