嵌入式课程设计报告 基于ARM的直流电机控制系统设计

电子设备检测与维修课程设计任务书《嵌入式系统综合实践》课程设计（报告）题目：基于ARM的直流电机控制系统设计嵌入式系统综合实践课程设计（报告）摘要本文的主要目的基于ARM的直流电机系统的设计。首先，提出了此次设计的背景及研究意义。其次，介绍了PWM驱动直流电机的技术原理，即利用脉冲宽度调制即给直流电机输入高速的开关脉冲信号，文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述，改变脉冲信号开关的比例，达到速度控制的效果来实现对直流电机速度方向的调节。然后，对ARM和电位器之间的信号传输和电源电压转换做出了设计，并通过整流电路来实现整个方案的电源调配通过电位器输入信号调节占空比来实现直流电机速度方向调节要求。并且编辑了PWM脉宽调节程序来实现电机的驱动和转方向的控制。关键词：直流电机PWM信号脉冲宽度调制信号开关目录TOC\o"1-3"\h\u7855第1章绪论 第1章绪论1.1课题背景常用的控制直流电动机有以下几种:第一,最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。这种方法简单易行设备制造方便，价格低廉。但缺点是效率低、机械特性软、不能在较宽范围内平滑调速，所以目前极少采用。第二，三十年代末，出现了发电机-电动机(也称为旋转变流组)，配合采用磁放大器、电机扩大机、闸流管等控制器件，可获得优良的调速性能，如有较宽的调速范围(十比一至数十比一)、较小的转速变化率和调速平滑等，特别是当电动机减速时，可以通过发电机非常容易地将电动机轴上的飞轮惯量反馈给电网，这样，一方面可得到平滑的制动特性，另一方面又可减少能量的损耗，提高效率。但发电机、电动机调速系统的主要缺点是需要增加两台与调速电动机相当的旋转电机和一些辅助励磁设备，因而体积大，维修困难等。第三，自出现汞弧变流器后，利用汞弧变流器代替上述发电机、电动机系统，使调速性能指标又进一步提高。特别是它的系统快速响应性是发电机、电动机系统不能比拟的。但是汞弧变流器仍存在一些缺点:维修还是不太方便，特别是水银蒸汽对维护人员会造成一定的危害等。第四，1957年世界上出现了第一只晶闸管，与其它变流元件相比，晶闸管具有许多独特的优越性，因而晶闸管直流调速系统立即显示出强大的生命力。由于它具有体积小、响应快、工作可靠、寿命长、维修简便等一系列优点，采用晶闸管供电，不仅使直流调速系统经济指标上和可靠性有所提高，而且在技术性能上也显示出很大的优越性。晶闸管变流装置的放大倍数在10000以上，比机组(放大倍数10)高1000倍，比汞弧变流器(放大倍数1000)高10倍;在响应快速性上，机组是秒级，而晶闸管变流装置为毫秒级。随着现代化步伐的加快，人们生活水平的不断提高，对自动化的需求也越来越高，直流电动机应用领域也不断扩大。例如，军事和宇航方面的雷达天线，火炮瞄准，惯性导航，卫星姿态，飞船光电池对太阳得跟踪等控制;工业方面的各种加工中心，专用加工设备，数控机床，工业机器人，塑料机械，印刷机械，绕线机，纺织机械，工业缝纫机，泵和压缩机等设备的控制;计算机外围设备和办公设备中的各种磁盘驱动器，各种光盘驱动器，绘图仪，扫描仪，打印机，传真机，复印机等设备的控制;音像设备和家用电器中的录音机，录像机，数码相机，洗衣机，冰箱，电扇等的控制。随着计算机，微电子技术的发展以及新型电力电子功率器件的不断涌现，电动机的控制策略也发生了深刻的变化。电动机控制技术的发展得力于微电子技术，电力电子技术，传感器技术，永磁材料技术，微机应用技术的最新发展成就。变频技术和脉宽调制技术已成为电动机控制的主流技术。正是这些技术的进步使电动控制技术在近二十年内发生了很大的变化。其中，电动机控制策略的模拟实现正逐渐退出历史舞台，而采用微处理器，通用计算机，FPGA/CPLD,DSP控制器等现代手段构成的数字控制系统得到了迅速发展。电动机的驱动部分所采用的功率器件经历了几次的更新换代以后，速度更快，控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT逐渐成为主流。功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现。其中,脉宽调制(PWM方法，变频技术在直流调速和交流调速系统中得到了广泛应用。永磁材料技术的突破与微电子技术的结合又产生了一批新型的电动机，如永磁直流电动机，交流伺服电动机，超声波电动机等。由于有微处理器和传感器作为新一代运动控制系统的组成部分，所以又称这种运动控制系统为智能运动控制系统。所以应用先进控制算法，开发全数字化智能运动控制系统将成为新一代运动控制系统设计的发展方向。在那些对电动机控制系统的性能要求较高的场合（如数控机床，工业缝纫机，磁盘驱动器，打印机，传真机等设备中，要求电动机实现精确定位，适应剧烈负载变化)，传统的控制算法已难以满足系统要求。