基于霍尔传感器和-stm32-的直流电机调速系统的设计(编辑修改稿)

基于霍尔传感器和-stm32-的直流电机调速系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

机械、电工机械、食品加工机械、橡胶机械、生物设备、印制电路板设备、实验设备、焊接切割、轻工机械、物流输送设备、机车车辆、医疗设备、通讯设备、 雷达设备、卫星地面接受系统等行业广泛应用。 高性能的交流传动应用比重逐年上升，在工业部门中， 用可调速交流传动取代直流传动将成为历史的必然。 主要研究内容 （ 1）首先研究各个测量方法，分析各个方法的利弊，综合提出设计方案，在仿真软件上进行测试，包括硬件的测试和软件的测试。 （ 2）根据 stm32 单片机 的设计方案，然后在洞洞板上进行实物的焊接实验，先对各个模块的测试，通过之后，对测量或者控制给予评估。 （ 3）根据系统要求和原理图设置各控制字，用 C 语言编制程序，包括主程序流程，显示中断程序流程，转速测量中断程序。 并用软件的方法对计数和定时进行同步，在不改变硬件的条件下，使软硬件达到理想的效果。 （ 4）利用 Keil3 软件和集成环境对系统对工作软件进行编译、调试，程序不断的修改和优化。 （５）最后利用 Altium Designer Summer 09 进行绘画原理图和 PCB 图， 买好开发板 ，再焊接上元器件，烧录之前调试好的程序，运行。 控制器模块选择 控制器主要用于各模块控制显示、抢答、音乐等。 选择采用 ARM 的 CortexM3处理器的 CPU 方案。 Stm32 单片机的计算功能强大，程序编程灵活、价格便宜、 1315322020 丁爽 13 自动化 2 班 3 自由度大，可以利用软件编程完成各种算法和逻辑控制，并且由于其 功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。 电源方案的选择 系统需要多个电源， stm32 的工作电压（ VDD）为 ~。 通过内置的电压调节器提供所需的 电源。 当主电源 VDD 掉电后，通过 Vbat 脚为实时时钟（ RTC）和备份寄存器提供电源。 所以简单方便，也不需要购买电池。 键盘的选择 键盘是单片机不可缺少的输入设备，是实现人机对话的桥梁。 键盘按结构形式 可以分为分别由硬件和软件控制的非编码式键盘和编码式键盘，而本系统设计比较简单，所以我们才用编码式的键盘，硬件 结构简单，也减少了程序的复杂性。 显示模块的选择 对于 LED 显示电路设计， LED 数码管 其实 是一种半导体发光器件 ， 基本 器件 是发光二极管 ， 通过对其不同的管脚输入相对的电流 ， 会发亮 ， 从而显示出数字 ， 可以显示时间 、 日期 、 温度等可以用数字代替的参数。 驱动模块选择 H 型全桥式电路 是 直流电机驱动电路使用最 常见的电路 ，这种驱动电路可以很方便实现直流电机的四象限运行，分别对应正转 、反转 、正转制动、反转制动。 PWM控制 PWM（脉冲宽度调制）控制，一般我们配合桥式驱动电路实现直流电机驱动，非常简单 ，且调速范围大，它的原理就是直流斩波原理。 由于电机的转速与电机两端的电压成比例，而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比，因此电机的速度与占空比成比例，占空比越大，电机转得越快，当占空比α＝ 1 时，电机转速最大。 PWM 控制波形的实现可以通过模拟电路或数字电路实现，例如用 555 搭 1315322020 丁爽 13 自动化 2 班 4 成的触发电路，但是，这种电路的占空比不能自动调节，不能用于自动控制小车的调速。 而目前使用的大多数单片机都可以直接输出这种 PWM 波形，或通过时序模拟输出，最适合小车的调速。 脉冲宽度调制模式可以产生一个由 TIMx_ARR 寄存器确定频率、由 TIMx_CCRx 寄存器确定占空比的信号。 在 TIMx_CCMRx 寄存器中的 OCxM 位写入’ 110’ (PWM 模式 1)或’ 111’ (PWM 模式 2)，能够独立地设置每个 OCx 输出通道产生一路 PWM。 必须通过设置 TIMx_CCMRx 寄存器的 OCxPE 位使能相应的预装载寄存器，最后还要设置 TIMx_CR1 寄存器的 ARPE 位使能自动重装载的预装载寄存器 (在向上计数或中心对称模式中 )。 因为仅当发生一个更新事件的时候，预装载寄存器才能被传送到影子寄存器，因此在计数器开始计数之前，必须通过设置 TIMx_EGR 寄存器中的 UG 位来 初始化所有的寄存器。 OCx 的极性可以通过软件在 TIMx_CCER 寄存器中的 CCxP 位设置，它可以设置为高电平有效或低电平有效。 OCx 的输出使能通过 (TIMx_CCER 和 TIMx_BDTR 寄存器中 )CCxE、CCxNE、 MOE、 OSSI 和 OSSR 位的组合控制。 详见 TIMx_CCER 寄存器的描述。 在 PWM模式 (模式 1 或模式 2)下， TIMx_CNT 和 TIMx_CCRx 始终在进行比较， (依据计数器的计数方向 )以确定是否符合 TIMx_CCRx≤ TIMx_CNT 或者 TIMx_CNT≤TIMx_CCRx。 根据 TIMx_CR1 寄存器中 CMS 位的状态，定时器能够产生边沿对齐的PWM 信号或中央对齐的 PWM 信号。 系统的最终方案 主控制器模块：采用 stm32 控制。 显示模块：数码管显示。 电源方案的选择：采用 USB 供电。 控制模块：独立式键盘。 驱动模块：采用 H 桥式驱动。 速度调节： PWM 波调速。 如图 21 所示。 1315322020 丁爽 13 自动化 2 班 5 图 21系统的最终方案 3. 硬件电路设计 介绍 核心 − ARM 32 位的 CortexM3™CPU − 36MHz， () 0 等待 的存储器访问 − 单周期乘法和硬件除法 ■ 存储器 − 从 32K 字节至 128K 字节闪存程序存储器 − 从 6K 字节至 16K 字节 SRAM ■ 时钟、复位。