嵌入式电机转动控制实验..

《嵌入式系统设计与实例开发》（2011-2012学年第2学期）

实

验

报

告

实验五电机转动控制实验----c语言实现方法

电机转动控制实验—C语言实现方法

一、实验目的

1．熟悉ARM本身自带的六路即三对PWM，掌握相应寄存器的配置。

2．编程实现ARM系统的PWM输出和I/O输出，前者用于控制直流电机，后者用于控制步进电机。

3．了解直流电机和步进电机的工作原理，学会用软件的方法实现步进电机的脉冲分配，即用软件的方法代替硬件的脉冲分配器。

4．掌握带有PWM和I/O的CPU编程实现其相应功能的主要方法。

二、实验内容

学习步进电机和直流电机的工作原理，了解实现两个电机转动对于系统的软件和硬件要求。学习ARM知识，掌握PWM的生成方法，同时也要掌握I/O的控制方法。

1．编程实现ARM芯片的一对PWM输出用于控制直流电机的转动，通过A/D旋钮控制其正反转及转速。

2．编程实现ARM的四路I/O通道实现环形脉冲分配用于控制步进电机的转动，通过A/D 旋钮转角控制步进电机的转角。

3．通过超级终端来控制直流电机与步进电机的切换。

三、预备知识

1、用ARM SDT 2.5或ADS1.2集成开发环境，编写和调试程序的基本过程。

2、ARM应用程序的框架结构。

3、会使用Source Insight 3 编辑C语言源程序。

4、掌握通过ARM自带的A/D转换器的使用。

5、了解直流电机的基本原理。

6、了解步进电机的基本原理，掌握环形脉冲分配的方法。

四、实验设备及工具

硬件：ARM嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上。

软件：PC机操作系统win98、Win2000或WinXP、ARM SDT 2.51或ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。

五、实验原理

1．直流电机

1）直流电动机的PWM电路原理

晶体管的导通时间也被称为导通角а，若改变调制晶体管的开与关的时间，也就是说通过改变导通角а的大小，如图2-22所示，来改变加在负载上的平均电压的大小，以实现对电动机的变速控制，称为脉宽调制 (PWM)变速控制。在PWM变速控制中，系统采用直流电源，放大器的频率是固定，变速控制通过调节脉宽来实现。

构成PWM的功率转换电路或者采用"H"桥式驱动，或者采用 "T"式驱动。由于"T"式电路要求双电源供电，而且功率晶体管承受的反向电压为电源电压的两倍。因此只适用于小功率低电压的电动机系统。而"H"桥式驱动电路只需一个电源，功率晶体管的耐压相对要求也低些，所以应用得较广泛，尤其用在耐高压的电动机系统中。

图2-22 脉宽调制 (PWM)变速原理

2）直流电动机的PWM等效电路

如图2-23所示，是一个直流电动机的PWM控制电路的等效电路。在这个等效电路中，传送到负载 (电动机)上的功率值决定于开关频率、导通角度及负载电感的大小。

开关频率的大小主要和所用功率器件的种类有关，对于双极结型晶体管(GTR)，一般为lkHz至5kHz，小功率时(100W，5A以下)可以取高些，这决定于晶体管的特性。对于绝缘栅双极晶体管(IGBT)，一般为5kHz至l2kHz；对于场效应晶体管(MOSFET)，频率可高达2OkHz。另外，开关频率还和电动机电感有关，电感小的应该取得高些。

a) 等效电路 b) PWM电路中电流和电压波讨论

图2-23 直流电机PWM控制

当接通电源时，电动机两端加上电压UP，电动机储能，电流增加，当电源中断时，电枢电感所储的能量通过续流二极管VD继续流动，而储藏的能量呈下降的趋势。

除功率值以外，电枢电流的脉动量也与电动机的转速无关，仅与开关周期、正向导通时间及电机的电磁时间常数有关。

3）直流电动机PWM电路举例

图2-24为直流电动机PWM电路的一个例子。它属于"H"桥式双极模式PWM电路。

图2-24 直流电动机PWM电路举例

电路主要由四部分组成，即三角波形成电路、脉宽调制电路、信号延迟及信号分配电路和功率电路。电路中各点波形如图2-25所示。其中信号延迟电路是为了防止"共态直通"而设置的。一般延迟时间调整在(10~30)ps之内，根据晶体管特性而定。其原理简单叙述如下：功率电路主要由四个功率晶体管和四个续流二极管组成。四个功率晶体管分为两组，V1与V4、V2与V3分别为一组，同一组的晶体管同时导通，同时关断。基极的驱动信号Ub1 = Ub2，Ub3=Ub4。其工作过程为：

●在t1’—t2 期间， Ub1> 0与Ub4 > 0，V1与V4导通，V2与V3截止，电枢电流

沿回路l流通。

●在t2—T+ t1’期间，Ub1< 0与Ub4 < 0，V1与V4截止， Ub2 > 0 与U b 3> 0

但此时由于电枢电感储藏着能量，将维持电流在原来的方向上流动，此时电流沿回

路2流通；经过跨接于V2与V3上的续流二极管VD4、VD5。受二极管正向压降的

限制，V2与V3不能导通。

●T+ t1’之后，重复前面的过程。

●反向运转时，具有相似的过程。

图2-25 PWM电路中各点波形

4）开发平台中直流电机驱动的实现

开发板中的直流电机的驱动部分如图2-24所示；由于S3C44B0X芯片自带六路3对PWM 定时器，所以控制部分省去了三角波产生电路、脉冲调制电路和PWM信号延迟及信号分配电路，取而代之的是S3C44B0X芯片的定时器0、1组成的双极性PWM发生器。

PWM发生器用到的寄存器主要有以下几个：

（1）TCFG0寄存器。

（2）TCFG1寄存器。

（3）TCON寄存器。

（4）TCNTB0& TCMPB0寄存器。

（5）TCNTO0寄存器，其地址和位描述如表2-38和2-39所示。

2．步进电机

1）步进电机概述

步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，它实际上是一种单相或多相同步电动机。单相步进电动机有单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。多相步进电动机有多相方波脉冲驱动，用途很广。使用多相步进电动机时，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号，在经功率放大后分别送入步进电动机各相绕组。每输入一个脉冲到脉冲分配器，电动机各相的通电状态就发生变化，转子会转过一定的角度（称为步距角）。正常情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接收数字量的输入，所以特别适合于微机控制。

2）步进电机的种类

目前常用的步进电机有三类：

● 反应式步进电动机（VR ）。它的结构简单，生产成本低，步距角可以做的相当小，

但动态性能相对较差。 ● 永磁式步进电动机（PM ）。它的出力大，动态性能好；但步距角一般比较大。 ● 混合步进电动机（HB ）。它综合了反应式和永磁式两者的优点，步距角小，出力大，

