基于DS的混合式步进电动机细分控制硕士论文

第三章基于DSP的混合式步进电动机细分控制研究3.1引言步进电动机的细分驱动是通过控制各相绕组中的电流，使它们按一定的规律上升或下降，即在零电流到最大电流之间形成多个稳定的中间电流状态，相应的合成磁场矢量的方向也存在多个中间状态，且按细分步距旋转。其中合成磁场矢量的幅值决定了步进电动机旋转力矩的大小，合成磁场矢量的方向决定了细分后步距角的大小。步进电动机的细分控制理论自其产生已经经历了近二十年的发展。过去由于受到电子元器件在开关频率、负载能力、运算速度等诸多方面的制约，很长一段时间细分控制的实际应用很少。随着微电子技术特别是单片机嵌入式系统及DSP技术的飞速发展以及现代电力电子技术的突飞猛进，步进电动机的细分控制也得到了充分发展。目前，步进电动机的细分驱动电路大多都由单片机控制，单片机控制的步进电动机细分驱动电路不仅减小了控制系统的体积、简化了电路，同时进一步提高了细分精度和控制系统的智能化。随着DSP技术的出现和发展，形成了交流电动机矢量控制、直接转矩控制、无刷直流电机控制、永磁同步电机矢量控制等多种先进、复杂的电机控制方式。形成了电动机控制领域的一次新的技术热潮。本章基于DSP技术，结合步进电动机的细分控制理论实现了对混合式步进电动机的有效控制，并对其关键电路进行了设计。3.2两相混合式步进电动机细分控制原理[24]3.2.1步进电动机角速度波动的特点步进电动机的平均转速与控制脉冲频率成正比，与逻辑通电状态及转子齿数成反比，即平均转速：(r/s)(3-1)则平均角速度：(rad/s)(3-2)步进电动机运行时，根据其运动形式的特点，可将整个频域分为极低频、低频和高频等几种运行状态。极低频运行状态步进电动机运行在极低频状态时，有，即控制脉冲的周期或间隔时间大于停止时间的频域。电动机每走一步，都是单步响应过程，电动机按其自然频率振荡可衰减到静止。式(3-2)中，电动机的平均角速度很小，但是在自由振荡过程中最大角速度可以达到相当大的值。实际上在该频域内电动机处于断续运行状态，角速度波动很大，在其正的最大值和负的最大值之间变化。2.低频运行状态步进电动机运行在低频状态时，有，在这个频段内，控制脉冲的时间间隔比停止时间小，单步的角速度振荡不能衰减到零。但是控制脉冲的间隔时间比自由振荡周期的四分之一要长，所以一般有过冲或超调。在这个频段内启动电动机时，初始条件比较复杂，在不利的情况下可能产生明显的振荡，包括，这就是通常所说的低频共振点。3.高频运行状态高频运行状态时，有>4f0。在这个频段内，控制脉冲的周期小于自由振荡周期的四分之一，所以在这一频段内电动机启动时，第一步的角位移肯定不会超过一个步距角，即产生滞后的动态误差。电动机连续稳态运行时，也就不会有步进的感觉。于是把作为步进电动机进入高频运行频域的分界线，也就是步进电动机进入比较连续平稳运行的分界线。从以上分析可以看出，步进电动机在低速时易出现低频振动现象。这种由步进电动机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。为此当步进电动机在极低频运行状态和低频运行状态这两个频段运行时，有必要采用细分控制技术，降低电动机转矩波动和角速度波动，提高速度控制精度，减少运转噪音，提高电动机使用寿命。嘴3铁.斯2.2播挑两相混合式步淋进电动机细分糕驱动的基本原甚理诉从前一章宁（脱2.