资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共70页)
编号：522059
类型：共享资源
大小：598.25KB
格式：RAR
上传时间：2015-11-13
上传人：QQ28****1120
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
3.6
积分
- 关 键 词：
-
毕业设计论文
- 资源描述：
-
直流电机控制系统的总体设计,毕业设计论文
- 内容简介：
-
I 摘要 在电气时代的今天，电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。直流电机作为最常见的一种电机，具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点，因此在社会的各个领域中都得到了十分广泛的应用。 本文设计了直流电机控制系统的整体方案， 阐述了该系统的基本结构、工作原理、运行特性及其设计方法。制作了以 SPCE061A 与 SPGT62C19B 为核心芯片的控制、测量及显示电路， 实现 了 对普通直流电机的转速测量，利用 PID 算法实现 PWM 调速，并且通过 LED 显示等功能， 各个控制 部分简洁明了，便于修改和调试。 本设计主要研究直流电机的控制和测量方法，从而对电机的控制精度、响应速度以及节约能源等都具有重要意义。 本设计先对控制系统的硬件部分作了具体的设计介绍及论述，然后对一些重要电子元器件及其参数的选择做了简介，最后对主要电路的设计进行重点描述。在软件部分首先介绍了整体设计，画出程序流程图，接着详细论述了软件实现方面的几个问题。 本系统的软件设计，结构合理功能完善，占用系统资源少。 关键词 直流电机控制系统 直流电机 调速 测速 nts II Abstract In the times of electric, the electromotor make an very important role in the production of industry and agriculture and in the everyday of everyone s life. As the most useful motor, the DC(Direct current)motor has so many advantages such as the excellent characteristic of machine of linearity, the much wider range of timing, the nicer characteristic of starting and the easier circuit of controlling. So the DC motor is get the much wider applications in the every field in the modern society. This paper has designed a whole project of the control system of the DC motor, and expounded the basic structure of this system、 the elements of working、 the characteristic of operating and the approach of designing. This paper use the CMOS include SPCE061A and SPGT62C19B and design the control circuit、 measure circuit and display circuit. It achieves to measure the rotate speed of the DC motor. In order to design to timing of PWM, it use the arithmetic of PID, and show the data with the LED and so on. Every part of controlling is very concision for modifying and debugging. This project is mostly to research the way of controlling and measure of the