动态性能好，是性能较好的一类步进电动机。 3）步进电机的工作原理

现以反应式三相步进电机为例说明其工作原理。定子铁心上有六个形状相同的大齿，相邻两个大齿之间的夹角为60度。每个大齿上都套有一个线圈，径向相对的两个线圈串联起来成为一相绕组。各个大齿的内表面上又有若干个均匀分布的小齿。转子是一个圆柱形铁心，外表面上圆周方向均匀的布满了小齿。转子小齿的齿距是和定子相同的。设计时应使转子齿数能被二整除。但某一相绕组通电，而转子可自由旋转时，该相两个大齿下的各个小齿将吸引相近的转子小齿，使电动机转动到转子小齿与该相定子小齿对齐的位置，而其它两相的各个大齿下的小齿必定和转子的小齿分别错开正负1/3的齿距，形成“齿错位”，从而形成电磁引力使电动机连续的转动下去。

和反应式步进电动机不同，永磁式步进电动机的绕组电流要求正，反向流动，故驱动电路一般要做成双极性驱动。混合式步进电动机的绕组电流也要求正，反向流动，故驱动电路通常也要做成双极性。

4）开发板中步进电机控制的实现

本开发板中使用的步进电机为四相步进电机。转子小齿数为64。

系统中采用四路I/O 进行并行控制，ARM 控制器直接发出多相脉冲信号，在通过功率放大后，进入步进电机的各相绕组。这样就不再需要脉冲分配器。脉冲分配器的功能可以由纯软件的方法实现。

图2-26 四相步进电机在开发板中的接法

四相步距电机的控制方法有四相单四拍，四相单、双八拍和四相双四拍三种控制方式。步距角的计算公式为：

θb ＝

k

mCZ

360 （式2-1）

其中：m 为相数，孔制方法是四相单四拍和四相双四拍时C 为1，控制方法是四相单、双八拍时C 为2，Zk 为转子小齿数。

本系统中采用的是四相单、双八拍控制方法，所以步距角为360°/512。但步进电机经过一个1/8的减速器引出，实际的步距角应为360°/512/8。

UP-NETARM300开发平台中使用EXI/O 的高四位控制四相步进电机的四个相。按照四相单、双八拍控制方法，电机正转时的控制顺序为A →AB →B →BC →C →CD →D →DA 。EXI/O 的高四位的值参见表2-40。

表2-40 电机正转时，EXI/O 的高四位的值

反转时，只要将控制信号按相反的顺序给出即可。

可以通过宏SETEXIOBITMASK(bit,mask)（EXIO.h）来设置扩展I/O口，其中mask参数为0xf0。

六、实验步骤

1．新建工程，将“Exp6电机转动控制实验”中的文件添加到工程。

2．编写直流电机初始化函数（MotorCtrl.c），其流程图如图2-27所示。

图2-27 直流电机初始化数

MotorCtrl.c:

#include "..\startup\44b.h"

#include "MotorCtrl.h"

#define MOTOR_SEVER_FRE 1000 //20kHz

#define MOTOR_CONT (MCLK/2/2/MOTOR_SEVER_FRE)

#define MOTOR_MID (MOTOR_CONT/2)

void init_MotorPort()

{

//Dead Zone=24, PreScalero1=2;

rTCFG0=(0<<24)|2;

//divider timer0=1/2;

rTCFG1=0;

rTCNTB0= MOTOR_CONT;

rTCMPB0= MOTOR_MID;

rTCON=0x2; //update mode for TCNTB0 and TCMPB0.

rTCON=0x19; //timer0 = auto reload, start. Dead Zone }

void SetPWM(int value)

{

rTCMPB0= MOTOR_MID+value;

}

3．控制直流电机的程序流程如图2-28所示。

图2-28 控制直流电机程序流程图

4．控制步进电机的程序流程如图2-29所示。

Main.c：

#include"uhal.h"

#include "44b.h"

#include"myuart.h"

#include"motorctrl.h"

#include"exio.h"

#include "option.h"

#include

#pragma import(__use_no_semihosting_swi) // ensure no functions that use semihosting

#define MOTOR_SEVER_FRE 1000 //20kHz

#define MOTOR_CONT (MCLK/2/2/MOTOR_SEVER_FRE)

#define MOTOR_MID (MOTOR_CONT/2)

#define ADCCON_FLAG 0x40

#define ADCCON_SLEEP 0x20

#define ADCCON_ADIN0 (0x0<<2)

#define ADCCON_ADIN1 (0x1<<2)

#define ADCCON_ADIN2 (0x2<<2)

#define ADCCON_ADIN3 (0x3<<2)

#define ADCCON_ADIN4 (0x4<<2)

#define ADCCON_ADIN5 (0x5<<2)

#define ADCCON_ADIN6 (0x6<<2)

#define ADCCON_ADIN7 (0x7<<2)

#define ADCCON_READ_START 0x2

#define ADCCON_ENABLE_START 0x1

void init_ADdevice()

{//初始化

rADCPSR=20;

rADCCON=ADCCON_SLEEP;

}

int GetADresult(int channel)

{

rADCCON=(channel<<2)|ADCCON_ENABLE_START;

Delay(10);

while(!(rADCCON&ADCCON_FLAG));//转换结束

return rADCDAT;//返回采样值

}

int main(void)

{

int i,j,ADData,lastADData,count=0;

char Revdata[10];

//////////////A, AB, B, BC, C CD, D, DA

int stepdata[]={0x10,0x30,0x20,0x60,0x40,0xc0,0x80,0x90};

ARMTargetInit(); //开发版初始化

init_MotorPort();

init_ADdevice();

for(;;)

{

begin:

Uart_Printf("\nBegin control DC motor.\t\tPress any key to control step motor.\n");

for(;;)

{

ADData=GetADresult(0);

Delay(10);

SetPWM((ADData-512)*MOTOR_CONT/1024);

Delay(10);

if((rUTRSTAT0 & 0x1)) //有输入，则跳出

{

*Revdata=RdURXH0();

goto next;

}

}

next:

SetPWM(0);

Uart_Printf("\nBegin control step motor.\tPress any key to control DC motor.\n");

lastADData=GetADresult(0);

Delay(10);

for(;;)

{

loop: if((rUTRSTAT0 & 0x1)) //有输入，则返回

{

*Revdata=RdURXH0();

goto begin;

}

Delay(10);

ADData=GetADresult(0);

if(abs(lastADData-ADData)<20)

goto loop;

Delay(10);

count=-(ADData-lastADData)*3;

//(ADData-lastADData)*270/1024为ad旋钮转过的角度，360/512为步距角，

//由于接了1/8减速器，两者之商再乘以8为步进电机相应转过的角度

if(count>=0)