券3京）节中步进电众动机的电磁模问型可知，当步崭进电动机两相脆同时通电流时触，不计铁心饱鼓和的影响，应认用叠加原理，杨可得到步进电舟动机的电磁转旬矩：刷箭庭玩捡(3-3)存两相混合式步拢进电动机的距爆角特性为正弦猎曲线这一特性起非常重要，它种是步进电动机搬细分控制得以单实现的理论基懂础。监当转子稳定在就某一位置时，棵即违，则：辜紧年找醋(3忍-4)姓协会为了实现恒力授矩驱动，并保奔持力矩输出为影最大值，假板设惨A僵相电流的变化着取三角函数关得系，即哪：疾剪纺煮丈米策(3-5)隶则史：朱详铺捞肿嘴恐纸慈扫钟(3-6)赛式中拘为电动机轴预着置位置的电角符度。斯则步进电动机杨的电磁转矩添式痰(3-3朗)邮可表示为：门味帅糊桨(3涉-7)姻此时，两相混屯合式步进电动数机可以作为一造台多极两相永验磁同步电动机园分析，如果转叔子有帐个齿，则它的蠢特性相当于一询台礼(隐此例园=8看)萌个极的两相同宝步电动机。对淡于理想化模型晃（不计铁心饱讲和的影响），洽两相混合式步浊进电动机定子羊两相分别通入挽模拟的正、余搭弦电流则可得吐到类似同步机危的转矩特性，清使电动机均匀浸旋转。微步驱民动正是用有限泽的数字化电流滚模拟正余弦电决流，从而得到张比较好的控制性效果。挎当电动机转子兰由运A浸到界B静转过钻电角度，电动程机则转过一个盗步距角。按衬式抢(3-7定)至对电动胸机扁A鉴、染B竿两相电流进行顺控制时，每当妖变化墓，步进电动机性转子就转过咱的步距角，从石而实现电动机语的合36养0袜细分控制。由请的不同就可以抗确立不同的细止分方式。威图连3-堂1结是抹取漠步长，即电动闪机超8真细分时在一个由步距角内电圆机久A闯、餐B丝相电流的变化忽情况。逝图志3-1车A制、材B昏两相阅在棉8尼细分时的电流陡变化情况紧细分时两相电虚流的值可按下滥式计算得到：太捞角央董(3婆-8)裹其中：搂为细分数；为步数。爬式概(3-8愈)菜即为两相混合债式步进电动机丑电细分数学模塌型。由此可见贴，对于不同的借细分数，便可吴以实现步进电鲁动机的细分驱络动。太由宫图沃3-臂1狭可知，实际实若现的是一条多闭阶梯的梯形曲禾线，用来拟合约需要的正余弦鲁曲线，所以也粪将其称之为拟示正弦曲线。理成论上，只要将第细分的步长设坦置得足够细（裕实际受电动机酿自身性能与控晒制器性能的影亦响不可能一直疲细分下去），吓此时的两相混肆合式步进电动梨机在特性上就尽是一台多极两驱相永磁同步电嘴机。龄通过分析，我伸们可以看到，旱例如腔在危8碧细分控制时，担电动机整步步砍进时的每一步月此时需要前排进喝8钞个微步，在细敞分数提高后电严动机每一个整裂步需要的微步转数更多，也就溜是每个微步的锻步距角更小。避同样的时间间畜隔，电动机整英步运行时每前较进一步，在细周分控制时就要届前进许多的微隶步。这样当步侍进电动机低速档运行时采用细项分控制后，就舱可以降低电动拥机转矩波动和贝角速度波动，控从而达到提高浊速度控制精度学、减少运转噪驱音、提高电动彼机使用寿命的福目的。棵3茫.邮3航基蚀于变DS间P乔的步进电动机肢细分驱动及其关实现倾3阻.垄3.1亦章步进电动机细掌分驱动方案的袖选择须实现细分驱动贤是减小步距角扛、提高步进分鲜辨率、增加电肝动机运行平稳卧性的一种行之骆有效的方法。悲步进电动机细谈分运行时，细掏分的均匀性是桶首先要考虑的娇。通常步进电罢动机细分驱动醒有等电流细分沙驱动和电流矢奉量恒幅均匀旋愈转法。等电流匠细分驱动法在睁每次绕组电流或进行切换时，壁不是将绕组电伪流全部通入或滑切除，而是在盆一相绕组电流凉保持不变的情痛况下，另一相兵绕组电流均匀吃地增大或减小悉，这样电动机过的合成磁场只妄旋转原电弧角晒的一部分，转奸子转过的角度娘也为步距角的吉一部分，实现任了步进电动机卵的细分驱动。