DC motor, thereby it has important meaning for the control precision of motor， the speed of answer and save the energy sources. This paper make the material introduce of this plan and discuss for the part of hardware of the control system firstly, and then do some brief introductions of some important electron elements and their parameter, at last make the stress describe of the chief circuit. In the parts of software, it introduce the whole design of this project firstly, and draw the flow chart of programme, at last discuss some questions particularly about the achieve of software. The design of software of this system is perfect because of its structures in reason and tie up the less system resources. Key words the control system of the DC motor the DC motor timing measure the speed nts III 目录 摘要 . 错误 !未定义书签。 Abstract . 错误 !未定义书签。 第 1 章 绪论 . 错误 !未定义书签。 1.1 课题研究的目的及意义 . 错误 !未定义书签。 1.2 直流电机简介 . 错误 !未定义书签。 1.2.1 直流电机的原理 . 错误 !未定义书签。 1.2.2 直流电机的结构 . 错误 !未定义书签。 1.3 直流电 机控制的发展 . 错误 !未定义书签。 第 2 章 直流电机控制系统的总体设计 . 错误 !未定义书签。 2.1 控制方案设计 . 错误 !未定义书签。 2.2 控制系统的主要技术指标 . 错误 !未定义书签。 2.3 SPCE061A 芯片及外围电路简介 . 错误 !未定义书签。 2.3.1 凌阳 16 位单片机简介 . 错误 !未定义书签。 2.3.2 SPCE061A 芯片简介 . 错误 !未定义书签。 2.3.3 SPCE061A 芯片特性 . 错误 !未定义书签。 2.3.4 SPCE061A 芯片的引脚排列与说明 . 错误 !未定义书签。 第 3 章 控制系统的硬件设计 . 错误 !未定义书签。 3.1. SPCE061A 最小系统 . 错误 !未定义书签。 3.2 电源模块 . 错误 !未定义书签。 3.3 1 3 按键模块 . 错误 !未定义书签。 3.4 SPGT62C19B 电机控制模组 . 错误 !未定义书签。 3.4.1 模组简介 . 错误 !未定义书签。 3.4.2 模组硬件模块说明 . 错误 !未定义书签。 3.5 SPGT62C19B 芯 片实现电机控制 . 错误 !未定义书签。 3.5.1 SPGT62C19B 芯片简介 . 错误 !未定义书签。 3.5.2 利用 SPGT62C19B 控制直流电机 . 错误 !未定义书签。 3.5.3 利用 SPGT62C19B 控制步进电机 . 错误 !未定义书签。 3.6 转速测量电路 . 错误 !未定义书签。 3.7 数码管显示电路 . 错误 !未定义书签。 3.8 ULN2003A 芯片介绍 . 错误 !未定义书签。 第 4 章 控制系统的软件设计 . 错误 !未定义书签。 4.1 系统的软件架构 . 错误 !未定义书签。 nts IV 4.2 各模块程序说明 . 错误 !未定义书签。 4.2.1 按键扫描模块 . 错误 !未定义书签。 4.2.2 LED 数码管显示模块 . 错误 !未定义书签。 4.2.3 直流电机控制和测量模块 . 错误 !未定义书签。 4.2.4 利用 PID 算法实现调速 . 错误 !未定义书签。 4.3 主程序流程 图 . 错误 !未定义书签。 总结 . 错误 !未定义书签。 