{//转角大于零

for(j=0;j

{

for(i=0;i<=7;i++)

{

SETEXIOBITMASK(stepdata[i], 0xf0);

Delay(200);

}

}

}

else

{//转角小于零

count=-count;

for(j=0;j

{

for(i=7;i>=0;i--)

{

SETEXIOBITMASK(stepdata[i], 0xf0);

Delay(200);

}

}

}

lastADData=ADData;

}

}

return 0;

}

图2-29 控制步进电机的程序流程图

七、实验总结

实验中，我了解了ARM本身自带的六路即三对PWM和相应寄存器配置的相关知识。更是加深了对于直流电机和步进电机的工作原理的了解，学会用软件的方法实现步进电机的脉冲分配，掌握了带有PWM和I/O的CPU编程实现其相应功能的主要方法。

实验三PLC步进电机控制实验

实验三 PLC步进电机控制实验 一、实验目的 1、掌握步进电机工作原理； 2、用PLC构成五相步进电机控制系统。 二、实验要求 1、通过实验，加深并验证学过的理论知识，掌握实验的基本方法和实验原理； 2、正确使用仪器设备； 3、认真观察仪器设备的运动方式，独立编写控制程序并进行操作。 4、学生在实验过程中，应学会独立思考，应用所学专业理论知识分析和解决实验中遇到的具体问题； 三、实验原理 步进电机工作原理 步进电机按工作原理可分为电磁式、磁阻式、永磁式、混合式四类。其中混合式步进电机从定子或转子的导磁体来看，它如反应式步进电机，所不同的是它的转子上置有磁钢，反应式转子则无磁钢。从它的磁路内含有永久磁钢这一点来说，又可以说它是永磁式，但因其结构不同，使其作用原理及性能方面，都与永磁式步进电机有明显区别。它好像是反应式和永磁式的结合，所以常称为混合式。混合式步进电机具有驱动电流小，效率高，过载能力强、控制精度高等特点，是目前市面上应用最为广泛的一种步进电机。 四、实验所用仪器 1、三菱FX1N-60MR一台； 2、计算机一台； 五、实验步骤和方法 1、熟悉编程环境，输入所编制的程序； 2、接通实验箱电源、串口通讯线； 3、将程序下载至PLC并运行。 六、实验注意事项 经指导教师检查同意后，方可接通电源进行实验操作。 七、实验预习要求 1、预习PLC编程环境，上机前预先将控制程序编制完成； 2、预习步进电机工作原理。 八、实验报告要求 实验报告的主要内容 1、实验目的 2、实验所用仪器 3、实验原理方法简要说明 4、程序清单。

实验报告册样式

实验步骤： 1、熟悉编程环境，编制程序；

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《嵌入式系统设计与实例开发》（2011-2012学年第2学期） 实 验 报 告 实验五电机转动控制实验----c语言实现方法

电机转动控制实验—C语言实现方法 一、实验目的 1．熟悉ARM本身自带的六路即三对PWM，掌握相应寄存器的配置。 2．编程实现ARM系统的PWM输出和I/O输出，前者用于控制直流电机，后者用于控制步进电机。 3．了解直流电机和步进电机的工作原理，学会用软件的方法实现步进电机的脉冲分配，即用软件的方法代替硬件的脉冲分配器。 4．掌握带有PWM和I/O的CPU编程实现其相应功能的主要方法。 二、实验内容 学习步进电机和直流电机的工作原理，了解实现两个电机转动对于系统的软件和硬件要求。学习ARM知识，掌握PWM的生成方法，同时也要掌握I/O的控制方法。 1．编程实现ARM芯片的一对PWM输出用于控制直流电机的转动，通过A/D旋钮控制其正反转及转速。 2．编程实现ARM的四路I/O通道实现环形脉冲分配用于控制步进电机的转动，通过A/D 旋钮转角控制步进电机的转角。 3．通过超级终端来控制直流电机与步进电机的切换。 三、预备知识 1、用ARM SDT 2.5或ADS1.2集成开发环境，编写和调试程序的基本过程。 2、ARM应用程序的框架结构。 3、会使用Source Insight 3 编辑C语言源程序。 4、掌握通过ARM自带的A/D转换器的使用。 5、了解直流电机的基本原理。 6、了解步进电机的基本原理，掌握环形脉冲分配的方法。 四、实验设备及工具 硬件：ARM嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上。 软件：PC机操作系统win98、Win2000或WinXP、ARM SDT 2.51或ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。 五、实验原理 1．直流电机 1）直流电动机的PWM电路原理 晶体管的导通时间也被称为导通角а，若改变调制晶体管的开与关的时间，也就是说通过改变导通角а的大小，如图2-22所示，来改变加在负载上的平均电压的大小，以实现对电动机的变速控制，称为脉宽调制 (PWM)变速控制。在PWM变速控制中，系统采用直流电源，放大器的频率是固定，变速控制通过调节脉宽来实现。 构成PWM的功率转换电路或者采用"H"桥式驱动，或者采用 "T"式驱动。由于"T"式电路要求双电源供电，而且功率晶体管承受的反向电压为电源电压的两倍。因此只适用于小功率低电压的电动机系统。而"H"桥式驱动电路只需一个电源，功率晶体管的耐压相对要求也低些，所以应用得较广泛，尤其用在耐高压的电动机系统中。

DDSZ-1型电机及电气技术实验指南(doc 13页)(正式版)

DDSZ-1型电机及电气技术实验指导书 1 认识实验 一、实验目的 1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。 2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。 二、预习要点 1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。 2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接会产生什么严重后果? 3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果? 4、直流电动机调速及改变转向的方法。 三、实验项目 1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正直流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。 2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。 四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序 1 2、控制屏上挂件排列顺序 D31、D42、D51、D31、D44

五、实验说明及操作步骤 1、由实验指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法， 讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。 2、用伏安法测电枢的直流电阻 图2-1 测电枢绕组直流电阻接线图 （1）按图2-1接线，电阻R 用D44上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。A 表选用D31上的直流安培表。开关S 选用D51挂箱上的双刀双掷开关。 （2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V 。调节R 使电枢电流达到0.2A （如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I 。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U 、I 三组数据列于表2-1中。 （3）增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A ，用同样方法测取六组数据列于表2-1中。 取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值 表中： )(3 13323133a a a a R R R R ++= （4）计算基准工作温度时的电枢电阻 由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值： 式中R aref ——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。（Ω）。 R a ——电枢绕组的实际冷态电阻。（Ω）。 θref ——基准工作温度，对于E 级绝缘为75 ℃。 )(311312111a a a a R R R R ++=)(312322212a a a a R R R R ++=) (1321a a a a R R R R ++=a ref a aref R R θ θ++=235235

