本科获奖毕业论文-基于dsp的电机控制

本科获奖毕业论文-基于dsp的电机控制内容摘要：

ngleinstruction State):对应该状态的是 RUN 1或 STEP 1用户指令。 此时仿真器执行由程序指针 PC所指的单指令，然后回到暂停编译(Debughalt)状态。 若在该状态下有中断产生，则由控制单指令状态所用指令来决定是否响应此中断 .若用户使用的是指令 RUN 1，则仿真器响应该中断。 若湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 13 用户使用的是指令 STEP 1，中断不被响应。 (Run State):对应该状态的控制指令为 RUN。 在该指令下，程序一直执行直到有编译指令或事件使仿真器为暂停调试状态。 在运行状态下，所有的中断都可被响应 .编译事件的优先级高于中断。 但当中断处理先于编译事件时，则只能在中断服务程序开始执行后响应编译事件。 TI公司 C2aoc仿真器不支持单指令状态和运行状态之间的直接转换。 在暂停编译状态及运行状态下，用户可在编译主机的软件调试窗口中观察 CPU寄存器和存储器的内容。 而在单指令状态， CPU寄存器和存储器的内容在编译主机显示器中不被更新。 第三章 TMS320LF240X 实验平台介绍 TMS320LF2407 实验平台 TMS320LF2407为核心的系统结构框图 最小系统板，是独立的 DSP最小系统。 硬件测试平台，是为 DSP提供的，尽可能测试其所有功能的外围电路。 试验箱资源配置 湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 14 本实验箱 使用的电源电压有 +， +， +5V， 177。 12V。 1）电源开关：位于实验箱体的右侧，控制整个系统的电源，其上的红灯亮表示系统已上电。 2）步进电机电源开关 SW301：控制步进电机模块部分的电源。 注意在不做步进电机模块实验时，最好将此开关打向 OFF。 3）直流电机电源开关 ZLDJ：控制直流电机模块部分的电源。 注意在不做直流电机模块实验时，最好将此开关打向 OFF。 4） IO输入输出方式选择开关 SW601:选择 IO输出方式。 开关拨向上，选择 IO输出方式一，开关拨向下， 选择 IO输出方式二。 5）复位开关 RESET：按下此开关，复位 DSP。 6）中断按键：按下此开关可向 DSP产生中断信号。 存储器扩展 本实验箱扩展了 64K*16 程序存储器， 64K*16 数据 存储器，合计为128K*16 的静态存储器。 该实验平台的数据存储器空间大小为 64K，外部存储器从 0x80000xFFFF有效空间，映射如表 所示。 表 DSP2407数据存储器结构 湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 15 实验平台的程序存储空间配置如表 所示。 表 DSP2407程序存储器结构 湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 16 MP/MC可以在上电复位时由 MP/MC引脚的电平来决定，在开发板上 JP2就是用来设置 MP/MC的电平的。 DSP芯片时钟配置 本实验箱采用 10M的晶振，系统时钟频率 = 倍频系数 10M,如表 所示。 表 TMS320LF2407实验板的时钟配置 CLKMD1 CLKMD2 CLKMD3 时钟模式 0 0 0 4 x fin 0 0 1 2 x fin 0 1 0 x fin 0 1 1 1 x fin 1 0 0 x fin 1 0 1 x fin 1 1 0 x fin 1 1 1 x fin I/O空间分配 试验箱 I/O空间分配如表 所示。 湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 17 表 I/0空间分配 CCS使用简单介绍 下面以 CCS2020 为例，让大家了解 Code Composer Studio的基本功能。 主要包括如下步骤： 创建工程环境 CCS提供工程文件来管理应用程序，所有有关的 应用程序的信息保存在工程文件中。 工程文件记录生成一个目标 DSP程序和库程序需要的所有文件和运行库。 