具这时额定电流舅是台阶式的通从入或切除，电躬流分成多少个旦台阶，则转子夏就以同样的次勇数转过一个步亚距角。基步进电动机的提细分控制，从呈本质上讲是通极过对步进电动彻机的励磁绕组颗中电流的控制肌，使步进电动挑机内部的合成帅磁场为均匀的欢圆形旋转磁场螺，从而实现步忘进电动机步距氧角的细分。一俊般情况下，合昌成磁场矢量的蚁幅值决定了步优进电动机旋转砍力矩的大小，疯相邻两合成磁籍场矢量之间的疗夹角大小决定梦了步距角的大时小。篇由于等电流细卡分驱动法在原耽理上不能保证芒均匀细分步距愁角，而步距角利不均匀又容易张引起步进电动却机的振荡和失涝步。另外，由疯于电流矢量的叨幅值不断改变泻，输出力矩的害大小也无法保骂持恒定。朋因此，要想实铜现对步进电怠动机的恒力矩酷均匀细分控制样，必须合理控辣制电动机绕组咸中的电流使步修进电动机内部慎合成磁场的幅羞值恒定，而且节每个进给脉冲吸所引起的合成跨磁场的角度变箱化也要均匀。牵我们知道惯在空间上彼此卖相差闲的册相绕组，分别妹通以相位上相船差倍而幅值相同的衡正弦电流，则虹合成的电流矢丘量（或磁场矢车量，这里认为及电流矢量与磁朗场矢量成线性炭关系）便在空米间作旋转运动针，且幅值保持捐不变。天目前报道的步扇进电动机细分医驱动器多采用界量化的梯形波嫁、正弦波作为际细分驱动的驱土动电流波形，苍但事实上这些困电流波形在一手般的步进电动需机上均不能得劲到满意的细分连精度孝[25]洋。本文在选择蛮了合理的电流正波形的基础上缩，提出了基近于倡DS宽P步控制的斩波恒包流细分驱动方腔案及实现技术阵。扭两相混合式步诞进电动机简化多结构图如田图上3-星2停所示，步进电谢动机的电角度纽为巡，则通入的电银流相位也应该税为块。柄图窃3-2结白两相四拍混合蓬式步进电动机俘简化结构图耍当步进电动机歼的两相相电流与按也式矮(3-8吼)死变化时，则合慨成电流矢量藏（以草为参考）：(3-9)禽这是一个以恨为幅值，匀为幅角。这样末，每当上的值发生变化戴时，则合成的栗矢量转过一个帜相应的角度，把且幅值大小保个持不变，实现哗了恒力矩、均愧匀步距角的细初分驱动。利用势式歪(3-8娱)肺可得到手细分扯后棒A旗、顷B技两相的驱动电光流大小，量化猜后制成表格的云形式存倡入淘DS把P杨。步进电动机渐运行时，只要傅从表中取出与擦步谋数旋s险相对应的电流智数据送入控制帮电路中，即可扮实现对步进电帮动机相绕组电索流的控制，从您而达到细分步植距角的目的。聚3峰.坚3.2高恒流斩波细分眨驱动方案及其雄硬件电路设计某为了简化电路歌，减小体积，义本文采用蛮了维DS椒P耽控制细分驱动辈电路的方案屠。肢DS给P际控制的步进电以动机细分驱动瞎电路根据末级骑功放管的工作棋状态可分为放跌大型和开关型恭两种。放大纯型步进电机细吓分驱动电路中送末级功放管的弱输出电流直接斥受读DS刃P准输出的电压控乒制，电路较为楚简单，电流的个控制精度也较庸高，但是由于枝末级功放管工团作在放大状态柳，使功放管的怜功耗较大，发仪热严重，容易而引起晶体管的风温漂影响驱动次电路的性能。抖甚至还可能由锄于晶体管的热惠击穿，使电路经不能正常工作钉。因此该电路甩一般应用于驱状动电流较小、鹰控制精度较高伴、散热情况较盆好的场合。演开关型步进电锯机细分驱动电各路有斩波式和受脉宽调制（聪PWM拨）式两种。斩驻波式细分驱动峰电路不断对电患机绕组中的电污流进行检测，牢并通过反馈电床阻转换为电压避形式，然后筒和母D/块A壮转换器输出的浙控制电压进行农比较，若检测照出的值大于控侧制电压，电路间将使功放管截均止，反之，使辨功放管导通，蔬这样保证了绕核组两端的电压乔与尚D/A达转换器输出的侦控制电压一致岔。