社会经济效益性分析 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 附录 1 . 错误 !未定义书签。 附录 2 . 错误 !未定义书签。 附录 3 . 错误 !未定义书签。 nts 2 第 1 章 绪论 1.1 课题研究的目的及意义 在当今社会，电机作为机电能量转换装置，其应用遍及国民经济的各个领域如医疗、仪表、化工、工业、军事以及人们的日常生活中。电动机一般分为交流电机和直流电机。相比较交流电动机，直流电动机因具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点，因而被广泛应用于电力机车、无轨电车、轧钢机、机床和起动设备等需要经常起动并调速的场合。因此，当前对直流电动机及其控制器的设计与研发对当今节约型社会的建 设以及社会各个领域的发展都有着非常重要的意义。 通过对直流电机系统控制的设计与研究，并通过对直流电机进行转速控制，转速测量等功能的实现，进而对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义，为进一步研究和优化直流电机控制方法提供基础。 1.2 直流电机简介 1.2.1 直流电机的原理 1.直流发电机的工作原理 （ 1） 直流 发 电 机的原理模型 如图 1-1所示： 图 1-1 直流发电机工作原理图 nts 3 （ 2） 直流 发电 机工作原理 用 电动机 拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈边 a b 和 c d 分别切割不同极性磁极 下的磁力线，感应产生电动势 。 直流 发电 机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势 因为电刷 A 通过换向片所引出的电动势始终是切割 N 极磁力线的线圈边中的电动势。所以电刷 A 始终有正极性，同样道理，电刷 B 始终有负极性。所以电刷端能引出方向不变但大小变化的脉动电动势 2直流电动机的工作原理 (1)直流 电动机 的原理模型 如图 1-2所示： 图 1-2 直流电动机工作原理图 (2)直流 电动机 的工作原理 要使电枢受到一个方向不变的电磁转矩，关键在于：当线圈边在不同极性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换， 即进行所谓 “ 换向 ” 。 为此必须增添一个叫做换向器的装置，换向器配合电刷可保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向，就可以使电动机能连续的旋转 ,这就是直流 电动机 的工作原理 。 1.2.2 直流电机的结构 直流 电机结构形式 , 必须有满足电磁和机械两方面要求的结构 ，直流 电机必须具备静止和转动两大部分 nts 4 1.静止部分 直流电机静止部分称作定子 ，其作用是产生磁场，主要 由主磁极、机座、换向极、端盖和电刷装置等部件组成 （ 1） 主磁极 主磁极的作用是建立主磁场。绝大多数直流电机的主磁极不是用永久磁铁而是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。主磁极铁心靠近转子一端的扩大的部分称为极靴，它的作用是使气隙磁阻减小，改善主磁极磁场分布，并使励磁绕组容易固定。为了减少转子转动时由于齿槽移动引起的铁耗，主磁极铁心采用 1 1.5mm的低碳钢板冲压一定形状叠装固定而成。主磁极上装有励磁绕组， 整个主磁极用螺杆固定在机座上。主磁极的个数一定是偶数，励磁绕组的连接必须使得相邻主磁极的极性按 N， S 极交替出现。 （ 2）机座 机座有两个作用，一是作为主磁极的一部分，二是作为电机的结构框架。 机座中作为磁通通路叠部分称为磁轭。机座一般用厚钢板弯成筒形以后焊成，或者用铸钢件（小型机座用铸铁件）制成。机座的两端装有端盖。 （ 3）换向极 换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个小磁极，它的作用是改善直流电机的换向情况，使电机运行时不产生有害的火花。换向极结构和主磁极类似，是由换向极铁心和套在铁心上的换向极绕 组构成，并用螺杆固定在机座上。换向极的个数一般与主磁极的极数相等，在功率很小的直流电机中，也有不装换向极的。换向极绕组在使用中是和电枢绕组相串联的，要流过较大的电流，因此和主磁极的串励绕组一样，导线有较大的截面。 （ 4）端盖 端盖装在机座两端并通过端盖中的轴承支撑转子，将定转子连为一体。同时端盖对电机内部还起防护作用。 （ 5）电刷装置 电刷装置是电枢电路的引出（或引入）装置，它由电刷，刷握，刷杆和连线等部分组成，右图所示，电刷是石墨或金属石墨组成的导电块，放在刷握内用弹簧以一定的压力按放在换向器的表面，旋转 时与换向器表面形成滑动接触。刷握用螺钉夹紧在刷杆上。每一刷杆上的一排电刷组成一个电刷组，同极性的各刷杆用连线连在一起，再引到出线盒。刷杆装在可移动的刷杆座上，以便调整电刷的位置。 2.转动部分 nts 5 直流电机转动部分称作转子 (通常称作电枢 )，其作用是 产生电磁转矩和感应电动势 ， 由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、轴承、风扇等。 （ 1） 电枢铁心 电枢铁心既是主磁路的组成部分，又是电枢绕组支撑部分；电枢绕组就嵌放在电枢铁心的槽内。为减少电枢铁心内的涡流损耗，铁心一般用厚 0.5mm且冲有齿、槽的型号为 DR530或 DR510的硅钢片叠压夹紧而成。小型电机的电枢铁心冲片直接压装在轴上，大型电机的电枢铁心冲片先压装在转子支架上，然后再将支架固定在轴上。为改善通风，冲片可沿轴向分成几段，以构成径向通风道。 （ 2） 电枢绕组 电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，他是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。线圈用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，分上下两层嵌放在电枢铁心槽 内，上下层以及线圈与电枢铁心之间都要妥善地绝缘，并用槽楔压紧。大型电机电枢绕组的端部通常紧扎在绕组支架上。 （ 3） 换向器 在直流发电机中，换向器起整流作用，在直流电机中，换向器起逆变作用，因此换向器是直流电机的关键部件之一。换向器由许多具有鸽尾形的换向片排成一个圆筒，其间用云母片绝缘，两端再用两个 V形环夹紧而构成。每个电枢线圈首端和尾端的引线，分别焊入相应换向片的升高片内。小型电机常用塑料换向器，这种换向器用换向片排成圆筒，再用塑料通过热压制成。 1.3 直流电机控制的发展 随着现代控制理论、新型大功率电力电子器件、新型变频技术以及微型计算机数字控制技术在实际应用中相继取得重要进展，电气传动领域发生了重大的技术变革，变速传动中直流电机 控制技术获得了飞速发展。现代直流电机控制的发展现状及趋势可以概括为以下几个方面 : 1.控制理论方面 1971 年，英国学者 EBlaschke 提出“异步电动机磁场定向的控制原理”，即用矢量变换的方法研究直流电机的动态控制律，在定向于转子磁通的基础上，实现了直流电机磁通和转矩的解祸控制，使传动系统的动态性能有了明显改善，开创了直流传动的新纪元。 1985 年由德国学者 M.DePenbrock 教授首次提出了直接转矩控制的理论，随后日本学者 LTakahashi 也提出类似的控制方案，并取得了很令人振奋的控制效果。直接转矩控 制不需要复杂的坐标变换，也不需要nts 6 依赖转子数学模型，其新颖的控制思想，简洁明了的系统结构，优良的动、静态性能受到了普遍的关注并得到迅速的发展。进入 90年代，直流电机的控制方案逐步走向多元化。基于现代控制理论的滑模变结构控制、采用微分几何理论的非线性解祸控制、模型参考自适应控制等等方法的引入，使系统性能得到了改善和提高。但这些理论仍然建立在对象精确的数学模型基础上，有的需要大量的传感器、观测器，因而结构复杂，有的仍无法摆脱非线性和电机参数变化的影响。由于智能控制无需对象精确的数学模型并具有较强的鲁棒性，因而许多 学者将智能控制方法 (如专家系统、模糊控制、人工神经网络控制等 )引入电机控制系统，并取得了满意的效果。以模糊控制为例，其典型应用如 :用于电机速度控制的模糊控制器 ;模糊逻辑在电机模型及参数辨识中的应用 ;基于模糊逻辑的电机效率优化控制 ;基于模糊逻辑的智能逆变器的研究等等。 纵观电机工业的发展史，几乎每一次大的发展都有理论方面的突破。但现在作为一些较成熟的现代直流系统，再提出具有划时代意义的理论不太容易。因此今后的发展，相当长一段时间内还会是将现有的各种控制理论加以结合，互相取长补短，或将其他学科的理论、方法引入电 机控制，走交叉学科的道路。总之，直流电机的控制己不再使人束手无策，实现电机的理想控制己不再遥远。 2.控制器方面 微电子技术的迅速发展，微处理技术的日益更新，使得电机控制技术开始由传统的模拟技术转向微处理器控制的数字技术。控制系统的精度、稳定性、抗干扰性、多功能化、通用化等大大提高，而价格大体与模拟控制系统相当。