它也包含了为编译，汇编，链接目标代码而配置的开关参数。 在这部分，你将学习到如何创建工程文件，添加源程序文件和库文件到工程中，以及编辑源程序文件和编译连接生成目标代码。 1) 创建新工程：执行 ProjectNEW命令，显示文件选择对话框。 改变目录到 c:\tic2xx\myprojects，输入 “hello”做为工程文件名并保存。 2) 添加源程序文件：执行 “ProjectAdd Fle to Projects” 命令，打开添加文件对话框。 反复使用这个命令，添加下文件到目录中（注意修改对话框下的文件类型）： (C:\tic2xx\c2020\MONITOR\hello1) (C:\tic2xx\c2020\MONITOR\hello1) (C:\tic2xx\c2020\MONITOR\hello1) 湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 18 （路径： C:\tic2xx\c2020\cgtools\lib\） 3) 改变工程设置：执行 “Project Options”命令，显示 “Build Options”对话框。 这个对话框用于配置编译，汇编和链的开关。 a：点击 linker属性页； b：在 Autoniti Model栏选择 Runtime Autoinitialization； c：选择 “确定 ”修改并保存这个对话框。 4) 编译工程：执行 “ProjectBuild”命令完成对工程的编译。 5) 改正源程序的错误：事实上，程序在一处语法错误，此时可以使用编译选项定位 错误类型和位置。 a：双击编译窗口的第一行红字，。 b：在光标所在的 上一行加上 “； ”，改正这个错误。 c：执行 “FileSave”保存修改后的程序。 d：再次编译工程，这次，工程将正确的编译和链接。 基本调试功能 我们将熟悉 CCS的一些基本调试功能，使用断点和观察窗口。 1) 选择 Fileload Program。 2) 选择 ViewCPU RegistersCPU Registers，在 CCS的右下方将出现CPU寄存器的显示框。 3) 双击 Project View中的文件 ，并选择 WindowTile Horizontally，以便 能看到源代码和反汇编代码。 4) 把光标放到以下行上： puts(hello world!\n)。 5) 按 F9，该行前端显示出红色光圈。 6) 选择 DebugRun或按 F5。 7) 程序运行到光圈处停止后，按 F10 单步运行，同时观察 CCS下面的程序运行结果输出和 CPU寄存器中的变化。 8) 根据运行结果输出和 CPU寄存器中的变化来分析程序运行流程 第四章 系统整体设计 湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 19 在脉宽功率控制中， DSP系统先初始化，再根据按键情况，调整 PWM的输出，用其控制 H桥电路。 H桥电路驱动电机，再将驱动电机的转速反馈回来由 DSP测量。 将 PWM参数和测量的转速送到显示器件显示出来。 系统整体结构如图 所示。 图 系统整体结构图 DSP系统的设计 在本系统中， DSP占主要的地位。 DSP根据预制的参数先输出一组定参的PWM波形。 再根据按键的情况改变 PWM产生的参数，从而改变输出 PWM波形的目的，达到功率控制的目的。 同时， CAP捕捉单元根据负载反馈回来的信号测量出负载的转速。 将 PWM参数和 CAP捕捉的转速送到显示器件显示。 随后重复扫描按键，如此反复。 由于本系统 的参数输入较少，因此直接使用开关按键，用轮询的方式扫描。 因为系统的即时性不是很高，使用轮询方式可以满足速度的要求，同时也节约的硬件资源。 H桥电路 PWM式可逆直流调速系统由四只全控型功率开关元件及其续流二极管构成，为双极式。 通过二极管的轮流导通达到控制负载功率的作用，可以使负载在低转速的状态下达到比较好的扭距。 H桥电路结构如图 所示。 参数显示 H 桥电路 负载 参数输入 DSP 参数 计算 PWM 波形产生 CAP 捕捉单元 显示 单元 湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 20 图 H桥电路结构图 显示器件 为了让用户更好的了解到 PWM参数和负载转速，我们设计了显示模块。 