DSP课程设计陈辉

1、数字信号处理课程设计班 级： 电科0801 姓 名： 陈辉 学 号： 200822340104 指导老师： 雷学堂 物理科学与技术学院摘要：1. 将以前做过的键盘中断及LED显示实验、定时器及交通灯实验、直流电机程序延时调速实验结合起来，编写利用定时器计数延时，通过键盘交互的直流电机速度和方向控制DSP程序，调试程序并下载到实验箱运行。2. 通过键盘调节直流电机的速度，用示波器观察加到直流电机上的PWM调速波形。3. 通过键盘调节步进电机的速度和方向，将速度调慢，通过LED显示观察在正、反转两种情况下，送到步进电机的代码顺序。4. 将第2和第3步所编者按定的程序综合到一起，实现直流电机和步进电

2、机的同时控制，调试程序并下载到实验箱运行。绪言：做这个课程设计之前在网上看了别人的设计思路，整个系统的基本思想就是利用DSP内部资源产生可控制的脉冲（PWM）控制整流电压，改变电机电枢两端的电压值，从而实现电动机的转速调节。DSP提供PWM波控制逆变器，进而驱动步进电机，通过光电编辑器或者测速器，得到一系列脉冲信号，与一路或两路的捕捉寄存器接口相连，经过计算可以得到电动机转子的位置和速度，DSP再根据相电流等输入信号，采用FOC控制思想，计算得到对定子相电流的控制量，从而实现励磁分量和转矩分量的解耦控制，最终获得优良的控制性能。任务：利用TMS320VC5402的片内定时器中断，通过键盘控制直

3、流电机和步进电机的正转、反转、加速、减速，调速方式最少分两档（即快速调节、慢速调节），并将送往步进电机的代码显示到LED上。要求达到效果：本实验采用定时器计数,通过键盘控制直流电机和步进电机的正转、反转、加速、减速.操作: 利用0键计数，1和2键来实现电机正反转或者调速。主要如下：计数次数为1时：按1号键：减小步进电机速度， 按2号键：增大步进电机速度计数次数为2时：按1号键:步进电机反转， 按2号键:步进电机正转 *计数次数为3时：按1号键:减小PWM脉冲周期， 按 2号键：增大PWM脉冲周期计数次数为4时：按1号键:减小直流电机速度， 按2号键：增大直流电机速度计数次数为5时：按1号键：直

4、流电机反转， 按 2号键：直流电机正转 计数次数为6时： 按1号键:直流电机快速加速， 按 2号键：直流电机快速减速 计数次数为7时：按 1号键:步进电机快速加速， 按2号键：步进电机快速减速实现方案：实验原理：开始初始化DSP初始化定时器T启动定时器开中断设置定时中断设置按键中断初始化直流电机和步进电机的速度和方向将步进电机代码送LED显示步进电机定时计数值达到设定值吗？判断方向，送代码到步进电机，步进电机计数器清0直流电机定时计数值达到设定脉宽值吗？判断方向，送正转或反转代码到直流电机直流电机定时计数值达到设定周期值吗？判断方向，送停止代码到直流电机直流电机定时计数器清0否否否是是是主程序

5、流程图：开始步进电机定时计数加1直流电机定时计数加1结束定时中断服务程序序返回主程序定时中断服务程序流程图： 键盘中断服务程序流程图：利用TMS320VC5402的片内定时器中断分别实现直流电机延时计数器和步进电机的延时计数器，通过键盘中断分别设定两个延时计数器的计数范围来实现直流电机和步进电机调速；通过键盘中断来分别改变直流电机和步进电机方向和运转速度。硬件设计：1.直流电动机的方向控制：MABVccT1T2T4T3AB=00,T1T3T2T4均截止,电机惯性运行(旋转)AB=01,T1T3导通T2T4截止,电机加速运行(正转)AB=10,T1T3截止T2T4导通,电机加速运行(反转)2.直

6、流电动机的速度控制：当相配对的开关闭合时，直流电机加速运行；当开关断开时，直流电机惯性运行（由于摩擦而减速运行），所以，要控制直流电动机的速度即是控制开关闭合的时间，在一段时间内（定义一个固定周期T），开关持续闭合时间越长（定义这个时间为t，t<T），直流电机的速度就越快，那么，要想给直流电机加速，即是增加这个闭合时间，要想给直流电机减速，即是减少这个闭合时间，想迅速的减慢速度，也可通反向电流更好的达到效果。3.DSP控制直流电机的接线图：TMS320VC5402M16位地址线:0b007h16位数据线:0000h:惯性旋转0100h:正向旋转0200h:反向旋转DSP控制直流电机的接线

7、图:直流电机及驱动接口D9D84.步进电机的方向控制：1）当A相通电时，由于磁场的作用，使得转子的齿与A相的齿相对，即转子正转过45度，2）当A断电，B通电时，由于磁场的作用，使得转子的齿与B相的齿相对，转子又正转过45度，3）当第二步时不是B通电，而是D通电，转子则会逆时针转45度，所以，要控制步进电机的转转方向即是控制定子的通电顺序，当通电依次为ABCDAB时，步进电机正转，当通电顺序为ADCBA-5.步进电机转速的控制：由上述步进电机的原理可知，当给定子通电的切换越快，转子转速越快；通电切换越慢，转子转速越慢。当然，并不是切换的频率越快转速越快，当频率达到一定值时，转子开始在一个位置左右