为了适应时代的发展，现有的电动机控制系统也在朝着高精度，高性能，网络化，信息化，模糊化的方向不断前进。1.2研究目的和意义直流电机是常用的动力提供元件，在日常生活中占据着重要的地位。研究直流电机的速度控制，有着非常重要的意义。ARM是近年来发展非常迅速的处理器，有很好的应用前景。将其应用于直流电机的调速控制，有极大的使用价值。以脉宽调制技术为代表的电机数字驱动技术也在迅猛发展，将计算机应用于这一领域正好可以发挥其在数字控制方面的优势。微电子技术和计算机技术的发展，为计算机控制技术的发展和应用奠定了坚实的基础。可以这样说，没有微处理器的仪器不能称其为仪器，没有微型机的控制系统更谈不上现代工业控制系统。随着微型计算机、超大规模集成电路、新型电力电子开关器件和传感器的出现，以及自动控制理论、电力电子技术、计算机控制技术的深入发展，电气传动装置日新月异地更新换代，直流传动系统也在不断地更新和发展。本课题将对基于ARM微处理器的直流驱动电机转速控制系统做深入研究，并对其设计、开发、调试方面做出研究。传统的控制系统采用模拟元件，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，故系统的运行可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。目前，直流电动机调速系统数字化已经走向实用化，伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。1.3性能参数1.16/32位ARM7TDMI-S核，LQFP144封装。2.16kB片内静态RAM。3.串行boot装载程序通过UART0来实现在系统下载和编程。4.EmbeddedICE-RT和嵌入式跟踪接口使用片内RealMonitor软件对任务进行实时调试并支持对执行代码进行无干扰的高速实时跟踪。5.8路10位A/D转换器，转换时间低至2.44μs。6.2个32位定时器（带4路捕获和4路比较通道）、PWM单元（6路输出）、实时时钟和看门狗。7.多个串行接口，包括2个16C550工业标准UART、高速IC接口（400kbit/s）和2个SPI接口。8.向量中断控制器。可配置优先级和向量地址。9.通过外部存储器接口可将存储器配置成4组，每组的容量高达16Mb，数据宽度为8/16/32位。10.多达76个通用I/O口（可承受5V电压），9个边沿或电平触发的外部中断引脚。11.通过片内锁相环（PLL）可实现最大为60MHz的CPU操作频率。片内晶振频率范围：1～30MHz。12.2个低功耗模式：空闲和掉电。13.通过外部中断将处理器从掉电模式中唤醒。14.可通过个别使能/禁止外部功能来优化功耗。15.双电源－CPU操作电压范围：1.65～1.95V(1.8V0.15V)－I/O操作电压范围：3.0～3.6V(3.3V10%)，可承受5V电压。

第2章系统总体结构设计2.1直流电机的PWM调速原理2.1.1PWM技术简介在直流电机系统中，开关放大器提供驱动电机所需要的电压和电流，通过改变加在电动机上的电压的平均值来控制电机的运转。在开关放大器中，常采用晶体管作为开关器件，晶体管如同开关一样，总是处在接通和断开的状态。在晶体管处在接通时，其上的压降可以略去;当晶体管处在断开时，其上压降很大，但是电流为零，所以不论晶体管接通还是断开，输出晶体管中的功耗都是很小的。一种比较简单的开关放大器是按照一个固定的频率去接通和断开放大器，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”的相位宽窄，这样的放大器被称为脉冲调制放大器。PWM(PulseWidthModulation)脉冲宽度调制技术就是通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)的技术。根据PWM控制技术的特点，到目前为止主要有八类方法:相电压控制PWM、线电压控制PWM、电流控制PWM、空间电压矢量控制PWM、矢量控制PWM、直接转矩控制PWM、非线性控制PWM、谐振软开关PWM。本文研究的SPWM(SinusoidalPWM)属于相电压控制PWM。采样控制理论中有一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。SPWM法就是以该结论为理论基础，通过改变调制波的频率和幅值就能调节逆变电路输出电压的频率和幅值。该方法的实现有以下两种方案:⑴等面积法等面积法是用同样数量的等幅但不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中，通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断，以达到预期的目的。