脉宽调制（爸PWM旅）式细分驱动修电路是把唐D/A碧转换器输出的框控制电压加在土脉宽调制电路秧的输入端，脉默宽调制电路将颂输入的控制电叔压转换成相应凤脉冲宽度的矩毙形波，通过对食功放管通断时迟间的控制，改幸变输出到电机苗绕组上的平均沿电流。阔斩波恒流细分裳驱动方案的原洞理为：由读DSP史输出们EEPROM购中存储的细分将电流控制信号就，经紫D/昂A就转换成模拟电躺压信号，再与椅取样信号进行密比较，形成斩篮波控制信号，博控制各功率管依前级驱动电路逆的导通和关断虎，实现绕组中断电流的闭环控壮制，从而实现斗步距的精确细纹分。系统框图客如渔图挑3-式3弟所示。态图枪3-3链蚕硬件系统原理疾图页由前面分析可朝知，为了克服罪诸多不利因素窄，我们选择处旺理速度很快、谋接口功能强大揪、片上资源丰辽富，非常适合仪用于各种监测堡与控制的美国盈德州仪器公司瞧（神T描I胸）谱TMS320稍F24替0僚系列呈DSP(疾Digita幻lSign摔alPro饿cessor障)惜作为检测控制敢单元的处理器丘。坚T谨I盒公司的条TMS招320F持240条系列宇DSP猜具有改进的哈垫佛结构，可以寻通过外部总线认分别访问数据少、程序嚷、傻I/屈O升三个独立的寻船址空间，其具逼体的片上资源半和技术特点如斩下：店(1)士坦高性能的静态极CMOS吨技术糟，个4浩种用于减少功冶耗的省电方式搜(仆2)至50邪ns快（膊20MIP百S谎）呆指令周期堆(3)清度存储器肥·不片内责由顺54锹4罗字节的双侍口罗RA膀M贸；晴·庸16惹K草字节巧的韵Flas路h乔；基·块共中244兵K晒字节的存储器摊寻址空物间据(64释K驳字节的程序空稠间倚，烤64盒K揪字节的数据空绑间份，巡64俊K弟字节译的页I/滤O喝空间纺和城32策K离字节的全局空壤间捕)安；据(4)负坡事件管理雕器劲(贩EV)横·简1清2也个比帖较艺/绞脉宽调队制蝇(PWM台)愚通道；撇·纠3机个脱1社6柜位通用定时器移；斗·裤3踪个狂1纱6婆位全比较和简锣单比较单元；罪·送4凝个捕获单元，辣其中两个具有拼直接连接正交通编码器脉冲的塔能力；薄(5)拿2谊个树8弟通者道垒1彩0铁位模数转换满器睬(糟ADC)功(6)2字8豆个独立可编程箱多路复膜用袭I/客O烛引脚呼(7)斑央带适时中榜断叔(RTI喊)丈的看门甲狗件(WD晕)征定时器模妹块挖炉(8)扛盲异步串行通讯面接脚口本SCI粉(9)效泛同步串行外设致接配口绕SPI婆(10扑)狱基于扫描的仿设真霞JTAG诊下面就对基秋于骆DS终P柳控制的步进电殖动机细分驱动票主要电路分别贱加以介绍。1.控制电路量DS趴P殖系统是控制电捕路的核心，它什由娱T读I塑公司的搬TMS320脑LF取2407A岔DSP撤微处理器、晶土振电路、地址闹锁存器、译码绪器、折EPROM淋及认EEPROM赚存储器等组成焦。受控步进电姿动机的细分倍厨数、启停频率胀、运行频率、满行走步数、正喝反转、电动机删清零、以及启喉停信号等的控危制既可由键盘接进行，也可通底过与上位机的讲串行口通信通宝道由上位机设舰置。状态显示丙提供当前通电合相、相电流大始小、电动机运身行时间、当前涂运行步数、正蜜反转等的显示唯，并将工作状傻态和数据传送奸给上位机。单加片机的主要功苗能是输出喷EEPROM队中存储的细分蛋电流控制信号角进行枣D/A祸转换。根据转隶换精度的要求真，辨伍D/A碰转换器既可以羞选折择渣8梦位的，亦可选透择侦1棵2方位的。本系统渐选用宴Maxim示公司小的绩8陶位市D/A薄转换器自Maxim疾516滩。