目前国外的许多半导体厂商，都开发出了一系列电机控制专用集成电路芯片，可以满足部分数字化控制的应用需求。但由于各厂商之间无统一标准，且专用集成电路芯片的功能有限，通用性和可扩展性不强，在一些较复杂的应 用场合，专用集成电路芯片未必能满足性能要求。这时可以考虑自己开发电机专用的控制芯片。现场可编程门阵列 (FPGA)可作为一种解决方案。 FPGA 借助于硬件描述语言 (VHDL)来对系统进行设计，可将复杂的软件算法用硬件实现。高性能的面向电机数字化控制的工业单片机和高速数字信号处理器 (DSP)的出现，使得电机控制系统的性能大大提高，并大大简化了系统结构。与单片机相比 DSP 器件具有更高的集成度，更快的运算速度和丰富的高度专业化的指令集，更大容量的存储器，内置波特率发生器，具有高速同步串行接口和标准异步通讯串行接口，以 及集成在片内的刀 D和采样 /保持电路， PWM 发生电路。因此， DSP 可以满足各种复杂的应用需求，实现高性能的电机数字化控制。随着 DSP 性能价格比的不断提高， DSP将越来越广泛的应用于电机控制的各个领域。 3.电力电子技术方面 电力电子技术一直是电机控制发展最重要的物质基础，大功率半导体器件nts 7 的发展也制约着电机控制的水平。从最初的晶体管到第二代的 GTR、 MOSFET 再到第三代的 IGBT，大功率半导体器件的性能不断提高，使得变频装置发生了根本性的变化。目前，大功率半导体器件又向集成化智能化方向发展。智能功率模块少 M 是 向第四代功率集成电路 PIC 的过渡产品。它是微电子技术和电力电子技术相结合的产物。它不但提供功率传输变换能力，而且具有逻辑、控制、传感、检测、保护和自诊断等功能。它内含驱动电路、保护电路，具有过流、短路、欠压与过热保护等功能。外界只需提供 PWM 信号给智能功率模块，就可实现以往复杂的主电路及其外围电路的功能。由于采用了隔离技术，散热更均匀，体积更紧凑。采用 IPM 作为功率变换装置，不但可以提高可靠性，而且系统的开发时间、开发费用都将大幅减少。 4.计算机辅助设计方面 由于计算机和微电子技术的发展，现代计算机的功能 越来越强大，速度越来越快。为系统设计和仿真提供的软件越来越多，其中值得一提的是 MATLAB。MATLAB凭借其强大的矩阵运算能力、简便的绘图功能、可视化的仿真环境以及丰富的算法，己成为科研和工程技术人员的有力开发工具。控制理论方面的一些新的想法、新的控制策略都可以先通过 MATLAB 进行验证、修改。尤其是MATLABS.2中提供的电气系统模块库 (powersystemBloekset)，使电气传动工作者能够将电气传动控制系统设计所需要的复杂算法和先进控制理论相结合，进行准确而快速地对电路以及更复杂的电气系统仿 真。此外最新版的 MATLABS.3还提供的 Timebrkshop，它可以将 simulink 生成的控制系统仿真模型转化为 C语言文件。将这个文件编译成可执行文件后，在计算机上运行 (DOS 环境 )，通过适当的接口卡，将计算机的信号输出到合适的控制系统的执行部分，就可实现在线仿真，大大缩短了研发周期。也可自己开发一套控制系统，作为实验平台。通过 C程序，直接调用 MATLAB中丰富的控制工具箱，即达到实时仿真的目的又可加快开发过程。此外，还有一些软件，如 Mathematica、 PsPice 等，都可对设计控制系统起到辅助作 用。 Mathematica 是一个数学软件，具有很强的运算能力，可以对控制系统的控制理论进行仿真设计。 PsPice 是一个模拟电路仿真软件，可以对控制系统的主电路和执行元件进行仿真。目前也有人在将不同仿真软件结合应用的方面做了研究。如将 MATLAB 的系统功能与 PsPice 的器件功能相结合，对系统从控制器到主电路方面进行完全的仿真。 5.稀土永磁材料的应用和电机制造技术方面 异步电动机有许多无法克服的缺陷，以致电机技术发展缓慢。随着稀土永磁材料的发展和电机制造技术的进步，永磁同步电机、力矩电机、印制绕组电机、无槽 电机、大惯量宽调速电机等新型电机因其优良的性能在现代直流调速及伺服系统中得以广泛应用。其中，永磁无刷直流电动机具有明显的不可代替nts 8 的技术优势，在微小功率范畴内永磁直流无刷电动机是发展较快的新型电机，据资料统计，近些年来，每年以大约 15%的比例在增加。在这样的增长中，一个不可逆转的趋势是无刷直流电动机正在很多场合取代着其它种类的电动机。因此，人们对永磁无刷直流电动机的发展给予了极大的关注，对其控制技术的研究也成为近几年的研究热点。 总之，随着现代化的发展，现代直流电机控制将日趋成熟。但是，应当看到与国外公司的先 进技术和产品相比，我们还有很大的差距。