由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点，可以准确地计算出各开关器件的通断时刻，其所得的的波形也很接近正弦波。(2)硬件调制法硬件调制法其原理就是把所希望的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制得到所期望的PWM波形。通常采用等腰三角波作为载波，当调制信号波为正弦波时，所得到的就是SPWM波形。其实现方法简单，可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路，用比较器来确定它们的交点,在交点时刻对开关器件的通断进行控制,就可以生成SPWM波。但是，这种模拟电路结构复杂，难以实现精确的控制。2.1.2直流电机电枢的PWM调压原理随着计算机进入控制领域，以及新型的电力电子功率元器件的不断出现，采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制的PWM控制方式已成为主流。这种控制方式很容易在单片机控制中实现，从而为直流电动机控制数字化提供了契机。直流电机的转速控制方法可分为两类:对励磁磁通进行控制的励磁控制法和对电枢电压进行控制的电枢控制法。其中励磁控制法在低速时受磁极饱和的限制，在高速时受换向火花和换向器结构强度的限制，并且励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以这种控制方法用得很少。本文介绍的方法就是在励磁恒定不变的情况下，通过调节电枢电压来实现直流电机调速。大多数直流电机的驱动采用开关驱动方式。开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态，通过脉宽调制PWM来控制电动机电枢电压，实现调速。图2-1是利用开关管对直流电动机进行PWM调速控制的原理图。当开关管DI的栅极输入高电平时，开关管导通，直流电动机电枢绕组两端有电压US。t1秒后，栅极输入变为低电平，开关管截止，电动机电枢两端电压为0。t2秒后，栅极输入重新变为高电平，开关管的动作重复前面的过程。图2.1如图所示。图2.1PWM调控原理图新一代的单片机增加了许多功能，其中包括PWM功能。单片机通过初始化设置，使其能自动地发出PWM脉冲波，只有在改变占空比时CPU才进行干预。系统采用此方法产生PWM信号等面积法是用同样数量的等幅但不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中，通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断，以达到预期的目的。由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点，可以准确地计算出各开关器件的通断时刻，其所得的的波形也很接近正弦波。从PWM控制技术出现之日起，就有芯片制造商生产专用的PWM集成电路芯片，现在市场上已有许多种。这些芯片除了有PWM信号发生功能外，还有“死区”调节功能、保护功能等。在单片机控制直流电动机系统中，使用专用PWM集成电路可以减轻单片机负担，工作也更可靠。2.2主控及硬件选择2.2.1主控芯片选择LPC2210是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-SCPU。对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30%，而性能的损失却很小。由于LPC2210的144脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、8路10位ADC、PWM输出以及多达9个外部中断使它们特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和电子收款机（POS）。通过配置总线，LPC2210最多可提供76个GPIO。由于内置了宽范围的串行通信接口，LPC2210也非常适合于通信网关、协议转换器、嵌入式软件调制解调器以及其它各种类型的应用。LPC2210原理图如图2.2所示：图2.2LPC2210原理图LPC2210给片选信号CS和读信号RD一个低电平开始读取转换结果，把6路数据读完，退出中断，等待定时器下一次定时到，启动下一次转换，待128次数据转换完之后，暂停定时计数，开始计算。计算结束后，再次启动定时，完成下一个周期128次数据采集。支持单边沿控制和/或双边沿控制的PWM输出，单边沿控制PWM输出在每个周期开始时总是为高电平，除非输出保持恒定低电平，双边沿控制PWM输出可在一个周期内的任何位置产生边沿，这样可同时产生正和负脉冲。脉冲周期和宽度可以是任何的定时器计数值，这样可实现灵活的分辨率和重复速率的设定，所有PWM输出都以相同的重复率发生，双边沿控制的PWM输出可编程为正脉冲或负脉冲。