镜Maxim胀516练把啊4猛个科D/A像转换器争与踏4盖个比较器组合迈在单个的摄CMOSI蚂C(DIP2脑0港封遍装剃)更上傍，恭4秤个槐D/A核转换器共享一冠个参考输入电精压姜。每个转换器娃的输出电压均羞可采用下式表挥示：(3-10)节，对应理于坡8撒位的煌DAC但的输入码炭～尝（此处为细分企电流控制信号甘），通过调节木的变化范围，忽便可调节步进艳电动机绕组中派电流的幅值。摧2筹．功率驱动电厨路扛工作中，步进施电动机细分电臣流控制信号的雅D/A蜂转换值蛮输入到色Maxim陈516贫内部各比较器例COMPi职的同向输入端疯，绕组电流取鲜样信号破输入到因COMPi袋的反向输入端袍。斩波恒流驱咐动采用固定频间率的方波与比脚较器输出信号纵调制成斩波控晒制信号，控制取绕组的通电时绩间，使反馈电晓压死始终跟随言D/A焰转换输出的控塔制电压禁。合理选择续虫流回路就可使绢绕组中的电流世值在一定的平堤均值上下波动冤，且波动范围分不大。费调制用方波信割号频率为业21.74k滤Hz访，由抢DSP姑的厦PWM瞒端产生，且各子相是同频斩波垄，捞俘不会产生差拍签现象，所以消茅除了电磁噪声廉。为防止因比励较器漂移或干伸扰导致功率开剃关管误导通，视把斩波控制信鹊号与相序控制领信号相与后去蛇控制功放管。方当开关管截止瓶时，并联雹RC争、快恢复续流输二极管币D息、绕组漂L埋及主电源构成草泄放回路。与升单纯壳R泛释能电路相比气，链RC兴释能电路使功衰耗和电流纹波致增加较小，而戚电流下降速度嘉大大加快。电柏流取样信号由灰精密电流传感嫩放大器陕MAX47于1恩完成。当绕组思电流流过其内锐部胳3剩5作ｍ巷Ω浸精密取样电阻砖时，经内部电贵路变化，转换握为输出电压信糠号：龙括桂跌(3-11)多其中挂为额MAX47喘1榜外部调压电阻助，阻值按设计径要求选定。糟为流过精密电章阻的相绕组电号流。贴MAX47呢1震同时具有电流怪检测与放大功雷能，从而大大绪方便了整个电睛路的设计与调灭试。宴功率开关卡管霸(守功放铺管芒)捷是功放电路中细的关键部分，换影响着整个系亦统的功耗和体惰积。由于所设近计的驱动器主互要用来驱动额屿定电流徒3A笋、额定电压桑27V扔以下的步进电伸动机，故选用爹高频请VMOS浆功率场效应晶妈体管拜IRF54熟0继(肚=盟100肌V反，拔(on)=0绕.05施2我Ω择，家=27A由)诉作为开关管。怠IRF54馋0痕导通电阻很小珍。因此，即使灯电机长时间运菠转，该否VMOS鹅管壳本身的温波度比较低，不驻须外加风扇。扎为了提高步进据电动机的工作禾可靠性，消除详电机电感性绕尿组的串扰，本螺系统无论从驱顶动部分还是反轮馈部分都进行宿了隔离。驱动格隔离采用高速塞光耦合辟器恰6N137器为隔离元件，扬一方面可以实矩现前级控制电散路同步进电动暗机绕组的隔离光，另一方面使农功率开关管的粒驱动变得方便览可靠。反馈通划道的滤波部分盘采用无源低通每滤波器，其作壳用是高速衰减齐绕见组背(倍电感线拜圈蚕)让在开关时截止握频率以上的瞬眉时高频电压信选号，从而避免惭控制电路做出屡太迅速的反应痒，可以有效地仰防止步进电动改机的振荡。线希性光耦电路的锻作用是将滤波哪后的采样电阻昌反馈信号线性假地传输给比较地器。络3哲．恒流斩波控悔制环节偏如图迫3-4沟所示，本系统软采用德州仪器肝公司筋的悟TL49买4绳来实现恒流斩祖波功能，其核盆心部分为脉冲帆宽度比较器，授并具围有害1嚷个振荡器厌、铺2贱个运算放大器响、报1俊个触发器词和捎1扇个饲5绪V眠基准叼电压源等，序其迟5楚、层6毒脚外适接指C勺T触、露R爱T辩确定了振荡器怀产生的锯齿波垃频率。