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毕业论文直流电机调速系统(PWM).doc

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毕业论文直流电机调速系统(PWM).doc

1直流电机调速系统摘要未来的世界必然是自动化、智能化、网络化、移动化的世界。这一发展趋势导致了一类特殊的计算机系统嵌入式系统的发展。ARMADVANCEDRISCMACHINES公司的32位RISC微处理器,以其高速度、低功耗、低成本,功能强大,和特有16/32位双指令集等诸多优异性能,已成为移动通信、手持计算机和多媒体数字消费等嵌入式解决方案中首选的微处理器。本文介绍了基于嵌入式系统的PWM的直流电机调速系统,选用的微控制器就是SAMSUNG公司的S3C44B0X,并详细讲述了该系统的硬件电路和控制程序设计,以及ADS调试环境和超级终端。关键词嵌入式系统;ARM;S3C44B0X;PWM;直流电机THEPRINCIPLEOFVELOCITYMODULATESYSTEMFORDIRECTCURRENTMOTOROFPWMBASEDONEMBEDDEDSYSTEMABSTRACTTHEFUTUREWORLDMUSTBEROBOTIZED、INTELLECTUALIZED、NETWORKREALIZEDANDMOBILIZEDTHETREADWOULDBOOSTEMBEDDEDSYSTEM,ASPECIALTYPEOFCOMPUTERSYSTEMARMADVANCEDRISCMACHINESISTHELEADINGPROVIDEROF32BITEMBEDDEDRISCMICROPROCESSORSINMOBILE,HANDHELDCOMPUTERANDMULTIMEDIADIGITALCONSUMPTIONARMOFFERSAWIDERANGEOFPROCESSORCORESANDDELIVERSTHEHIGHPERFORMANCETOGETHERWITHLOWPOWERCONSUMPTION,LOWSYSTEMCOST,HIGHPERFORMANCEANDSPECIFIC16BIT/32BITDOUBLEINSTRUMENTSETSITHASBEENBECOMINGANIDEALPROCESSOROFEMBEDDEDAPPLICATIONSINTHISPAPER,THEPRINCIPLEOFVELOCITYMODULATESYSTEMFORDIRECTCURRENTMOTOROFPWMBASEDONEMBEDDEDSYSTEMISINTRODUCED,THEMCUTHATCHOOSESTOUSEISTHES3C44B0XOFTHECOMPANYOFSAMSUNG,ANDHARDWARECIRCUITANDCONTROLPROGRAMDESIGNAREALSOANALYZEDINDETAIL,ASWELLASTHEADSDEBUGGINGENVIRONMENTANDSUPERTERMINALKEYWORDSEMBEDDEDSYSTEM;ARM;S3C44B0X;PWM;DIRECTCURRENTMOTOR2目录序言1第一章绪论211嵌入式系统的概述212嵌入式微处理器及其系统特点213国内外嵌入式系统的发展现状314系统的设计任务4141主要内容与技术要求4142主要的技术指标4第二章系统的总体方案设计521嵌入式微处理器5211常用的嵌入式处理器522ARM微处理器6221ARM系列嵌入式处理器7222ARM处理器结构823系统软硬件总体的初步规划8231硬件规划9232软件规划10第三章系统要求及硬件电路的设计1131系统功能要求1132ARM处理器S3C44B0X硬件资源1133系统硬件选择与单元电路设计23331系统重启模块电路设计24332系统调试端口(JATG)24333SDRAM、FLASH模块253334串行通信(UART)模块26335直流电机电路模块2734PWM直流电机控制27341PWM的概念及其产生27342PWM定时器的工作原理27343PWM直流电机原理28第四章系统软件部分的设计与调试3041嵌入式系统软件开发3042BOOTLOADER的概念与结构30421BOOTLOADER的概念30422BOOTLOADER的程序设计结构3043PWM定时器的应用程序3144系统的调试33441调试环境ADS33442调试中个人见解34第五章总结与展望3751工作总结3752设计成果与后继展望38参考文献39附录40致谢514基于嵌入式系统的PWM的直流电机调速系统序言随着我国国民经济的快速增长,产业结构也随之不断调整。先进的科学技术的出现为我国工业的快速发展提供了基础。新技术的广泛使用,大大提高了工业的劳动生产率,为实现劳动密集型向技术密集型产业的转型和实现可持续性发展提供了强大的动力,同时也推动着我国经济的快速发展。近些年来,以计算机技术,通讯技术、消费电子技术为主的电子信息技术的高速发展和国际互联网络(INTERNET)的广泛应用已经改变了人们的生活方式,世界各国都在为发展以计算机技术,通讯技术、消费电子技术为主要内容的信息产业制定宏伟的发展规划,以期望在21世纪的政治、经济和技术竞争中处于主动有利的地位。信息技术对其他各产业的贡献越来越大,信息产业正逐渐成为其他产业的支柱。信息产业的发展程度、信息流通、畅通与否已成为评价各个国家的经济发展水平的一个重要标准。在人类步入全球信息化社会的进程中,全球性电子信息技术正在发挥着巨大的作用。嵌入式系统是近年来发展最快的技术之一。嵌入式系统与传统的单片机系统和PC平台相比,融合了两者的优点,既有单片机系统成本低、体积小、功耗低的特点,又具有PC平台的开发环境好、资源丰富、具备操作系统、用户界面友好的特点,因而在应用技术领域就有良好的发展前景。以32位的ARM芯片和高速大容量FPGA为核心的嵌入式系统不但充分发挥了以上特点,而且大大简化了系统设计,提高了集成度和可靠性。现在的经济实力的竞争归根到底就是技术水平的竞争,技术水平也是衡量一个国家生产技术水平的重要标志之一。那么学习新的技术当然就是适应发展的选择,在这一背景下,利用嵌入式系统大发展的机会,有必要系统地学习嵌入式系统的应用。5第一章绪论11嵌入式系统的概述在工业控制、通讯、仪器仪表等领域,嵌入式系统的蓬勃发展己经有目共睹。嵌入式系统是什么我们有必要在这里简单的介绍一下。