基于單片機的直流伺服驅(qū)動器

　1 引 言

　　直流伺服驅(qū)動器憑借其優(yōu)異的驅(qū)動性能，在工業(yè)、醫(yī)療、國防等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。典型的直流伺服驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。整個系統(tǒng)是由電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)構(gòu)成的多環(huán)控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的伺服驅(qū)動器使用運放為核心的模擬電路構(gòu)成，其有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)調(diào)整不易和系統(tǒng)性能易受環(huán)境影響等缺點。隨著微處理器技術(shù)、模擬數(shù)字接口技術(shù)和功率半導(dǎo)體技術(shù)的長足發(fā)展，現(xiàn)代的直流伺服驅(qū)動器普遍采用由微處理器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)。以微處理器為核心的伺服驅(qū)動器不但可以方便實現(xiàn)以前用模擬電路無法實現(xiàn)的控制算法，并且有著結(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)調(diào)整方便、系統(tǒng)性能對環(huán)境參數(shù)不敏感等優(yōu)點。同時，數(shù)字控制系統(tǒng)還可以充分利用成熟的網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，實現(xiàn)多機并行運行。

　　1-1

　　2 芯片特性簡介

　　SPMC752313A是μ’nSP?系列產(chǎn)品的一個新成員，是凌陽科技新推出的專用于電機驅(qū)動的16位微控制器。其擁有性能出色定時器和PWM信號發(fā)生器?？梢苑奖愕膶崿F(xiàn)各種電機伺服驅(qū)動方案。

　　SPMC75F2313A在4.5V~5.5V工作電壓范圍內(nèi)的工作速度范圍為0~24MHz，擁有2K字SRAM和32K字閃存ROM；最多33個可編程的多功能I/O端口；4個通用16位定時器/計數(shù)器（其中有一個電機驅(qū)動專用PWM波形發(fā)生器，一個位置偵測接口定時器），且每個定時器均有PWM發(fā)生的事件捕獲功能；2個專用于定時可編程周期定時器；可編程看門狗；低電壓復(fù)位/監(jiān)測功能；8通道10位模-數(shù)轉(zhuǎn)換。在這些硬件外設(shè)的支持下SPMC75F2313A在電機控制領(lǐng)域有相當優(yōu)秀的表現(xiàn)。SPMC75F2313A的特性如下：

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　　3 系統(tǒng)總體方案介紹

　　本伺服驅(qū)動器主要由凌陽SPMC75F2313A、由IRF540組成的功率全橋和各種接口模塊組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖 3-1所示。驅(qū)動器使用帶電流環(huán)的位置伺服結(jié)構(gòu)，其中位置伺服環(huán)可根據(jù)需要選擇是否接入系統(tǒng)。驅(qū)動器使用20KHz的雙極性PWM，以保證系統(tǒng)良好的動態(tài)性能。

　　3-1

　5-1

　　各控制環(huán)的核心服務(wù)子程序的流程如圖 5-2所示。這幾部分是整個