基于ARM的直流电机测速

西安科技大学电控学院课程设计第1页基于ARM的直流电机测速系统摘要随着微电子和计算机技术的发展，直流电机的要求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国名经济领域都有应用。研究直流电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。本控制系统的设计，有硬件设计和软件设计两部分组成。其中，硬件设计主要包括单片机最小系统、键盘控制模块、直流电机驱动模块、蜂鸣器报警模块、红外对管测速模块等功能模块的设计。软件设计包括主程序以及各个模块的控制程序，最总实验对直流电机转动方向及转动速度的控制，并且将直流电机的转动速度动态显示在上位机上。本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。关键词直流电机，转速控制，方向控制，转速测量西安科技大学电控学院课程设计第1页目录第一章绪论111ARM技术的发展112ARM的广泛应用113本课题研究目的及意义2第二章系统分析221设计目的222设计要求223设计分析3231核心控制电路3232电动机接口电路3233用户接口电路3第三章系统设计431硬件设计4311直流电机驱动模块4312报警模块6313测速模块6314显示模块632软件设计7321流程图7322程序清单7第四章心得体会13参考文献16西安科技大学电控学院课程设计第1页第一章绪论11ARM技术的发展ARM公司的IP核已经由ARM7,ARM9发展到今天的ARM11版本。ARM11囊括了THUMB2,CORESIGHT,TRUSZONE等众多业界领先技术，同时由单一的处理器内核向多核发展，为高端的嵌入式应用提供了强大的处理平台。高集成度SOC芯片的采用可以带来一系列好处，诸如减少了外围器件和PCB面积，提高系统抗干扰能力，缩小产品体积，降低功耗等。ARM公司是一家IP供应商，其核心业务是IP核以及相关工具的开发和设计。半导体厂商通过购买ARM公司的IP授权来生产自己的微处理器芯片。由此以来，处理器内核来自ARM公司、各芯片厂商结合自身已有的技术优势以及芯片的市场定位等因数使芯片设计最优化，从而产生了一大批高度集成、各据特色的SOC芯片。例如INTEL公司的XSCALE系列集成了LCD控制器、音频编/解码器，定位于智能PDA市场；ATMEL公司的AT91系列片内集成了大容量FLASH和RAM、高精度A/D转换器以及大量可编程I/O端口，特别适合于工业控制领域；PHILIPS公司的LPC2000系列片内集成了128位宽的零等待FLASH存储器以及I2C,/设置管脚连接GPIOI10IO0CLRBEEPCON/BEEPCON0/DELAYNS2000II3/DELAYNS2000II3/DELAYNS2000II3/DELAYNS2000/PINSEL00X00000005/设置I/O连接到UART0/UART0_INIT/UART0_SENDSTRSEND_STRING/DELAYNS10RETURN0/名称DELAYNS功能长软件延时入口参数DLY延时参数，值越大，延时越久出口参数无/VOIDDELAYNSUINT32DLYUINT32IFORDLY0DLY西安科技大学电控学院课程设计第12页FORI0I5000I/名称FANZHUANJIATING（）功能反转加速，停止入口参数I占空比参数出口参数无/VOIDCCUINT8IUINT8M0PINSEL10X0110/设置PWM5连接到P022管脚IO0DIRP0_22IO0SETP0_22/将P021置低，配合PWM控制PWMPR0X00/不分频，计数频率为FPCLKPWMMCR0X02/设置PWMMR0匹配时复位PWMTCPWMMR0CYCLE_DATA/设置PWM周期PWMMR5DUTY_CYCLE_DATA/设置PWM占空比PWMLER10|15/PWMMR0、PWMMR5锁存PWMPCR113/允许PWM5输出，单边PWMPWMTCR0X09/启动定时器，PWM使能WHILEM3PWMMR5DUTY_CYCLE_DATAI/设置PWM占空比PWMLER10|15/PWMMR0、PWMMR5锁存西安科技大学电控学院课程设计第13页PWMTCR0X09/启动定时器，PWM使能IFIO0PINIFIO0PINM第四章心得体会硬件宋阿珍为期一周的ARM课程设计结束了，本应感到如释重负的我们心情却更加沉重了，因为通过课程设计可以看出这门课我们大部分人学的是一塌糊涂，或许看到这种结果，在我们看来是全专业最为认真敬业的老师之一的黄老师应该更加心痛吧，自己辛辛苦苦努力一个学期，学生竟然交出这样的答卷，着实是让人寒心的，所以我们感到非常的惭愧。