匹配寄存器更新与脉冲输出同步，防止产生错误的脉冲，软件必须在新的匹配值生效之前将它们释放，如果不使能PWM模式，可作为一个标准定时器带可编程32位预分频器的32位定时器/计数器，当输入信号跳变时4个捕获寄存器可取得定时器的瞬时值，也可选择使捕获事件产生中断。2.2.2LPC2290模块硬件设计直流电机驱动芯片介绍：本次设计采用的直流电机驱动芯片为L9110。L9110是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，每通道能通过750～800mA的持续电流，峰值电流能力可达1.5～2.0A；同时它具有较低的输出饱和压降；内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流，使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用上安全可靠。L9110被广泛应用于玩具汽车电机驱动、步进电机驱动和开关功率管等电路上。总原理图如2.3所示：图2.3LPC2290总原理图各功能模块的具体功能如下：（1）PWM波的产生：采用lpc2290自带的定时器产生PWM波，设定GPB0输出引脚的第2功能TOUT0，自动产生PWM波。（2）按键处理：采用中断形式来处理开启、关闭、正转、反转等功能，没有采用键盘扫描方式，大大节省了CPU的使用资源，提高了CPU的利用率。通过按键修改PWM波的占空比和频率（即TCNTBn和TCMPBn的值），正反转则修改TCON寄存器中TOUT0的倒相功能即可。（3）显示模块：并通过LPC2290的I/O口进行片选。没有使用CD4511显示译码器，采用了直接输出8位码进行显示。这样节省了硬件成本，并且充分的运用了LPC2290的资源。（4）直流电机控制模块：输出的PWM波经过H桥后输出给电机，从而对电机进行控制。直流电机控制模块如图2.4所示：硬件模块总结:通过原理图可知,本实验箱所应的直流电机模块方法为H桥构建。1.二极管的作用：四个二极管利用了反向泄露原理:当反向加入电源高压时,二极管击穿,从而保护三极管,当电压降低时,二极管恢复工作,继续反向截止,有稳压的作用。马达是电感元件，H桥是由开关管组成，4个二极管是用来保护开关管的，防止马达的反激电压击穿开关管。2.三极管:三极管在此电路模块中的作用可谓是必不可少.没有了三极管的开关特效,便无法构成H桥的模型,也就无法完成电机的运转.4个三极管起到了控制电机的正转,反转,加速,停止。而为了防止三极管烧毁,加了4个二极管进行保护。3.速测量模块:作为一种光电传感检测元件的光电编码器，具有精度高、反应快、抗干扰能力强、性能稳定可靠等显著的优点，它通常用于角位移和线位移的测量系统中，但由于件和成本的考虑，本系统将自行搭建测速电路以代替光电编码器的基本功能。光电码盘通过直流电机的带动，经过光电开关产生脉冲，再经过集成运算放大器，通过调整参考电压，对不稳定的脉冲波进行整形放大，再将信号送给光电耦合器进光电隔离，最后输出标准的矩形脉冲波形，接入单片机形成中断信号。

第3章直流电机模块软件设计3.1控制系统软件设计步骤1、明确所要解决的问题：根据问题的要求，将软件分成若干个相对独立的部分，并合理设计软件的总体结构2、合理配置系统的资源：与基于8位或16位微控制器的系统相比较，基于32位微控制器的系统资源要丰富得多，但合理的资源配置可最大的限度发挥系统的硬件潜能，提高系统的性能。对于一个特定的系统来说，其系统资源，如Flash、EEPROM、SDRAM、中断控制等，都是有限的，应合理配置系统资源。3、程序的设计、调试与优化：根据软件的总体结构编写程序，同时采用各种调试手段，找出程序的各种语法和逻辑错误，最后应使各功能程序模块化，缩短代码长度以节省存储空间并减少程序的执行时间。系统的软件程序是通过对硬件设备的控制来完成控制任务的，只有充分了解硬件系统的工作过程才能确定软件的任务，最终达到完美的统一。在进行软件程序编写之前首先要进行系统的需求分析，以确定系统要实现的功能，明确系统最终的任务指标。在本课题中，软件主要实现的是驱动电机、数据处理、通信、PWM信号产生等功能。显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据,按照材料及

产品工艺，单片机应用系统中常用的显示器有:发光

二二极管LED显示器、液晶

LCD显示器、CRT显示器等。LED

显示器是现在最常用的显示器之一，发光二极管(LED)由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件(半导体显示器)。分段式显示器(LED

数码管)由7条线段围成8字型，每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种