步进电机的控制实验报告

步进电机的控制实验报告 一、实验目的 1.学习步进电机的工作原理。 2.了解步进电机的驱动电路。 3.学会用单片机控制步进电机。 二、实验器件 1.T IVA C 系列芯片，电机模块和LCD显示模块。 2.电脑以及CCS开发软件。 三、实验内容 设计一个简单的程序驱动步进电机并控制转速，通过LCD板上的滚轮装置可以调节步进电机的转速。 四、实验原理 双极性四线步进电机：一般双极性四线步进电机线序是 A B A/ B/, 其中A 与A/是一个线圈，B和B/是一个线圈，一般这种驱动需要的是H桥电路。 H双极性四线步进电机驱动相序： 1.单相四拍通电驱动时序 正转： A/ B A B/ 反转： B/ A B A/ 2.双相通电四拍驱动时序 正转：A/B AB AB/ A/B/ 反转：A/B/ AB/ AB A/B 3.半步八拍驱动时序 正转：A/ A/B B AB A AB/ B/ A/B/ 反转：A/B/ B/ AB/ A AB B A/B A/

DRV8833驱动芯片： DRV8833为玩具、打印机及其他机电一体化应用提供了一款双通道桥式电机驱动器解决方案。该器件具有两个H 桥驱动器，并能够驱动两个直流(DC)电刷电机、一个双极性步进电机、螺线管或其他电感性负载。每个H桥的输出驱动器模块由N沟道功率MOSFET组成，这些MOSFET被配置成一个H桥，以驱动电机绕组。每个H桥都包括用于调节或限制绕组电流的电路。借助正确的PCB设计，DRV8833的每个H桥能够连续提供高达1.5-ARMS（或DC）的驱动电流（在25℃和采用一个5VVM电源时）。每个H桥可支持高达2A的峰值电流。在较低的VM电压条件下，电流供应能力略有下降。该器件提供了利用一个故障输出引脚实现的内部关断功能，用于：过流保护、短路保护、欠压闭锁和过热。另外，还提供了一种低功耗睡眠模式。 DRV8833内置于16引脚HTSSOP封装或采用PowerPAD?的QFN封装（绿色环保：RoHS和无Sb/Br）。 图1 H桥电路真值表 设计思路：使用单相四拍通电驱动时序驱动步进电机。用单片机生成四个占空比为25%相位逐个延迟90度的PWM信号，按照特定顺序输入到驱动芯片的AIN1、AIN2、BIN1、BIN2引脚。通过调节LCD模块上的滚轮来调节PWM信号的周期从而控制步进电机的转速。调节的频率范围是25HZ-50HZ。步进电机的转速信息通过传感器采样送到单片机，信息处理后送到LCD显示模块显示。 实验主程序： int main(void) { uint32_t pui32ADC0Value[1]; // 保存ADC采样值 int speed = 0; uint32_t cur_Period, old_Period = 0; // 根据滚轮ADC转换值换算出当前的时间周期值 // 系统时钟设置 SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_64 | SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_OSC_MAIN | SYSCTL_XTAL_16MHZ); // 初始化滚轮 Init_ADCWheel();

电机传动与控制实验指导书

实验一步进电机基本原理实验 一、实验目的 1、了解步进电动机的基本结构和工作原理。 2、掌握步进电机驱动程序的设计方法。 二、实验原理 步进电动机又称为脉冲电机，是工业过程控制和仪表中一种能够快速启动、反转和 制动的执行元件。其功能是将电脉冲转换为相应的角位移或直线位移。步进电动机的运 转是由电脉冲信号控制的，步进电动机的角位移量或线位移量与脉冲数成正比，每给一 个脉冲，步进电机就转动一个角度（步距角）或前进/倒退一步。步进电机旋转的角度由 输入的电脉冲数确定，所以，也有人称步进电动机为一个数字/角度转换器。 当某一相绕阻通电时，对应的磁极产生磁场，并与转子形成磁路，这时，如果定子 和转子的小齿没有对齐，在磁场的作用下，由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特点， 转子将转动一定的角度，使转子与定子的齿相互对齐，由此可见，错齿是促使电机旋转 的原因。 四相步进电动机以四相单四拍、四相双四拍、四相八拍方式工作时的脉冲分配表如 表1，表2和表3 表1 四相单四拍脉冲分配表表2 四相双四拍脉冲分配表 表3 四相八拍脉冲分配表 如步进电动机每一相均停止通电，则电机处于自由状态；若某一相一直通直流电时，

则电机可以保持在固定的位置上，即停在最后一个脉冲控制的角位移的终点位置上，这样，步进电动机可以实现停车时转子定位。这就是步进电动机的自锁功能。当步进电机处于自锁时，若用手旋转它，感觉很难转动。 三、实验步骤： 1.将DRYDC-A型运动控制台的电源线和串行通信接口线连接好。 2.打开DRMU-ME-B综合实验台的电源总开关，开关电源的开关，采集仪开关。 启动硬件设备。 3.打开计算机，从桌面或程序组运行DRLink主程序，然后点击DRLink快捷 工具条上的“联机注册”图标，选择“DRLink采集主卡检测”进行注册。 没有使用信号采集主卡的用户可选择：“局域网服务器”进行注册，此时，必需在对话框中填入DRLink服务器的主机IP地址。 4.点击DRLink快捷工具条上“文件夹”图标，出现文件选择对话框，在实验 目录中选择“步进电机基本原理”实验，并启动该实验。 5.点击该实验脚本中的“开关”按钮，向运动控制卡下载实验程序。 6.本实验中先做步进电机的驱动实验：选择运行方式为“连续驱动”，依次选 择步进电机的工作方式为：四相单四拍、四相双四拍、四相八拍；方向可以是任意的；脉冲间隔参数可用5～10ms。点“电机驱动”按钮，驱动电机工作。观察电机的工作情况。（对于四相八拍的工作方式，脉冲间隔最小可以到2ms）终止电机运行请在运行方式中选择“停止保持”或“停止不保持”。 7.步进电机的自锁实验：运行方式选择“停止保持”，其它参数不变，点“电 机驱动”按钮。可以使步进电机某相通电，处于“自锁”状态。此时，用手转动电机的皮带轮，可以感到转动比较困难。 8.步进电机的步距角演示：运行方式选择“单步驱动”，点“电机驱动”按钮。 每点击一次“电机驱动”按钮，步进电机旋转一个角度，这个角度就是步距角。对于本实验台步距角为1.8o。 除了可以使用DRLink平台下的实验脚本进行本实验外，还可以使用C-51的C语言程序进行本实验。本运动控制平台在内部使用了DRMC-A型运动控制卡，其CPU是ADUC842，关于ADUC842的硬件的详细信息，请参考我们提供的pdf 文档。在DRMC-A型运动控制台，步进电机的端口地址：0x8000，用低4位表示电机的4相，1表示发送脉冲，0表示空。根据步进电机的工作方式的脉冲分配表（表1～3），逐步向端口的低4位写入0和1就可以了。具体的程序请参考StepMotor1.c～StepMotor5.c。在生成执行代码后，按运动控制台的“PRG”+“RST”按钮后，使用Windows Serial Downloader将执行程序下载到单片机内。

