基于TMS320LF2407A直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)某型直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的要求，采用TMS320LF2407A和AT89C51設(shè)計(jì)一種雙核直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)。TMS320LF2407A采集和調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，AT89C51輸入給定轉(zhuǎn)速并顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速。給出系統(tǒng)硬件原理框圖和程序流程。試驗(yàn)結(jié)果表明該控制系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、控制精度高、實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：TMS320LF2407A；AT89C51；閉環(huán)調(diào)速；實(shí)時(shí)顯示；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

直流電動(dòng)機(jī)以其良好的線性調(diào)速特性、簡(jiǎn)單的控制性能、高質(zhì)高效平滑運(yùn)轉(zhuǎn)特性，一直在速度和位置控制方面處于主導(dǎo)地位，尤其是調(diào)速性能其他電動(dòng)機(jī)無法比擬的。目前采用全控型電力電子器件進(jìn)行脈寬調(diào)制(PWM)控制方式已成為直流電動(dòng)機(jī)數(shù)字控制的基礎(chǔ)。由于DSP具有運(yùn)算速度高，死區(qū)時(shí)間的PWM輸出，實(shí)現(xiàn)諸如模糊控制等復(fù)雜算法，外圍硬件少等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于電機(jī)數(shù)字控制。這里采用MS320LF2407A型DSP和AT89C5l單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)一種針對(duì)直流電機(jī)的全數(shù)字調(diào)速控制系統(tǒng)。

1 TMS320LF2407A簡(jiǎn)介
圖1為TMS320LF2407A內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)框圖，該器件采用先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，流水線作業(yè)，在30 MHz的內(nèi)部時(shí)鐘頻率下，指令周期僅33 ns。由于其內(nèi)部具有硬件乘法器，一個(gè)周期內(nèi)即可完成16x16的算法，僅需33 ns。該器件內(nèi)部具有時(shí)鐘鎖相環(huán)電路，可通過軟件編程設(shè)置內(nèi)部所需高頻。

TMS320LF2407A內(nèi)部存儲(chǔ)器中包含DRAM和SRAM兩大類。其中，DRAM分為3個(gè)RAM塊B0、Bl、B2，容量依次為256字、256字、32字。這些RAM都允許在1個(gè)指令周期內(nèi)訪問2次，因此數(shù)據(jù)處理能力顯著增加。同時(shí)，B0塊還可通過程序配置為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器區(qū)。若配置為程序存儲(chǔ)器區(qū)則可在上電時(shí)將浮點(diǎn)算法子程序或數(shù)據(jù)表由外部慢速EPROM裝入該空間區(qū)，以緩解高速處理器與慢速外設(shè)間的矛盾，從而提高控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。TMS320LF2407A內(nèi)置采樣保持的10位精度、高速M(fèi)D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間最短為500 ns。此外TMS320LF2407A還具有豐富的、功能強(qiáng)大的中斷系統(tǒng)以及常用的I／O接口，這些特性大大簡(jiǎn)化了調(diào)速控制系統(tǒng)時(shí)硬件電路設(shè)計(jì)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
圖2為基于TMS320LF2407A直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)硬件框圖。系統(tǒng)主電路采用交／直，交電壓型變換器，功率器件采用智能功率模塊IPM，該模塊包含由4個(gè)：IGBT以及4個(gè)與IGBT反并聯(lián)的續(xù)流二極管。控制電路部分由AT89C5l控制單元、TMS320LF2407A控制器、電流檢測(cè)、轉(zhuǎn)速檢測(cè)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過流保護(hù)、液晶顯示和鍵盤輸入接口等電路組成。