嵌入式系统是指用于执行独立功能的专用计算机系统。它由包括微处理器、定时器、微控制器、存储器、传感器等一系列微电子芯片与器件,和嵌入在存储器中的微型操作系统、控制应用软件组成,共同实现诸如实时控制、监视、管理、移动计算、数据处理等各种自动化处理任务。嵌入式系统以应用为中心,以微电子技术、控制技术、计算机技术和通讯技术为基础,强调硬件软件的协同性与整合性,软件与硬件可剪裁,以满足系统对功能、成本、体积和功耗等要求。最简单的嵌入式系统仅有执行单一功能的控制能力,在唯一的ROM中仅有实现单一功能的控制程序,无微型操作系统。12嵌入式微处理器及其系统特点嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器,一般嵌入式处理器分成4类嵌入式微处理器EMPU、嵌入式微控制器MCU、嵌入式DSP处理器EDSP、嵌入式片上系统SOC。嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般具备以下4个特点1、对实时多任务有很强的支持能力,能完成多任务并且有较短的中断响应时间,从而使内部的代码和实时内核的执行时间减少到最低限度。2、具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构己模块化,而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用,需要设计强大的存储区保护功能,同时也有利于软件诊断。3、可扩展的处理器结构,能以最迅速地开发出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。4、嵌入式微处理器必须功耗很低,尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此。嵌入式计算机系统与通用计算机系统相比具有以下特点1、嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式CPU与通用型的CPU最大不同就是嵌6入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中,它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点,能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化,移动能力大大增强,与网络的结合也越来越紧密。2、嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能,这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。4、嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起,它的升级换代也是和具体产品同步进行,因此嵌入式系统产品一旦进入市场,具有较长的生命周期。5、为了提高执行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存贮于磁盘等载体中。6、嵌入式系统本身不具备自举开发能力,即设计完成以后用户通常不能对其中的程序进行修改,必须有一套开发工具和环境才能进行开发。13国内外嵌入式系统的发展现状随着信息化、智能化、网络化的发展,嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。以8位单片机(或微控制器,MCU)为核心的嵌入式系统早以广泛应用与各个领域,这些应用大多数还处于单机使用的嵌入式底层次阶段。其特点是以MCU为核心,与一些简单的传感器及监测、伺服控制、指示和显示等设备配合,实现一定的测量、显示、信息处理及控制等功能。虽然在一些工业控制、汽车电子和智能家居等多机应用中,为了实现多个MCU构成的系统间的信息交流,通常是利用CAN、RS232和RS485等总线将MCU组网。但这种应用空间有限,相关的通信协议也比较单一,并且孤立于INTERNET之外。INTERNET已成为社会重要的基础信息设施,嵌入式系统必将要与INTERNET完美结合。随着嵌入式设备与INTERNET的结合,手机、PDA、路由器和调制解调器等复杂的高端应用对嵌入式处理器的性能提出了更高的要求。虽然以8位单片机为核心的嵌入式技术的不断发展,性能也不断提高,但由于其性能的局限性,已无法满足未来高性能嵌入式技术的发展需求。目前在8位单片机上运行嵌入式操作系统尚有一定困难,因此,以32位处理器作为高性能嵌入式系统开发的核心已是嵌入式技术发展的必然趋势。7嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低和可靠性高的优点,是嵌入式系统的核心。目前比较有影响的32位嵌入式处理器有ARM公司的ARM,COMPAQ公司的ALPHA、HP公司的PARISC、IBM公司的POWERPC、MIPS公司的MIPS和SUN公司的SPARC等。而ARM处理器具有高性能、低功耗和低成本等显著优点,已成为高性能、低功耗嵌入式微处理器的代名词,是目前32位、64位嵌入式处理器中应用最为广泛的一个系列。ARM微处理器得到了众多半导体厂家和整机厂家的大力支持,全球有100多家IT公司在采用ARM技术,20家最大的半导体厂家有19家是ARM的用户,包括TI、PHILIPS和INTEL等公司。优良的性能和准确的市场定位极大地丰富了ARM资源,加速了基于ARM核的面向各种应用系统芯片的开发应用。如今,ARM公司已经成为业界的龙头老大,几乎所有的手机、移动设备、PDA都是用基于ARM核的系统芯片开发的。为了顺应当今世界技术革新的潮流,了解、学习和掌握高性能嵌入式技术已经非常重要。14系统的设计任务141主要内容与技术要求了解嵌入式系统的概念、特点及应用,熟悉一种嵌入式处理器内核,并以此处理器为内核,采用PWM通道实现直流电机的调速,结合实际应用,选用合适的处理器,并设计完成电机调速系统,从而掌握基本的嵌入式开发流程142主要的技术指标直流电机调速系统1、直流电机调速采用PWM调速直流电机额定电压12V转速3500转/分2、选择合适的处理器芯片3、设计基于处理器的外围电路及电机电路

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