嵌入式实验4直流电机

实验4 直流电机控制

目录 2.1 实验目的： (3) 2.2 实验要求： (3) 2.3 实验原理 (3) 2.3.1 嵌入式系统开发的特点 (3) 2.3.2 嵌入式系统开发的流程 (4) 2.3.3 ADS调试嵌入式系统 (4) 2.3.3.1 嵌入式系统调试的方式 (4) 2.3.3.2 ADS调试环境的组成 (5) 2.3.3.3 ADS命令行开发工具 (7) 2.3.4 利用ADS建立工程 (11) 2.3.4.1 硬件连接 (11) 2.3.4.2 安装调试工具（ADS1.2、H-JTAG、dnw） (12) 2.3.4.3 编译和工程 (14) 2.3.4.4 AXD调试下载 (18) 2.4.5 驱动程序开发 (23)

4.1 实验目的： 了解掌握使用PWM方式控制直流电机的转动速度。 4.2 实验要求： （1）使用S3C2410A的TOUT2口输出PWM信号控制直流电机，实现二级调速控制。（2）通过从串口接收字符来改变当前电机的速度级别。 4.3 实验原理 4.3.1 脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation ，PWM） 脉冲宽度调制，简称脉宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。 PWM是一种模拟控制方式，它根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。 PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。 PWM晶体管的导通时间也被称为导通角а，若改变调制晶体管的开与关的时间，也就是说通过改变导通角а的大小，如图所示，来改变加在负载上的平均电压的大小，以实现对电动机的变速控制，称为脉宽调制 (PWM)变速控制。 4.3.2 PWM定时器（PWM Timer） （1）S3C2410有5个16位定时器，其中定时器0，1，2，3具有脉冲宽度调制((PWM)功能，定时器4具有部定时作用，但是没有输出引脚。定时器0具有死区生成器，可以控制大电流设备。 （2）定时器T0和T1共用一个8位预分频器，定时器T2，T3和T4共用另一个8位预分频器，每个定时器都有一个时钟分频器，信号分频输出有5种模式（1/2、1/4、1/8、1/16和外部时钟TCLK)。定时器结构框图请参看下图。

《电力机车电机》实验指导书

《电力机车电机》实验指导书 实验一直流电机认识实验 一．实验目的 1．学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。 2．认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3．熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。 二．预习要点 1．如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表、电流表的量程。 2．直流他励电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串联起动变阻器？不连接会产生什么严重后果？ 3．直流电动机起动时，励磁回路连接的磁场变阻器应调至什么位置？为什么？若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果？ 4．直流电动机调速及改变转向的方法。 三．实验项目 1．了解MEL系列电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安表及直流电动机的使用方法。 2．用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 3．直流他励电动机的起动，调速及改变转向。 四．实验设备及仪器 1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B） 2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）或电机导轨及校正直流发电机 3．直流并励电动机M03 4．220V直流可调稳压电源（位于实验台主控制屏的下部） 5．电机起动箱（MEL-09）。 6．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）。 五．实验说明及操作步骤 1．由实验指导人员讲解电机实验的基本要求，实验台各面板的布置及使用方法，注意事项。 2．在控制屏上按次序悬挂MEL-13、MEL-09组件，并检查MEL-13和涡流测功机的连接。 3．直流仪表、转速表和变阻器的选择。 直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择，变阻器根据实验要求来选用，并按电流的大小选择串联，并联或串并联的接法。 （1）电压量程的选择

PID控制电机实验报告范本

Record the situation and lessons learned, find out the existing problems and form future countermeasures. 姓名：___________________ 单位：___________________ 时间：___________________ PID控制电机实验报告

编号：FS-DY-20618 PID控制电机实验报告 摘要 以电机控制平台为对象，利用51单片机和变频器，控制电机精确的定位和正反转运动，克服了常见的因高速而丢步和堵转的现象。电机实现闭环控制的基本方法是将电机工作于启动停止区，通过改变参考脉冲的频率来调节电机的运行速度和电机的闭环控制系统由速度环和位置环构成。通过PID调节实现稳态精度和动态性能较好的闭环系统。 关键词：变频器PID调节闭环控制 一、实验目的和任务 通过这次课程设计，目的在于掌握如何用DSP控制变频器，再通 过变频器控制异步电动机实现速度的闭环控制。为实现闭环控制，我们需完成相应的任务： 1、通过变频器控制电机的五段调速。

2、通过示波器输出电机速度变化的梯形运行图与s形运行图。 3、通过单片机实现电机转速的开环控制。 4、通过单片机实现电机的闭环控制。 二、实验设备介绍 装有ccs4.2软件的个人计算机，含有ADC模块的51单片机开发板一套，变频器一个，导线若干条。 三、硬件电路 1.变频器的简介 变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，变频器还有很多的保护功能。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。 2.变频器的使用 变频器事物图变频器原理图

电力电子技术及电机控制实验装置实验指导书(doc 61页)

电力电子技术及电机控制实验装置实验指导书(doc 61页)

电力电子技术实验指导书武夷学院机电工程学院

目录 第一章DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置简介 (1) 1-1 控制屏介绍及操作说明 (1) 1-2 DJK01电源控制屏 (1) 1-3 各挂件功能介绍 (4) 第二章电力电子及电机控制实验的基本要求和安全操作说明 (80) 1-1 实验的特点和要求 (81) 1-2 实验前的准备 (82) 1-3 实验实施 (83) 1-4 实验总结 (85) 1-5 实验安全操作规程 (87) 第三章电力电子技术实验 (89) 实验一 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验 (89) 实验二锯齿波同步移相触发电路实验 (95) 实验三单相桥式半控整流电路实验 (100) 实验四直流斩波电路原理实验 (108) 实验五单相交流调压电路实验 (116) 实验六三相半波可控整流电路实验 (124) 1