在实际性应用辅中泳R源T版确定了振荡器刷产生的锯齿波挥频率。在实际拖应用中采用其尊中一个运算放虎大器作为恒流政斩波的控制单潜元，电流给定扰由一个运算放释大器词LM324坚构成的射极跟岔随器给出，实赴现了恒流给定座与秒TL49叫4镇中内部运算放麦大器的隔离，绕提高了给定的桂抗干扰能力。倒调节器采号用指P茫I浆控制，电流反惰馈经过一阶低赚通滤波接至运讽算放大器笼的刑1雾脚，增加了电殿流检测的抗干案扰能力戏；束4壶脚为死区控制制端，在该端加何入去-0.3幕V叉以下的电压后记可前将药PW奔M桨的最大占空比砍提高滩到咱100长%浊，减少功率管振的开通和关断青损耗。仁图炮3-4怎师恒流斩波控制洁电路蓬本系统采转用酿“驱上斩下不其斩川”脸的驱动方式实勿现恒流斩波功删能，下面仅以植一个工作节拍淋为例来说明调晋节原理，如图拦3-5膨所示。淘在捡t1-t秘2橡区欣间调If<IRe裳f吊，乒TL49刮4仁的导3疏脚电艰压爸V课3矮接骂近亲0斯V夺，通过逻辑分翻析，葛则映8破脚为低电平，迎对应翅的龙IR213陶0件的驱动信号为划高电平，则慢MOSFET艰导通，电流上欣升；当电流上沫升刘到皱t游2高时刻仔，饮If>IRe瓣f卧时，检则森V裳3闷升高，大于锯表齿波电压，圾则撑8翠脚输出为高电键平，疤则逮IR213果0帆的驱动信号为密低电平，即为足无效电平，关逼断广MOSFE绩T导，师I顺f示下降，一直降禽到对t权3液时刻又开始了剑下一斩波周期秧，从而实现了猾恒流斩波调节罗。颜图震3-5丢埋恒流斩波工作泉原理浊4镜．电流反馈电喊路设计著步进电动奶机锁A煎、渗B葡相绕组电流的醒采样信号从功捷率驱动电路白的挣ADC0揪0敬、烦ADC0灌1块两个采样点以乐电压的形式输诞出，由于采样没电阻鹅为茧0.麻5碗Ω慌/2匙W直，所以京对市2着A赛的绕组电流输甚出的电伏压即男为观1献V凉，因为绕组电煤流存在正反向蜻，则输出电压先也存在正反向类。这一电压需寸要送到电流反搜馈电路进行限滥幅、偏置等处杨理。辅图饥3-6符按电流反馈电路拒图竞3-陷6装为庸A励相电流反馈电迅路押，全B牧相电流反馈电检路与之相同。角从图中可以看砍到，在第一级捉运算放大器输肆入电压定与输出电压逢之间存在如下文关系：越何易梨虹(弦3-12)面通过调节可变知电阻逗可按比例调节唱。使反馈电压章的幅值在某一弟个范围内变化刘，第二级运算欲放大器为一升满压电路，使其型输出电压兼存在如下关系势：保青卡吃智(3-13)息通过第二级运牢算放大器可以更使输出凶到项DSPA/糖D伤模块的电压狮在株0海～饼3鸽V惨之间变化。侄5检．过电流保护繁电路设计仪为防止烧屑毁晌DS另P拾芯片需要对其丹数字电源进行厌过电沙压酿/言欠电压保护，达这里使用了芯粒片召TPS733混3Q恋D僻所具有的过电糕压和欠压保护记功能，这里不达再详述。另外复本系统需要保碍护的是步进电岸动机，为防止物步进电动机故涛障烧毁，系统骨必须在电动机桥绕组电流过高键时停止对电动守机供电。为此薯设计了过电流侨保护电路如厅图算3-逆7递所示。执图没3-岂7俯电动机电流保伏护电路麦如图厕3-7敢所示，过电流顿保护电路采用业了拜LM35座8棉比较器，由两觉只分压电凡阻述R1粗6乌、蜡R1干7巩将胞＋肚5瑞V著电压分压臣至撕1料V庸，送到比较器烫同相端滚。富R1滩3属为正反馈电阻飘。由电流采样肢电路送来残的趟A孕、纷B俯两相电流信号叹经过两只二极许管送比较器反闷向端，比较器徐输化出央PINT智A叨端信号经过电显平转换后嘱送嗓DS罩P界微处理器餐的休PDPIN谷T贸引脚。平时比早较器反向端的秒电压较低，所迹以比较器输艘出裤PINT逼A呢端都是高电平奴。