美国、日本、英国、德国等国在研究直流电机控制技术方面取得了许多成功的经验，其产品也纷纷打入我国市场，并占据了较大的市场份额。因此，对直流电机控制技术进行研究，对于提高我国机电一体化技术水平，跟踪和赶超世界先进技术具有非常重要的意义。 nts 9 第 2 章 直流电机控制系统的总体设计 2.1 控制方案设计 本设计方案以 SPCE061A单片机为控制核心，实现对普通直流电机的转速测量，利用 PID算法实现 PWM调速，并且通过 LED及红外装置显示速度具体数值。 其中 SPCE061A单片机作为主控芯片，通过 I/O端口来控制 SPGT62C19B 电机驱动芯片，从而实现对直流电机的控制。电机模组上的光栅转盘和红外对管将直流电机的转动信息反馈给单片机，单片机针对测得的实际转速来调节SPGT62C19B的控制状态，从而使转速趋近预设置。同时，电机转速可由 4位数码管显示出来。 61 板的三个按键用来对直流电机的转动方向和转速等进行设定。 根据上 述的方案和本课题的设计目标，本系统的工作原理结构框图如图2-1所示 : 图 2-1 直流电机控制系统参考框图 2.2 控制系统的主要技术指标 该控制系统的主要技术指标为： 1.可通过 SPCE061A 板上的三个按键设定电机的转动方向、转速 nts 10 2.可实时测量电机的实际转速，并在 LED数码管上显示出来 3.可对电机进行 PID转速调节，使其转速趋近于设定值 2.3 SPCE061A 芯片及外围电路简介 2.3.1 凌阳 16位单片机简介 随着单片机功能集成 化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理（ DSP， Digital Signal Processing）等领域。凌阳的 16位单片机就是为适应这种发展而设计的。它的 CPU内核采用凌阳推出的 TMnSP （ Microcontroller and Signal Processor） 16位微处理器芯片。围绕 TMnSP 所形成的 16位 TMnSP 系列单片机 采用的是模块式集成结构，它以 TMnSP 内核为中心集成不同规模的 ROM、 RAM和功能丰富的各种外设接口部件。 TMnSP 内核是一个通用的核结构。除此之外的其它功能模块均为可选结构，亦即这种结构可大可小或可有可无。借助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成，便可形成各种不同系列派生产品，以适合不同的应用场合。这样做无疑会使每一种派生产品具有更强的功能和更低的成本。 TMnSP 家族 有以下特点 : 1.体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展 TMnSP 家族把各功能部件模块化地集成在一个芯片里，内部采用总线结构，因而减少了各功能部件之间的连线，提高了其可靠性和抗干扰能力。另外，模块化的结构易于系统扩展，以适应不同用户的需求。 2.具有较强的中断处理能力 TMnSP 家族的中断系统支持 10个中断向量及 10余个中断源，适合实时应用领域。 3.高性能价格比 TMnSP 家族片内带有高寻址能力的 ROM、静态 RAM和多功能的 I/O口。另外， TMnSP 的指令系统提供具有较高运算速度的 16位 16位的乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了 DSP功能，使得 TMnSP 家族运用在复杂的数字信nts 11 号处理方面既很便利，又比专用的 DSP芯片廉价。 4.功能强、效率高的指令系统 TMnSP 指令系统的指令格式紧凑，执行迅速 ,并且其指令结构提供了对高级语言的支 持 ,这可以大大缩短产品的开发时间。 5.低功耗、低电压 TMnSP 家族采用 CMOS制造工艺，同时增加了软件激发的弱振方式、空闲方式和掉电方式，极大地降低了其功耗。另外， TMnSP 家族的工作电压范围大，能在低电压供电时正常工作，且能用电池供电。这对于其在野外作业等领域中的应用具有特殊的意义。 2.3.2 SPCE061A芯片简介 SPCE061A是凌阳科技研发生产的性价比很高的一款十六位单片机，具有易学易用、效率较高的一套 指令系统和集成开发环境。在此环境中，支持标准 C语言，可以实现 C语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放和语音识别的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放，这些都为软件开发提供了方便的条件： SPCE061A片内还集成了一个 ICE（在线仿真电路）接口，使得对该芯片的编程、仿真都变得非常方便，而 ICE接口不占用芯片上的硬件资源，结合凌阳科技提供的集成开发环境（ unSP IDE），用户可以利用它对芯片进行真实的仿真；而程序的下载（烧写）也是通过该接口实现。 