课程设计（论文）-基于DSP的步进电机控制模块设计.doc

《DSP基础与应用系统设计课程设计》课程设计报告 题目:基于DSP的步进电机控制模块设计 姓 名： 院 系： 电力学院 专　　业： 电子科学与技术 学 号： 指导教师：　 　 完成时间: 2016 年 12 月 31 日 摘要 电动机控制是工业自动化进程中一个相当重要的组成部分，随着工业自动控制对电动机控制产品需求的不断增加，现代电动机控制技术也变得越来越重要，微处理器已经广泛用于电动机控制领域。由于处理数据量的增加和对实时性的要求不断提高，传统的基于单片机的控制策略越来越不能满足需要，随着数字信号处理器（DSP）的迅速发展及性价比的不断提高，数字信号处理器应用于电动机控制领域已经成为一种趋势。因此研究DSP在控制系统中的应用也有重要的意义。 关键词：电动机控制；步进电动机；数字信号处理器；控制系统 目录 摘要 1 课程设计题目、内容与要求 1 1.1 设计内容 1 2.步进电机的介绍 1 2.1步进电机的概念 1 2.2步进电机的原理 1 2.3步进电机的分类 1 3 系统设计 2 3.1 DSP芯片的选择 2 3.2系统框图 2 3.3 步进电机的DSP控制 2 3.3.1 芯片在电机控制中的应用 2 4.硬件电路设计 3 4.1驱动电路 4 4.2时钟电路 4 4.3复位电路设计 5 4.4外部存储器设计 5 4.5JTAG 仿真接口 6 5程序设计 7 5.1流程图 7 5.2程序 8 6实验现象 8 7.总结 9 8.参考文献 9 附录： 10 1 课程设计题目、内容与要求 1.1 设计内容 利用DSP设计一个步进电机控制模块。掌握使用DSP的扩展I/O端口控制外围设备信息的方法。掌握使用 DSP 通用计时器的控制原理及中断服务程序的编程方法。了解步进电机的控制方法。 1.2 具体要求 （1）完成硬件各部分的设计 （2）软件部分的设计。 2.步进电机的介绍 2.1步进电机的概念 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 2.2步进电机的原理 当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。 2.3步进电机的分类 目前常用的有三种步进电动机： 　　(1)反应式步进电动机(VR)。反应式步进电动机结构简单，生产成本低，步距角小；但动态性能差。 　　(2)永磁式步进电动机(PM)。永磁式步进电动机出力大，动态性能好；但步距角大。 (3)混合式步进电动机(HB)。混合式步进电动机综合了反应式、永磁式步进电动机两者的优点，它的步距角小，出力大，动态性能好，是目前性能最高的步进电动机。它有时也称作永磁感应子式步进电动机TMS320F28335DSP芯片。 TMS320F28335型数字信号处理器TI公司的一款TMS320C28X系列浮点DSP控制器。与以往的定点DSP相比，该器件的精度高，成本低， 功耗小，性能高，外设集成度高，数据以及程序存储量大，A/D转换更精确快速等。TMS320F28335具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮 点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和 EMIF，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精度的PWM输出 (HRPWM)，12位16通道ADC。得益于其浮点运算单元，用户可快速编写控制算法而无需在处理小数操作上耗费过多的时间和精力，与前代DSC相比，平均性能提高50%，并与定点C28x控制器软件兼容，从而简化软件开发， 缩短开发周期，降低开发成本。F2833X在保持150MHz时钟速率不变的情况下，新型F2833X浮点控制器与TI前代领先数字信号控制器相比，性能平均提高50%。与作用相当的32位定点技术相比，快速傅立叶转换（FFT）等复杂计算算法采用新技术后性能提升了