鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院 王麗麗

基于嵌入式系統(tǒng)的電機調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計

鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院 王麗麗

本系統(tǒng)基于 ARM2410-S 嵌入式系統(tǒng)，控制直流電機與步進電機調(diào)速，通過鍵盤作為控制輸入信號端，通過鍵盤上輸入命令，來控制直流電機和步進電機的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速，軟件的開發(fā)平臺采用的是 RedHatLinux9.0。系統(tǒng)控制程序分為主程序、直流電機控制程序、步進電機控制程序以及鍵盤控制程序等。通過調(diào)試，嵌入式控制系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了直流電機與步進電機轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速控制。

嵌入式控制系統(tǒng)；直流電機；步進電機；調(diào)速控制

1 引言

嵌入式系統(tǒng)是基于計算機技術(shù),以應(yīng)用為中心，其軟硬件可配置,對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格約束的一種專用系統(tǒng)。直流電機是由直流電源驅(qū)動，具有很好的回轉(zhuǎn)特性和輸出效率，和相同功率的一般交流電機相比，具有更強的扭矩和過載能力。步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得其在速度、位置等控制領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛和簡單。

2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計

本控制系統(tǒng)為直流電機和步進電機的調(diào)速系統(tǒng)，基于ARM2410-S嵌入式系統(tǒng)平臺，將鍵盤作為控制輸入端，從鍵盤上輸入命令來控制直流電機和步進電機的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速。其中，軟件的開發(fā)平臺選用的是 RedHatLinux9.0。本程序設(shè)計主要分為直流電機控制和步進電機控制。系統(tǒng)整體設(shè)計流程圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體設(shè)計流程圖

3 系統(tǒng)控制程序設(shè)計

3.1 主程序設(shè)計

通過主程序的編寫控制整個系統(tǒng)的流程：進入系統(tǒng)后，軟件首先進行鍵盤初始化，打開鍵盤的端口，并在PC機上提示要輸入的控制量來選擇直流電機控制或步進電機控制。此程序中設(shè)定選擇控制量 1為直流電機控制，選擇控制量2為步進電機控制。

若選擇直流電機控制，則通過提示輸入控制命令，輸入控制電機的轉(zhuǎn)速，輸入完成后，再根據(jù)提示輸入控制命令，實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)或是反轉(zhuǎn)，此程序中設(shè)定選擇控制量 1為電機正轉(zhuǎn)，選擇控制量 2為電機反轉(zhuǎn)。功能實現(xiàn)之后跳出程序，關(guān)閉鍵盤。

圖2 主函數(shù)流程圖

若選擇步進電機控制，同直流電機控制一樣，通過提示輸入控制命令，輸入控制電機的轉(zhuǎn)動角度，輸入完之后，再根據(jù)提示輸入控制命令，實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)或是反轉(zhuǎn)，此程序中設(shè)定選擇控制量1為電機正轉(zhuǎn)，選擇控制量2為電機反轉(zhuǎn)。功能實現(xiàn)之后跳出程序，關(guān)閉鍵盤。主函數(shù)流程圖如圖2所示。

3.2 鍵盤控制程序設(shè)計

鍵盤在本控制系統(tǒng)中起到了控制命令輸入的作用，該鍵盤是由鍵盤芯片 ZLG7289 控制的，鍵盤芯片返回的字符需要經(jīng)過簡單的處理才能變成我們想要的鍵值。鍵盤程序流程如圖3所示。

圖3 鍵盤程序流程圖

3.3 直流電機控制程序設(shè)計

嵌入式系統(tǒng)中，直流電機擁有自身的驅(qū)動函數(shù) dc-motor.o，在編寫時為在主函數(shù)中調(diào)用方便，簡化為 一 個 直 流 電 機 的 打 開 函 數(shù) int open_dc()和一個入口參數(shù)的控制函數(shù) intdc_motor(intsetpwm)，入口參數(shù)為一個帶正負號的電機轉(zhuǎn)速控制量。

3.4 步進電機控制程序設(shè)計

嵌入式系統(tǒng)中，步進電機同直流電機一樣擁有自身的驅(qū)動函數(shù)step-motor.o，在編寫時為在主函數(shù)中調(diào)用方便，簡化為一個直流電機的打開函數(shù) intopen_dc()和一個入口 參 數(shù) 的 控 制 函 數(shù) intstep_motor (intwz)，入口參數(shù)為一個帶正負號的電機轉(zhuǎn)速控制量。

4 總結(jié)

本系統(tǒng)采用嵌入式控制系統(tǒng)，基于 ARM2410-S 嵌入式平臺，運用鍵盤作為控制命令輸入端，鍵盤是由鍵盤芯片 ZLG7289 控制，軟件的 開 發(fā) 平 臺 采 用 的 是 RedHat Linux9.0，通過調(diào)試，系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了對直流電機與步進電機的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速控制。

[1]王寧.基于嵌入式系統(tǒng)的開放式教育機器人控制器[D].鄭州大學(xué)碩士論文,2007.5.

[2]郭天祥.新概念 51 單片機 C語言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社,2008.

[3]王暉.基于 MCS-51 單片機的設(shè)計調(diào)試與原理[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2006,29（8）：113-114.