SPCE061A单片机的内部结 构框图 如图 2-2所示 ： nts 12 图 2-2 SPCEO61A 内部结构图 2.3.3 SPCE061A芯片特性 SPCE061A系统的特性参数如表 2-1所示 ： 表 2-1 SPCE061A系统特性参数 特性参数 SPCE061A 工作电压 2.6V-3.6V 最大工作速率 49.152MHz CPU 16位TMnSP SRAM容量 2K字 ROM容量 (字 ) 32K闪存 ROM nts 13 并行 I/O端口 A IOA15-0 并行 I/O端口 B IOB15-0 音频输出方式 DAC 2 中断源 TimerA/B、 时基信号发生器 外部中断 触键唤醒 唤醒源 IOA70 其它中断源 定时器 /计数器 双 16位加计数定时器 /计数器 双通道 PWM输出 UART 具备 ADC 7通道 10位电压模 -数转换器 (ADC)和单通道声音模 -数转换器 (ADC) 串行 SRAM接口 具备 (凌阳格式 ) 晶振 具备 低电压复位 具备 低电压监测 具备 内置 ICE接口 具备 上电复位 具备 麦克风放大器和自动增益控制 单通道 节电功能 具备 中断控制功能 具备 触键唤醒功能 具备 2.3.4 SPCE061A芯片的引脚排列与 说明 SPCE061A有两种封装片，一种为 80个引脚， LQFP80封装。 另 一种为 84个引脚， PLCC84封装形式 ， 这里介绍 PLCC84封装形式 的排列如 图 2-3所示： nts 14 图 2-3 SPCE061A PLCC84封装引脚排列图 在 PLCC84封装中有 9个空余脚，用户使用时这 9个空余脚接地。此处以 LQFP80封装管脚功能介绍。 表 2-2 管脚描述 表 管脚名称 管脚编号 类型 描述 IOA15:8 46-39 输入输出 IOA15:8：双向 IO端口 IOA7:0 34-27 输入输出 IOA7:0：通过编程，可设置成唤醒管脚 IOA6:0：与 ADC Line_In输入共用 IOB15:11 IOB10 IOB9 IOB8 IOB7 IOB6 IOB5 IOB4 50-54 57 58 59 60 61 62 63 输入输出 输入输出 输入输出 输入输出 输入 输出 输入输出 输入输出 输入输出 IOB15:11：双向 IO端口。 IOB100除用作普通的 IO端口，还可作为： IOB10：通用异步串行数据发送管脚 Tx IOB9： TimerB脉宽调制输出管脚 BPWMO IOB8： TimerA脉宽调制输出管脚 APWMO IOB7：通用异步串行数据接收管脚 Rx IOB6：双向 IO端口 nts 15 IOB3 IOB2 IOB1 IOB0 64 65 66 67 输入输出 输入输出 输入输出 输入输出 IOB5：外部中断源 EXT2的反馈管脚 IOB4：外部中断源 EXT1的反馈管脚 IOB3：外部中断源 EXT2 IOB2：外部中断源 EXT1 IOB1：串行接口的数据传送管脚 IOB0：串行接口的时钟信号 DAC1 12 输出 DAC1数据输出管脚 DAC2 13 输出 DAC2数据输出管脚 X32I 2 输入 32768Hz晶振输入管脚 X32O 1 输出 32768Hz晶振输出管脚 VCOIN 70 输入 PLL的 RC滤波器连接管脚 AGC 16 输入 AGC的控制管脚 MICN 19 输入 麦克风负向输入管脚 MICP 21 输入 麦克风正向输入管脚 V2VREF 14 输出 电压源 2.0V产生 5mA的驱动电流，可用作外部 ADC Line_In通道的最高参考输入电压，不可作为电压源使用 MICOUT 18 输出 麦克风 1阶放大器输出管脚，管脚外接电阻决定 AGC增益倍数 OPI 17 输入 麦克风 2阶放大器输入管脚 VEXTREF 23 输入 ADC Line_In通道的最高参考输入电压管脚 VMIC 25 输出 麦克风电源 VADREF 22 输出 AD参考电压 (由内部 ADC产生 ) VDD 5,69 输入 逻辑电源的正向电压 VSS 10,26,71 输入 逻辑电源和 IO口的参考地 VDDIO 37,38,56 输入 IO端口的正向电压管脚 VSSIO 35,36,48 输入 IO端口的参考地 AVDD 24 输入 模拟电路（ A/D、 D/A和 2V稳压源）正向电压 AVSS 15 输入 模拟电路（ A/D、 D/A和 2V稳压源）参考地 RESET 68 输入 低电平有效的复位管脚 SLEEP 49 输出 睡眠模式 (高电平激活 ) ICE 7 输入 激活 ICE(高电平激活 ) ICECLK 8 输入 ICE串行接口时钟管脚 ICESDA 9 输入输出 ICE串行接口数 据管脚 nts 16 TEST 3 输入 测试模式时接高电平，正常模式时接地 GND或悬浮 ROMT 47 输入 测试闪烁存储器，正常模式时悬浮 N/C 55 输入 正常使用时接地 N/C 4 输入 正常使用时接地 N/C 6 输入 正常使用时接地 PFUSE,PVIN 20,11 输入 程序保密设定脚。用户慎重使用。 第 3 章 控制系统的硬件设计 3.1 SPCE061A最小系统 nts 17 SPCE061A最小系统包括 SPCE061A芯片及其外围基本模块，外围基本模块有：晶振输入模块（ OSC）、锁相环外围电路（ PLL）、复位电路（ RESET）、指示灯（ LED）等，分别如下图所示。 图 3-1 SPCE061A芯片 nts 18 图 3-2 锁相环外围电路（ PLL） 图 3-3 晶振输入模块（ OSC） 图 3-4 复位电路（ RESET） 图 3-5 指示灯电路（ LED） 其中在 OSC0、 OSC1端接上晶振及谐振电容，在锁相环压控振荡器的阻容输入 VCP端接上相应的电容电阻后即可工作。 其它不用的电源端和地端接 上 0.1 F的去藕电容提高抗干扰能力。 3.2 电源模块 SPCE061A的内核供电为 3.3V，而 I/O端口可接 3.3V也可以接 5V，所以在SPCE061A 精简开发板 的电源模块 中有一个端口电平选择跳线 。 下图为 SPCE061A 精简开发板 上的电源模块图。 nts 19 图 3-6 电源模块 3.3 1 3按键模块 在 SPCE061A 精简开发板 上自带 1 3按键，可作为输入部件使用。三个按键为高电平有效，分别与单片机的 IOA0-IOA3连接。如图 3-7所示。 图 3-7 1 3按键 3.4 SPGT62C19B电机控制模组 3.4.1模组简介 SPGT62C19B电机控制模组是采用凌阳 SPGT62C19B电机驱动芯片，配置两相步进电机和直流电机各一台，并提供 4位 LED数码管用来显示电机转速等信息。 模组的平面图如图： nts 20 图 3-8 电机控制模组结构图 上述结构图中各部分说明如下： （ 1）电机控制接口 模组与单片机的接口，为 10PIN排针，可以直接与“ 61板”连接，实现电机控制。 （ 2）数码管控制接口 模组与单片机的接口，为两组 10PIN排针，可以直接与“ 61板”连接，实现对 4位 LED数码管的控制。 （ 3） SPGT62C19B电机驱动芯片 可驱动一台双极性两相步进电机，或者两台直流电机。 （ 4）外接电源指示灯 SPGT62C19B电机驱动芯片的逻辑控制电源与电机驱动电源是各自独立供电的，可以外接 5V12V的电机驱动电源。当接通了电机驱动电源时，外接电源指nts 21 示灯会点亮。 （ 5）外接电源插座 为 SPGT62C19B提供电机驱动电源的插座。共有两组电源插座，分别为 2PIN针座（可接 61板电池盒或其他直流电源）和 DC稳压电源插座（可接直流 稳压电源）。使用时可选择其中一组插座作为电机驱动电源电源输入端。 （ 6）输出选择跳线 该组跳线用来选择 SPGT62C19B芯片控制的电机。模组提供了步进电机和直流电机各一台，可通过对输出选择跳线的设定来切换当前工作的电机类型。 （ 7）步进电机接口 该接口为 4PIN插针形式，用于连接 SPGT62C19B驱动芯片和两相步进电机。 （ 8）步进电机 35BYJ26型号永磁式步进减速电机，工作方式为两相四拍。在步进电机面板上安装有刻度盘，以便于在实验中观察电机的转动状态。 （ 9）直流电机接口 由于 SPGT62C19B可同时驱动两台直流电机，因此留出了两组直流电机接口，在模组上分别标示为 J11和 J12。可以将模组提供的直流电机接在其中一组接口上。 （ 10）直流电机 电机型号为 310CA，工作电压 3V12V，在 5V电压下空载转速约 4000转 /分。 （ 11）光栅转盘和红外对管 在直流电机的转轴上安置了光栅转盘，光栅转盘的两侧分别装有鼠标用红外发射和接收管。当直流电机转动时，光栅将不断改变红外对管的通断状态，从而实现对直流电机转速
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号