由于二极管验正向导通压降零约斩为册0.7税V票，所鲜以喘ADC0虾0乐、袍ADC0恒1帖任何一处的电湿压超躬过砖1.7牺V热时比较器将触挺发，低在震PINT荷A铜端输出一低电层平。这个低电咬平信号将冻在旁DS爪P出芯片内部产生外一个最高等级问的中断，勤使番DS瞧P照的啄PW肚M桶信号停止输出勿，则电动机断闸电。电迈阻港R心4掏和电容构成一查个滤波环节，惨防止系统因外裂界干扰而误触硬发。由于电动浑机绕组电流采胳样电阻双为扎0.旅5问欧，对应处于险1.7哲V倘的触发电压，晴电动机电流为蒸3.4A犯，因此当电动世机电流超过皱3.4A济时系统将保护葵动作。机3寿.锯3.3凶步进电动机细奸分驱动的软件质实现德步进电动机细掀分驱动器的软门件主要由主控握程序、细分驱尚动程序、键处暴理程序、显示赖数据处理及显挠示驱动程序、着通信监控程序局等部分组成，雕结构如图仁3-8捡所示。芝图巡3-8刊周控制软件结构倡框图叔下面对于细分返驱动控制软件以设计中的主要泼问题分别加以佩介绍。第（闲1尊）主程序。主预要包括各个中盐断出入口的定鸭义、各个模块项初始化、微步布进步键长降s颤的计算、电流张差值的求取、肥电动机旋转方铸向的确定、外拜部命令信号的窑采集和处理以旋及际PW辨M双信号生成等内腔容。颈步进电动机控浆制软件主程序戴在所有初始化苏后就打章开链SC炼I趋串行通讯中断翼，读取上位机胆发送来的各种设外部信号，这额些信号包括电斧动机旋转的方途向选择、转速燕大小选择、开赖机妈/共停机信号。以成及通过读取拨绩位开关确定电来动机给定电流舌的峰值大小。萌在转速由上位纳机给定后，最甘关键的任务就喷是计算细分步盆长愿s鹰。计算细分步玩长奥s悉的工作主要按赏以下步骤完成誓[24]示。损第一步，求事丘件管理夜器计A拌的慨G队P堂定时器的计数忽频率。本设计芽选势用纸G洒P鲁定时剃器封TIP婆R诞寄存器的计数胸周期屋为终25窜6如，由愿于论DS纠P管的时钟频率盆为锦8MH签z俩，所垮以愿G耽P江定时器的计数回频率为：渔Hz叼牧绵形(3-14骄)分第二步，求步帜进电动机脉冲倦频率。以电动者机转躲速泰24哨0污转例/基分钟计算，假捞设步进电动机术的步距角为责，则可以求出卡步进电动机步仍进脉冲频率为跳：科Hz肚对(3-铅15)生第三步，求得按电动机细分数交为：尼美灰辉(3-16)愚第四步，求步余长值：润械窄乌碗雨(3-17)懂在步长值求出巨后，就可以查肆表求出电流给都定的基值，结骗合电动机给定紫电流的峰值输租入，就可以确楼定电流的给定租值。再读取电原流反桂馈颜AD翁C芽模块送来的电饶动机绕组电流鹿实际值，求出属的差值俘经录PI相D诱环节后齐送灶PW踏M姓信号生成子程素序，生破成册PW益M鸭信号后，结饶合抚DS战P龙的电动机正反合转信号输出一绳起送到电动机医功率驱动电路歇，实现电动机苦驱动运行，主匙程序具体的流悦程如帐图耀3-标9棒所示。咐图户3-9旁巷主程序流程图挖在主程序中电翠动机旋转方向困由侵DS友P尊的辛I/羽O晚口焦的创IOPB馋4花和朽IOPB本5暴输出相位不同抗的逻辑信号决淋定。辫（蜻2脆）函数表的形追成。撤本文采用了类逼似于勒文辫[24膜]黄中的方法。在榜实肥时氧DS钳P遭应用中实现非偏线性运算，一使般都采取适当泽降低运算精度肠来提高程序的点运算速度。查挂表法是快速实逮现非线性运算封最常用的方法始。采用这种方毕法必须根据自寸变量的范围和支精度制作一张椒表格。显然，软输入的范围越语大，精度要求马越高，则所需狮的表格就越大泳。查表法所需乓的表格就越大喷，即存储量也建越大。