字形或符号。LED

数码管有共阳、共阴之分。3.2程序及各电路设计3.2.1程序设计当程序运行时，会判断键盘是否有按键被按下，当有按键被按下时，系统会判断是数字键0－9还是功能键，如果是数字键中所设定的键值将键值存入到pwm中，进行加速然后继续输入做比较，若相同，则继续提速,重复4次后,当达到速度阙值时,led报警闪烁并体制电机。程序流程图如图3.1所示：图3.1程序流程图当PWM匹配寄存器用于产生PWM信号时，PWM锁存使能寄存器用于控制PWM匹配寄存器的更新。当定时器处于PWM模式时,如果软件对PWM匹配寄存器位置执行写操作，则写入的值将保存在下一个映像寄存器中。当PWM匹配0事件发生时(在PWM模式下，通常也会复位定时器)，如果对应的锁存使能寄存器已经置位，那么映像寄存器的内容将传送到实际的匹配寄存器中。此时，新的值将生效并决定下一个PWM周期。当发生新值传送时,PWMLER中的所有位都自动清零。在PWMLER中相应位置位和PWM匹配О事件发生之前，任何写入PWM匹配寄存器的值都不会影响PWM操作。系统使用PWM4和PWM6输出控制两个电机的转速，改变对应的PWM输出，就可以实现电机速度的控制。输出的PWM波经过H桥后输出给电机，从而对电机进行控制。3.2.2晶振电路设计XTAL1和XTAL2分别用就能够提供振荡电路的反相器输入和输出端。在使用内部振荡电路时，这两个端子用来外接时钟石英晶体，振荡频率为晶振频率，振荡信号送至内部时钟电路产生时钟脉冲信号,时钟频率选用110592MHz,电容选30pF，阻选1M。电路图如图3.2所示：图3.2晶振电路图3.2.3ARM电源设计LPC2114基本电路要求两组电源，其引脚有7个电源引脚:1.8V内核电源，其作用为内部电路电源;模拟1.8V内核电源，也为内部电路电源电压。它与1.8V内核电源相同，但为了降低噪声和出错几率，两者应该隔离。3.3V端口电源其作用为IO口电源电压;模拟3.3V端口电源;其作用与3.3V端口电源相同，但为了降低噪声和出错几率，两者应该隔离。设计电路如图3.3所示：图3.3电源抗干扰电路和电源电源图PWM脉冲调宽方式有三种:定频调宽、定宽调频和调宽调频。系统采用了定频调宽方式，采用这种方式，电动机在运转时比较稳定，并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便,系统采用ARM处理器实现PWM信号的产生。单边沿控制PWM输出在每个周期开始时总是高电平，除非输出保持恒定低电平。双边沿控制PWM输出可在一个周期内的任何位置产生边沿，这样可同时产生正脉冲和负脉冲。双边沿控制的PWM输出可编程为正脉冲或负脉冲，输出规则为:(1)在一个PWM周期结束时(与下一个PWM周期的开始重合的时间点)，使用下一个PWM周期的匹配值;(2)等于0或当前PWM速率(与匹配通道О的值相同)的匹配值有表时的下隆规则(3)。例如，在PWM周期开始时的下降沿请求与PWM周期结’的的下沿请求等效;(3)当匹配值正在改变时，如果其中有一个旧匹配值等于PWM选年以PH新的匹配值不等于О或PWM速率，旧的匹配值个等于0，那么旧的匹宜付竹次被使用;(4)如果同时请求PWM输出置位和清零，则清零优先。当置位和清零匹配值相同，或者置位或清零等于0并且其它值等于PWM速率时，可能发生这种状况。匹配寄存器更新与脉冲输出同步，防止产生错误的脉冲。软件必须在新的匹配值生效之前将它们释放。3.2.4整体电路设计图3.4整体电路图直流电机驱动电压为12V,驱动芯片L298N为5V,ARM的两组电源为3.3V和1.8V，电位器驱动电压为5V。而我们所用的外部电源一般为220V的交流电压，所以为了提供合适的电源，需设计一种整流电路，来实现交流电源电压和直流电源电压转换。第4章系统调试4.1应用程序流程图图4.1应用程序一个完整的系统，除了必需的硬件条件以外，还需要相应的软件配合才能完成其功能。因此，本章将在硬件结构的基础上讨论系统软件的设计，主要包括LPC2114及L298N两块芯片和外围设备进行程序编写。4.2调试结果占空比为10时的波形图：图4.2占空比10结果图占空比为25时波形图：图4.3占空比25结果图占空比为60时波形图：图4.4占空比60结果图占空比为80时波形图：图4.5占空比80结果图由以上结果可以看出，编译好的PWM调节程序在LPC2114开发板中运行良好可以知道PWM程序设计是可行的，验正了程序设计可行性。结论通过一段时间的努力，在指导老师和同学的帮助下，终于完成了此次设计本文对直流电机PWM调速系统进行分析，详细介绍系统的工作原理及其实现方法，阐述了利用ARM处理器对直流电机进行调速控制的方式和实现的方法。在此次毕业设计中其主要的研究结果如下:(⑴)介绍了PWM直流电机驱动原理,对使用L298N型直流电机驱动模块进行分析和阐述;并利用LPC2114ARM开发板输出控制L298N驱动电路进而控制直流电机运转，详细说明其原理和接线图;(2)针对LPC2114ARM的片内外设PWM端口写出了驱动程序;同时编写了ARM及L298N的初始化、复位等子程序。