第一章DJDK-1 型电力电子技术及电机控制实验装置简介 1-1 控制屏介绍及操作说明 一、特点 (1)实验装置采用挂件结构，可根据不同实验内容进行自由组合，故结构紧凑、使用方便、功能齐全、综合性能好，能在一套装置上完成《电力电子技术》、《自动控制系统》、《直流调速系统》、《交流调速系统》、《电机控制》及《控制理论》等课程所开设的主要实验项目。 (2)实验装置占地面积小，节约实验室用地，无需设置电源控制屏、电缆沟、水泥墩等，可减少基建投资；实验装置只需三相四线的电源即可投入使用，实验室建设周期短、见效快。 (3)实验机组容量小，耗电小，配置齐全；装置使用的电机经过特殊设计,其参数特性能模拟3KW 左右的通用实验机组。 (4)装置布局合理，外形美观，面板示意图明确、清晰、直观；实验连接线采用强、弱电分开的手枪式插头，两者不能互插，避免强电接入弱电设备， 1

电机实验报告

步进电机控制报告 目录 引言 0 一系统技术指标 (1) 二总体方案 (1) 2.1 任务分析 (1) 2.2 总体方案 (1) 三硬件电路设计 (2) 3.1 单片机控制单元 (2) 3.2 nokia5110液晶显示单元 (3) 3.3 电机的选择 (4) 3.3.1 反应式步进电机（VR） (4) 3.3.2 永磁式步进电机（PM） (4) 3.3.3 混合式步进电机（HB） (4) 3.3.4 电机确定 (5) 3.4 驱动电路方案选择 (5) 3.4.1 单电压功率驱动 (5) 3.4.2 双电压驱动功率驱动 (6) 3.4.3 高低压功率驱动 (6) 3.4.4 斩波恒流功率驱动 (7) 3.4.5 集成功率驱动 (8)

3.4.6 驱动电路方案确定 (9) 3.5 键盘电路 (9) 四软件设计 (11) 五测试结果 (13) 六误差分析 (13) 七操作规范 (13)

引言 本系统是基于MSP430的步进电机控制系统，能够实现精密工作台位移、速度（满足电机的加、减速特性）、方向、定位的控制。用MSP430F449作为控制单元，通过矩阵键盘实现对步进电机转动开始与结束、转动方向、转动速度的控制。并且将步进电机的转动方向，转动速度，以及位移动态显示在LCD液晶显示屏上。硬件主要包括单片机系统、电机驱动电路、矩阵键盘、LCD显示等。

一系统技术指标 系统为开环伺服系统，执行元件为步进电动机，传动机构为丝杠螺母副。工作台脉冲当量：δ=0.01 mm /脉冲；最大运动速度=1.2m/min；定位精度=±0.01 mm；空载启动时间=25ms。 二总体方案 2.1 任务分析 本系统要求脉冲当量为δ=0.01 mm /脉冲，而工作台丝杠螺母副导程4mm，即电机转动一周需要400个脉冲，所以电机的步距选择0.9度；最大速度要求为1.2m/min（20mm/s），所以单片机输出的脉冲频率最大为2000Hz；空载启动时间为25ms，所以电机的启动频率为40Hz。 2.2 总体方案 根据系统要求，经过分析，可对MSP430F449单片机编程，实现按键控制和nokia5110液晶屏显示。由于MSP430F449的I/O的电压是3.3V，不符合L298驱动芯片的输入电压要求，固通过光耦隔离芯片TLP521-4，将I/0的3.3V 电压提升至5V，然后接进L298来控制电机的定位，加减速，正反转来实现精确系统总体框图如图1所示：

实验步进电机控制实验

实验步进电机控制实验 一、实验目的 掌握步进电机的工作原理和控制方法 二、实验设备 1、EL-MUT-III型单片机实验箱 2、8051CPU模块 3、电机综合模块 三、实验内容 单片机通过244设置步进电机运行的步数和方向，并显示在数码管上，同时驱动电机按照设定的步数和方向转动，同时在数码管上显示电机的实际转动步数。 四、实验原理 步进电机工作原理见模块说明书，控制电路如下图： 五、实验步骤 1、实验连线： P1口的P1.0---P1.3分别接模块上的A、B、C、D。 CS244接CS0,244的输入IN0--IN7接平推开关KK1--KK8的输入K1--K8。 P1.7接单脉冲输出P-。 2、运行Keil C运行环境，打开Step4文件夹下的Step4.uv2，检查工程的Debug 参数设置是否正确，然后全速运行，数码管的左两位显示设定的步数（16进制），可以通过改变平推开关kk1—kk7的状态设定不同的运行步数，改变kk8的状态可改变电机的转动方向，在数码管上当数值位的小数点位点亮时，表示为逆时针方向，否则为顺时针方向。完成设置后，按动单脉冲开关Pules，电机按照设定的方向和步数开始转动，同时在数码管的右侧显示电机的转动步数，当达到设定值时，电机停止转动。

3、观察步进电机的运动与设定值是否一致。 六、实验结果 输入运行步数N，电机运行N步后停止，且方向与设定方向一致。 七、程序框图

实验直流电机调压调速实验 一、实验目的 掌握直流电机测速和调速的工作原理 二、实验设备 1、EL-MUT-III型单片机实验箱 2、8051CPU模块 3、电机综合模块 三、实验内容 电机每转一周，SIGNAL端产生一如图所示的脉冲,通过用INT0检测该脉冲的高电平，并从P10输出输出一8253的GATA信号来控制8253计数器的启停。 通过8253的计数值计算转速，转速值经主机箱RS232串口送至PC机，在PC机上进行PID计算，计算结果通过串口送给CPU，经D/A转换成电压，控制电机转速。 四、实验原理

电机及电气技术实验指导书修改(DDSZ-1型)(1)

Tianhuang Teaching Apparatuses 天煌教仪 电机系列实验 DDSZ－1型 电机及电气技术实验装置Motor And Electric Technique Experimental Equipment 实验指导书 天煌教仪

DDSZ-1型电机及电气技术实验装置受试电机铭牌数据一览表

DDSZ-1型电机及电气技术实验装置交流及直流电源操作说明 实验中开启及关闭电源都在控制屏上操作。开启三相交流电源的步骤为： 1）开启电源前。要检查控制屏下面“直流电机电源”的“电枢电源”开关（右下角）及“励磁电源”开关（左下角）都须在“关”断的位置。控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮必须在零位，即必须将它向逆时针方向旋转到底。 2）检查无误后开启“电源总开关”，“关”按钮指示灯亮，表示实验装置的进线接到电源，但还不能输出电压。此时在电源输出端进行实验电路接线操作是安全的。 3）按下“开”按钮，“开”按钮指示灯亮，表示三相交流调压电源输出插孔U、V、W及N上已接电。实验电路所需的不同大小的交流电压，都可适当旋转调压器旋钮用导线从这三相四线制插孔中取得。输出线电压为0-450V（可调）并可由控制屏上方的三只交流电压表指示。当电压表下面左边的“指示切换”开关拨向“三相电网电压”时，它指示三相电网进线的线电压；当“指示切换”开关拨向“三相调压电压”时，它指示三相四线制插孔U、V、W和N输出端的线电压。 4）实验中如果需要改接线路，必须按下“关”按钮以切断交流电源，保证实验操作安全。实验完毕，还需关断“电源总开关”，并将控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮调回到零位。将“直流电机电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关拨回到“关”断位置。 开启直流电机电源的操作： 1）直流电源是由交流电源变换而来，开启“直流电机电源”，必须先完成开启交流电源，即开启“电源总开关”并按下“开”按钮。 2）在此之后，接通“励磁电源”开关，可获得约为220V、0.5A不可调的直流电压输出。接通“电枢电源”开关，可获得40～230V、3A可调节的直流电压输出。励磁电源电压及电枢电源电压都可由控制屏下方的1只直流电压表指示。