显示方法有 2 种： LED显示和 LCD显示。 LED显示：用 8 个 LED， 4 个一组，分别显示 2 组参数，通过标明参数位置来区别 2 个参速，达到识别的目的。 LCD显示：用一块 128x64 的 LCD显示 2 组参速，同时显示参数的属性，以达到识别的目的。 比较：用 LED虽然结构简单，但是不直观，易弄混淆。 虽然 LCD显示运算有些复杂，但是 DSP有很强的运算能力，足以应付 LCD所需的数据运算。 故采用 LCD显示方式。 湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 21 第五章 系统详细设计 在系统整体结构确定以后根据各功能块开始进行局部的设计。 按照模块化的思想，先设计出基本框架，再逐一添加，完成所 有的设计。 DSP程序设计 本系统的核心就是 DSP程序的设计。 DSP所要完成的工作如下： 1. 根据参数产生 PWM。 2. 根据外部控制输入调节 PWM的参数，并输出。 3. 将负载反馈的信号送 CAP单元捕捉，测量其转速。 4. 将参数及转速送到 LCD显示。 根据功能要求，需要 2 个中断，设计出主程序流程如图 所示。 图 主程序流程 湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 22 当系统初始化输出基本的 PWM波形后， DSP开始轮询按键。 当发现按键变化的时候根据按键状态改变 PWM发生器的参数，从而改变 PWM。 然后将占空比送 LCD显示，接着继续轮询按键。 如果按键没变化就直接返回，重新轮询。 当发生中断的时候，就跳到中断程序，等中断程序执行完成后，返回继续执行。 CAP中断程序流程如图 所示。 图 CAP中断程序流程 由于 DSP是多个中断共用一个中断申请脚，故当发生 CAP中断时先判断是不是 CAP中断。 不是就直接返回中断，如果是 CAP中断就将程序内设置的湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 23 CAP计数器加一，记录中断次数，从而达到记录负载转速的目的。 即捕捉负载每次反馈信号，以此来记录系统的转速。 定时中断程序流程如图 所示。 图 CAP中断程序流程 设计要 求转速显示单位是转 /每分钟，因此需要对 CAP捕捉的次数进行处理才能达到系统要求。 因为硬件及 DSP的条件限制，最长的定时中断为 1/300秒，故在定时中断中设置中断次数寄存器。 当发生 900 次中断即 3 秒后，执行中断处理程序，其他情况下直接返回中断。 由于 DSP不允许嵌套中断 ,故不会发生寄存器读写的错误。 湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 24 中断处理程序主要完成以下工作： 1) 将 CAP计数器的值取出，将其转化为转 /每分钟，然后送 LCD显示； 2) 将 CAP计数器的值清 0，使 CAP单元重新开始捕捉； 3) 中断次数寄存器清 0，重新开始定时中断。 根据程序结构图，分别设 计程序。 PWM单元 事件管理器模块简介 TMS320LF2407 器件包括两个事件管理器模块 EVA 和 EVB，每个事件管理模块包括通用定时器（ GP）、比较单元、捕获单元以及正交编码脉冲电路。 EVA和 EVB的定时器，比较单元以及捕获单元的功能都相同，只是定时器和单元的名称不同。 事件管理器 A所包含的资源列如表 所示。 表 事件管理器 A所包含的资源 事件管理模块 A 组件 名称 信号 GP 定时器 Timer1 Timer2 T1PWM/T1CMP T2PWM/T2CMP 比较单元 Compare 1 Compare 2 Compare 3 PWM1/2 PWM3/4 PWM5/6 捕获单元 Capture 1 Capture 2 Capture 3 CAP1 CAP2 CAP3 正交编码脉冲电路QEP QEP1 QEP2 QEP1 QEP2 外部输入 计数方向 外部时钟 TDIRA TCLKINA 事件管理器的使用是通过一系列的寄存器来控制的， EVA的起始地址是7400H。 这些寄存器大致分为四类： 1) 与定时器有关的寄存器； 2) 比较控制寄存器；。