在课程设计过程中，我主要负责的是硬件方面，即电路原理图的绘制，老师的要求是用H桥电路驱动直流电机，实现电机正转加速，报警，反转加速，报警，正转减速，反转减速，并且利用红外对管实现对电机转速的测量，将所测得数据利用串口程序时期显示在上位机或者数码管上，利用PROTEL99软件画出最小系统以及外围电路，由于我们专业没有学习过专业的画图软件而这些主要是依靠我们自学，所以在画图过程中我们遇到了诸多为题，如怎样使元器件方向改变，怎样使元器件镜像，并且老师要求要用何种芯片，而我的元器件库里根本没有，这对于初学者要画出一个有40个管脚的芯片，确实费了不少时间，红外对管测速，别说原理图了，这根本在我来说是第一次听说，那红外对管如何跟电路连接，他对硬件有什么要求，他的基本参数是多少，西安科技大学电控学院课程设计第14页这些都是摆在我们面前的问题，还好班里有一个懂这个的同学，通过向他的询问，才对红外对管有了一定的了解，但遗憾的是，由于我们组的专业知识有限，测速电路虽然知道了一些，但最终还是在测速这一模块做的不太好，这方面的知识还得好好补补，下来一个问题是如何利用H桥电路实现电机的反转，因为芯片通过控制PWM波来控制电机的速度和旋转方向，如何改变方向是我们遇到的最大的问题，起初我们以为改变P021口和P022口的电位改变电路电流的方向实现反转，但没有实现，在查看芯片数据时得知，P021口输出PWM波，只能通过改变P022口的设置来改变高低电平来改变旋转方向，这个问题的解决也是在对此有了解的同学的指导下完成的，先来是占空比的问题，因为转速的快慢会影响演示的效果，这个是在老师的帮助下完成的，在实验中遇到的各种问题，多亏了老手和同学的帮助才得以顺利解决，所以除了特别感谢之外，深知学习一门知识的重要性，别人又不如自己有，通过课程设计，虽然没能对这门课程的各个要点得以理解，但也是学到了不少东西，比如红外对管测速原理，电机如何实现正反转，如何进行报警，如何操作绘图软件，如何跟同学之间更默契的合作，如何自己动手进行设计，等等很多东西都是通过实践得来的，大四马上就要结束了，在不久的将来即将走上社会，多学一点东西总是没有错的，所以感谢黄老师，李老师对我们的指导和帮助。软件杨柳本设计用一台ARM机实现对直流电机的转速监控，在硬件上采用了基于PWM技术的H型桥式驱动电路，解决了电机驱动的效率问题，在软件上也采用较为合理的系统结构及算法，提高了ARM的使用效率。通过本次设计，加强了我对ARM知识的掌握，同时了解了目前工业生产中数字化系统的重要性，使我对使用ARM实现自动化控制的设计过程有了全面地了解。通过学习控制系统工作原理以及如何利用ARM实现各种功能，我查阅了大量相关资料，学会了许多知识，培养了我独立解决问题的能力。我在此次设计中负责的是软件设计，在这个过程中我遇到了许多问题，由于编程是我的弱项，所以花费了比较多的精力。我是在原有的直流电机实验基础上进行改编的，通过查资料，问指导老师，还有在同学帮助下不断的修改，使程序最终可以正常运行。但是对于老师的设计要求还是具有一定差异，最后一天，在两位大神的帮助下，我们对软件的部分功能进行了完善，比如电机反转减速，用延时程序控制电机减速等。用软件编程完成转速驱动，转速检测，实现了对转速的最优化调节。这次的课程设计还让我体会到了同学之间的互帮互助，在大西安科技大学电控学院课程设计第15页家的努力下，从一筹莫展到逐渐完成。细节决定成败，这句话也在这次课题中得到了印证，特别是在软件的编程过程中，一点点的错误就会使你整个程序不能运行，因此我们不仅仅要有整体意识，也要注意细节，不要因一个关键地方的一个细节而导致满盘皆输。通过这次课程设计，我还体会到了自己知识的贫乏，许多知识都没有涉及到。在今后的学习中，自己应该加强书本与实践之间的联系，并且扩大知识面，取得更大的进步。总之，通过本次设计不仅进一步强化了专业知识，掌握了设计系统的方法、步骤，还使我更深刻的理解了细节，合作的重要性，也为我今后的工作和学习打下了坚实的基础。西安科技大学电控学院课程设计第16页参考文献1范圣一ARM原理与