8、摇摆或者不动，而且此时也比较容易烧坏步进电机。6.DSP控制步进电机的接线图：7.软件译码动态显示：软件设计：1.步进电机的控制流图：开始初始化DSP根据不同的按键键码设定步进电机旋转方向和速度参数根据参数设定占空比以循环寻址方式发送四相单四拍脉冲信号2.步进电机正反转程序：BJ_ctr: BITF BJ_direct,#01h;判断方向 BC BJ_neg,TCBJ_pos: st #00h,BJ_times PORTW *AR0+%,BJ_ADD;正转 rpt #0ffffh nop nop rpt #0ffffh nop nop B DJ_ctr BJ_DEL: ; rpt #0ffff

9、h nop nop ;rpt #0ffffh nop nop B DJ_ctrBJ_neg: st #00h,BJ_times PORTW *AR0-%,BJ_ADD;反转 rpt #0ffffh nop nop rpt #0ffffh nop nop3.直流电机的控制流图：4.直流电机方向控制：DJ_ctr: LD DJ_speed,A SUB DJ_times,A BC DJ_stop,ALEQ BITF DJ_direct,#1h;判断方向 BC DJ_neg,TCDJ_pos: ST #VOL_POS,DJ_VOL;(反转)输出零电平 PORTW DJ_VOL,DJ_ADDR rpt

10、#01fffh nop nop B mainDJ_neg: ST #VOL_NEG,DJ_VOL;(正转)输出正电平 PORTW DJ_VOL,DJ_ADDR rpt #01fffh nop nop B main DJ_stop: ;st #00h,DJ_times LD DJ_width,A SUB DJ_times,A BC TM_CL,ALEQ ST #VOL_Z,DJ_VOL ;（正转)输出正电平 PORTW DJ_VOL,DJ_ADDR rpt #01fffh nop nop B main 5.步进电机与直流电机对应的操作：model1: ADDM #01h, model LD mo

11、del,A SUB #08h,A BC repmodel ,AEQ B exit judge1: LD model,A SUB #01h,A BC BJ_spdown,AEQ LD model,A SUB #02h,A BC BJ_neg1,AEQ LD model,A SUB #03h,A BC DJWD_down ,AEQ LD model,A SUB #04h,A BC DJ_spdown ,AEQ LD model,A SUB #05h,A BC DJ_pos1 ,AEQ LD model,A SUB #06h,A BC DJ_Qspup ,AEQ LD model,A SUB #07

12、h,A BC BJ_Qspup ,AEQ B exit judge2: LD model,A SUB #01h,A BC BJ_spup,AEQ LD model,A SUB #02h,A BC BJ_pos1,AEQ LD model,A SUB #03h,A BC DJWD_up ,AEQ LD model,A SUB #04h,A BC DJ_spup ,AEQ LD model,A SUB #05h,A BC DJ_neg1 ,AEQ LD model,A SUB #06h,A BC DJ_Qspdown ,AEQ LD model,A SUB #07h,A BC BJ_Qspdown

13、 ,AEQ B exit对应于按0号键次数前提下，分别按1号键和2号键的控制功能。6.键控程序只要程序：_onkey:noprpt #0ffffhnopnoprpt #0ffffhnopnop rpt #0ffffhnopnoprpt #0ffffhnopnop PORTR KEY_ADDR,KEY_CODE2 ANDM #001fh,KEY_CODE2 ;判断按键值 LD #KEY_MON,B ADD KEY_CODE2,2,B,B ;B=(BJ_SPEED)<<8+B BACC BKEY_MON: B exit nop nopKEY_0: B model1 nop nop系统调

14、试及结果分析：1. 正确连接DSP实验机箱与电脑的连接，实验前确认机箱良好，打开电脑桌面上的CCS5.0软件，在my project文件夹中正确添加以编好的程序，生成.out文件，然后装载到DSP实验机箱上面。2. 运行程序，观察直流电机与步进电机的运行情况。按DSP实验箱上的键盘，观察不同按键对直流电机和步进电机的运行影响并记录，最后与预期要达到的人物要求作对比，看是否达到设计要求。结果分析：虽然调式过程中会出现一定的误差，且存在一些干扰现象，但经过最后的总体调试之后，本系统基本完成可课题研究的内容，达到了预期的目标总结：通过这次课程设计，是我将所学理论知识很好地运用到实际工程当中，学到了很多东西，锻炼了自己的各方面的能力，具体有以下几点：1 在DSP控制知识学习方面，此次设计使我对课本上学到的知识有了进一步巩固，而且对课本上没有设计的知识也作了了解，例如TMS320VC5402的硬件结构和芯片资源的掌握，这里很感谢雷老师上实验课时耐