(3)完成了对直流电机硬件模块设计，它包括电位器，LPC2114、L298N及电机四个部分，设计了整体驱动电路以及ARMLPC2114的外围电路(包括晶振电路，复位电路等)。虽然本次设计基本上完成了，但在设计过程中发现了许多的问题，直流电机的调速控制是一个复杂的系统工程，涉及许多学科领域。用单片机实现直流电机的PWM调速控制是其中一个研究热点。在研究过程中，由于客观原因主要有如下几个方面的问题：(1)虽然直流电机驱动电路L298N能直接和ARM开发板引脚相连，但干扰因素比较多。考虑在电机驱动电路和ARM开发板之间加入滤波电路，以增强抗扰能力及更好地保护电机驱动电路;(2)由于LPC2114是没有内存管理单元(MMU)的ARM7TDMI内核,在一些经常调用且需要快速处理的模块要使用汇编完成;(3)电位器和LPC2114ARM开发板之间信号传输问题，如电位器信号发送和电位器刻度标示问题，这种问题对电机转速控制误差有很大的影响。参考文献[1]周立功.ARM微控制器基础与实战(第二版).北京航空航天大学出版社,2005.8,203-221.[2]张晓青.直流电动机数字PWM调速系统设计.北京机械工业学院学报，2000,1(10):44～48.[3]王晓明.电动机的单片机控制.北京:北京航空航天大学出版社，2002，121～142.[4]邱丹，王东.直流电机PWM闭环调速系统.青岛大学学报，2000，15(1):10～12.[5]李锡雄，陈婉儿.脉宽调制技术.武汉:华中理工大学出版社，1996，54~98.[6]杜春雷.ARM体系结构与编程.北京:清华大学出版社，2003，56～68.[7]沈官秋.直流电机.西安:陕西科技出版社，1979，63~97.[8]陈国呈.PWM变频调速及软开关电力变换技术.北京:机械工业出版社，华北电力大学硕士学位论文2001，45～58.[9]王水平，周培志，张耀进.PWM控制与驱动器使用指南及应用电路―单端控制与驱动器部分.西安:西安电子科技大学出版社，2005，50～70.[10]SGS公司。L298N参考指南和用户.Guide.pdf.20051～13.[11]郑军，谢国栋PWM控制无刷直流电动机.上海大学学报:自然科学版，96，2(6)一669+677.[12]张琛编著．直流无刷电动机原理及应用．第2版．北京:机械工业出版社，2004:14~23，128~136.[13]齐蓉.直流无刷电机PWM调制方式与转矩脉动关系研究.微电机，2006.39.附录/*****************************************************************************文件名：main.c*功能：使用PWM5控制电机转速，共4档。*说明：将跳线JP4，JP9,JP14，JP18短接。JP20全断开****************************************************************************/#include"config.h"#defineKEY 1<<20//定义按键#defineP0_22 1<<22//GPIO/*PWM周期及占空比设置值*/#defineCYCLE_DATA 200000 //定义周期#defineDUTY_CYCLE_DATA 20000 //定义基本占空比参数#defineLED11<<16//P2.16#defineLED21<<17 //P2.17#defineLED3 1<<18 //P2.18#defineLED4 1<<19 //P2.19#defineLED5 1<<20//P2.20#defineLED6 1<<21 //P2.21#defineLED7 1<<22 //P2.22#defineLED8 1<<23 //P2.23#defineLEDCON 0x00ff0000constuint32DISP_TAB[8]={0xff01ffff,0xff02ffff,0xff04ffff,0xff08ffff,0xff10ffff,0xff20ffff,0xff40ffff,0xff80ffff};voidDelayNS(uint32dly);/*****************************************************************************名称：main()*功能：主函数****************************************************************************/intmain(void){uint8i=1;uint8b=1;IO2DIR=LEDCON;