步进电机实验报告剖析

北华航天工业学院 课程设计报告（论文） 课程名称：微机控制技术课程设计 设计课题：步进电机的控制系统 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 设计时间：2013年06月11日

北华航天工业学院电子工程系 微机控制技术课程设计任务书 姓名：专业：班级： 指导教师：职称：教授时间：2013.6.11 课程设计题目：步进电机的控制系统 设计步进电机单片机控制系统，其功能如下： 1．具有对步进电机的启停、正反转、加减速控制； 2．控制按钮分别为正转、反转、加速、减速、以及停止键； 3．能够通过三位LED数码管（或液晶显示器）显示当前的转动速度，并且由两只不同颜色的发光二极管分别指示正转和反转，因此可以清楚的显示当前转动方向和转速； 4．要求每组选择的步进电机控制字不同； 5．用单片机做控制微机； 应用软件：keil protues 成果验收形式： 1.课程设计的仿真结果 2.课程设计的报告书 参考文献： 【1】张家生. 电机原理与拖动基础【M】. 北京：北京邮电大学出版社，2006. 【2】马淑华，王凤文，张美金. 单片机原理与接口技术【M】.北京：北京邮电大学出版社，2007. 【3】顾德英，张健，马淑华.计算机控制技术【M】. 北京：北京邮电大学出版社，2006. 【4】张靖武，周灵彬. 单片机系统的PROTEUS设计与仿真【M】. 北京：电子工业出版社，2007 第16周 时间 安排 指导教师教研室主任： 2013年06 月11日

内容摘要 步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硬件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动，随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，自六十年代初期以来，步进电机的应用得到很大的提高。 关键词：步进电机单片机数码管显示

3.4电机转动控制实验

3.4 电机转动控制实验 一、实验目的 1．熟悉ARM本身自带的六路即三对PWM，掌握相应寄存器的配置。 2．编程实现ARM系统的PWM输出和I/O输出，前者用于控制直流电机，后者用于控制步进电机。 3．了解直流电机和步进电机的工作原理，学会用软件的方法实现步进电机的脉冲分配，即用软件的方法代替硬件的脉冲分配器。 4．掌握带有PWM和I/O的CPU编程实现其相应功能的主要方法。 二、实验内容 学习步进电机和直流电机的工作原理，了解实现两个电机转动对于系统的软件和硬件要求。学习ARM知识，掌握PWM的生成方法，同时也要掌握I/O的控制方法。 1．通过超级终端来控制直流电机与步进电机的切换。 三、预备知识 1、用ARM ADS1.2集成开发环境，编写和调试程序的基本过程。 2、ARM应用程序的框架结构。 3、会使用Source Insight 3 编辑C语言源程序。 4、掌握通过ARM自带的A/D转换器的使用。 5、了解直流电机的基本原理。 6、了解步进电机的基本原理，掌握环形脉冲分配的方法。 四、实验设备及工具 硬件：ARM嵌入式开发平台、用于ARM920T的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上。 软件：PC机操作系统Win2000或WinXP、ARM ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序

五、实验原理及说明 1．直流电机 1）直流电动机的PWM电路原理 晶体管的导通时间也被称为导通角а，若改变调制晶体管的开与关的时间，也就是说通过改变导通角а的大小，如图6-1所示，来改变加在负载上的平均电压的大小，以实现对电动机的变速控制，称为脉宽调制(PWM)变速控制。在PWM变速控制中，系统采用直流电源，放大器的频率是固定，变速控制通过调节脉宽来实现。 构成PWM的功率转换电路或者采用"H"桥式驱动，或者采用"T"式驱动。由于"T"式电路要求双电源供电，而且功率晶体管承受的反向电压为电源电压的两倍。因此只适用于小功率低电压的电动机系统。而"H"桥式驱动电路只需一个电源，功率晶体管的耐压相对要求也低些，所以应用得较广泛，尤其用在耐高压的电动机系统中。 图6-1 脉宽调制(PWM)变速原理 2）直流电动机的PWM等效电路 如图7－2－a所示：是一个直流电动机的PWM控制电路的等效电路。在这个等效电路中，传送到负载(电动机)上的功率值决定于开关频率、导通角度及负载电感的大小。 开关频率的大小主要和所用功率器件的种类有关，对于双极结型晶体管(GTR)，一般为lkHz至5kHz，小功率时(100W，5A以下)可以取高些，这决定于晶体管的特性。对于绝缘栅双极晶体管(IGBT)，一般为5kHz至l2kHz；对于场效应晶体管(MOSFET)，频率可高达2OkHz。另外，开关频率还和电动机电感有关，电感小的应该取得高些。 图6－2 a) 等效电路b) PWM电路中电流和电压波讨论当接通电源时，电动机两端加上电压U P，电动机储能，电流增加，当电源中断时，电

嵌入式电机控制系统(硬件)

摘要 随着我国工业的日益发展，电机在许多工矿、机械企业得到广泛的应用，本嵌入式电机控制系统是运用单片机控制的变频调速系统，控制对象主要是三相交流电动机，控制思想是用转差频率进行控制，通过改变程序来达到控制转速的目的。 系统以AT89C52为控制核心，主要采用变频调速技术，结合所学的单片机技术，实现系统的功能要求。系统的总体结构主要由主回路，sa4828大规模集成spwm变频器电路，键盘显示电路，光电隔离电路，检测保护电路，驱动电路，串口通信电路。 主要电路芯片由51系列单片机at89c52, Intel8279通用键盘/显示器，SPWM 波产生电路SA4828芯片,以及驱动芯片IR2304等。 由于设计中电动机功率不大，所以整流器采用不可控电路，电容器滤波；逆变器采用电力晶体管三相逆变器，结构清晰，成本大大降低。 关键词AT89C51单片机；SA4828变频器；IR2304；整流器；三相异步电动机

Abstract With the increasing development of China's industry, the electrical in many mining, machinery enterprises have wide application, the embedded motor control system is to use the SCM Control Frequency Control System, control is primarily aimed at three-phase AC motor, control thinking Use slip frequency control, by changing the speed control procedures to achieve the objective. AT89C52 for the control system to the core, mainly VVVF technology, integration of the microcontroller technology, to achieve the function of the system requirements. The overall structure of the main system by the main circuit, sa4828 large-scale integrated circuit spwm converter, the keyboard show circuit, photoelectric circuit isolation, detection protection circuit, driving circuit, serial communication circuits. The main circuit chip from 51 MCU at89c52, Intel8279 universal keyboard / display, SPWM wave generated SA4828 circuit chips, and driver chips, and so on. As the design of electrical power do not, so do not use controlled rectifier circuits, capacitors filter; inverter with three-phase power inverter transistor, a clear structure, the cost much lower. Key words：AT89C51 SCM; SA4828 converter; IR2304; rectifier; three-phase asynchronous motor

实验一 三相异步电动机启停控制实验

实验一三相异步电动机启停控制实验 一、实验目的： 1．进一步学习和掌握接触器以及其它控制元器件的结构、工作原理和使用方法； 2．通过三相异步电动机的启、停控制电路的实验，进一步学习和掌握接触器控制电路的结构、工作原理。 二、实验内容及步骤： 图1-1为三相异步电动机的基本启停电路。电路的基本工作原理是：首先合上电源开关QF5 ，再按下“启动”按钮，KM5得电并自锁，主触头闭合，电动机得电运行。按下“停止”按钮，KM5失电，主触头断开，电动机失电停止。 实验步骤： 1．按图1-1完成控制电路的接线； 2．经老师检查认可后才可进行下面操作！ 3．合上断路器QF5，观察电动机和接触器的工作状态； 4．按下操作控制面板上“启动”按钮，观察接触器和电动机的工作状态； 5．按下操作控制面板上“停止”按钮，观察接触器和电动机的工作状态。 6．当未合上断路器QF5时，进行4和5步操作，观察结果。 图 1-1 三相异步电动机基本启停控制 三．实验说明及注意事项 1．本实验中，主电路电压为380VAC，请注意安全。 四．实验用仪器工具 三相异步电动机 1台 断路器(QF5) 1个 接触器(KM5) 1个 按钮 2个 实验导线若干 五．实验前的准备 预习实验报告，复习教材的相关章节。 六．实验报告要求 1．记录实验中所用异步电动机的名牌数据； 2．弄清QF5型号和功能； 3．比较实验结果和电路工作原理的一致性；

4．说明6步的实验结果并分析原因。 七．思考题 1．控制回路的控制电压是多少？ 2．接触器是交流接触器，还是直流接触器？接触器的工作电压是多少 3．如果将A点的连线改接在B点，电路是否能正常工作？为什么？ 4．控制电路是怎样实现短路保护和过载保护的？ 5．电动机为什么采用直接启动方法？ 实验二三相异步电动机正反转控制实验 一、实验目的： 1．学习和掌握PLC的实际操作和使用方法； 2．学习和掌握利用PLC控制三相异步电动机正反转的方法。 二、实验内容及步骤： 本实验采用PLC对三相异步电动机进行正反转控制，其主电路和控制电路接线图分别为图2-1和图2-2 。图中：正向按钮接PLC的输入口X0，反向按钮接PLC的输入口X1，停止按钮接PLC 的输入口X2，KM5为正向接触器，KM6反向接触器。继电器KA5、KA6分别接于PLC的输出口Y33、Y34。 其基本工作原理为：合上QF1、QF5， PLC运行。当按下正向按钮，控制程序使Y33有效，继电器KA5线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM5的线圈得电，主触头闭合，电动机正转；当按下反向按钮，控制程序使Y34有效，继电器KA6线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM6的线圈得电，主触头闭合，电动机反转。 实验步骤： 1．在断电的情况下，学生按图2-1和图2-2接线（为安全起见，控制电路 的PLC外围继电器KA5、KA6以及接触器KM5、KM6输出线路已接好）； 2．在老师检查合格后，接通断路器QF1、QF5 ； 3．运行PC机上的工具软件FX-WIN，输入PLC梯形图； 4．对梯形图进行编辑﹑指令代码转换等操作并将程序传至PLC； 5．运行PLC，操作控制面板上的相应开关及按钮，实现电动机的正反转控 制。在PC机上对运行状况进行监控，同时观察继电器KA5、KA6和接触器KM5 、KM6的动作及变化情况，调试并修改程序直至正确； 6.记录运行结果。

嵌入式单片机在电机控制系统中的应用分析

嵌入式单片机在电机控制系统中的应用分析 摘要电机控制系统中嵌入式单片机的应用对于机电工作稳定性与安全性的提升十分重要，以嵌入式单片机作为电力控制系统的核心元件对于电机控制系统性能的提升也十分有利。嵌入式单片机的应用相关方面主要有硬件电路与软件系统，其在硬件电路中的应用主要包括电机转子位置检测电路与驱动电路。嵌入式单片机能够促进电机控制系统的微型化发展，此外，其对于电机控制系统性能的优化也十分重要。 关键词嵌入式单片机；电机控制系统；应用 前言 单片机嵌入到电机控制系统中，可以减少电机系统体积能量消耗。近年来，嵌入式单片机在移动计算机平台、智能手机、电子商务平台、只能工控设备、数字电视等领域都有巨大的吸引力。单片机嵌入单片机中可以改善电机控制系统的性能，主要体现在软件部分和硬件部分中。 1 嵌入式单片机的使用条件 嵌入式单片机的应用应该以实现电机控制系统的运行要求和保证其性能为前提，主要保证实现电机控制系统的换相顺序、电机转速及电机转向功能。 1.1 控制换相顺序 换相顺序的控制目的是实现电机正常运转工作的前提和基础。控制换相顺序也即脉冲分配，主要由软件法和硬件法两种方法来实现。其中，软件法利用单片机发出控制脉冲信号实现脉冲分配，但是这种方法适用的前提的是需要预先设定好通电换相顺序，且耗时长；而硬件法通过脉冲分配器芯片控制通电换相顺序，可以有效克服软件法的缺陷，其应用范围更广。 1.2 控制电机转速 电机转速的控制的原理是对单片机发出的脉冲信号频率进行控制，一般有两种方法可以实现：第一种，通过改变延时时间来改变输出脉冲信号的频率，此方法同样需要耗费大量的时间，其应用性不强；第二种，通过控制调整定时器常数从而实现对输出脉冲信号的控制。 1.3 控制电机转向 电机转向的控制的原理是通过改变电机通电相序达到的，通过通电相序的控制进而实现对电机转向的控制[1]。