查表法随求值所需的计粘算就是根据输俗入值确定表的伟地址，根据地结址就可以得到饺相应的值，因立而运算量较小毕。对于正余弦图函数而言，由筋于正弦函数是匆周期函数，函坛数值在钉－汉1搬和第＋喝1贴之间，用查表棵法比较适合。柔在迫TMS320认LF2407坚ADS乎P呢微处理器中，借采用定点数进若行数值运算，较其操作数采用夫整型数来表示垦。一个整型数兴的最大表示范律围取决水于垂DS生P毁芯片所给定的们字长，字长越北长，所能表示妻的数的范围越常大，精度也越漂高。本设计采娱用乎1米6是位字长。采用敢的定点数定标纷为救Q1快5东，拿DS设P皇的定点运算方睡式可参考有关琴技术资料。慧Q1欣5店的表示范围为梢－制3276梯7火～旧3276丈8嚼之间，此时游＋府1蓄用溜3276晒7誓来表示，真－繁1辨用犁－奖3276居7挤来表示。对于熟正弦函数劝，制作一笛个燃51饱2等点的表格并实绞现查表的方法漫如下：例首先，产辟生爽51近2棚点值堪的径C诊语言程序如下见表示：引#defin可eN妖512矿笋#def纯inep切i512越画段int巷sin_ta冈b[512]垒蜜void盘main(澡)收枕康{去盐in牧t软i灿；叶淡fo介r(i=还0慢；替i<们N钟；爆i++)si溜n_tan[益i]=(in景t)(327护67*sin晓(2*pi*房i/N)思)蚁；宽专}废然后查表。查翠表实际上就是饥根据输入值确离定表的地址。暗设输入污在拿0蛇～拦之间，则级对应烈于勒51押2亏点表的地址为镇：腹index=崭(int)(奋512*毙/铸)否，则吉。如已果触姨没用臂Q12皇演定点数表示，元将倍用咐Q洪9花表示猴为悟2086规1富，则计算正弦罢表的地址的公锯式为：撒。樱通过以上步骤横就可以建立一身个正弦表并可网以进行查表工砍作。对于其它侨函数用类似的室方法也能实现圣，这里不再复起述。誉（示3携）细分驱动模选块。率细分驱动程序足中，细分电流燕控制信号的输斗出采用以上介著绍的查表法来调完成，步进电斜动平机紫25暮6怜细分时的流程黑图如照图克3-1戚0定所示趁。裤缝不同细分数的腔程序流程用同袭样的方法可以降得到机。但沃至肃毕图盖3-102阶5秆6凤细分时的软件检流程图通（独4笔）滥A/贴D沃转换程序模块居。曲TMS320周LF240蝇7塔的模数转换模靠块斯（卵AD案C逝）具有以下特助性：援·大带内职置锯S/忧H村的茫1密0衣位模数转换模臂块玉AD壶C浑；与·吗多港达台1炎6蛛个模拟输入通群道胁（骡ADCIN饮0系～犬ADCIN1阅5恰）；岂·难自动排序的能倦力，一次可执湿行最嫌多妨6傅个通道的自动哗转换，每次转凡换的通道可以这通过编程选择宝；撞·旨可单独访问旋的呈1于6辩个结果寄存器矩（掀RESULT深0脏～扫RESULT赔1歼5穗）用来存储转脂换结果，多个拦触发源可以启课动止A派D吴转换；疗·醉灵活的中断控牛制允许在每一惜个或隔一个序屯列的结束时产伍生中断请求；爽·愚内置校验模式券和自测模式；搜由屯于毯TMS320旋LF240吊7且的模数转换模堡块用（诊AD渐C磁）将模拟信号类转换姑为境1风0渣位数字量，电宴动机电流的最宵大值由拨码开希关设定，此处活假设揭为毕2.4刘V砖，则电动机绕沿组正向通电时文检测到的电压弓为退1.2姐V阀，对应的数字咐量徐为禽102在4徐。电动机绕组换反向通电时检造测到的电压她为饲-1.2贝V沸，醋经过偏置后输衫出电压岗为碌0.3接V素，对应的数字焦量废为伴0大。另外拳，赶TMS320查LF240绑7京的模数转换模钳块话（滴AD宣C发）采用级连工芹作方式下自动凶排序，在这种笼工作方式耀下逼AD技C翻模块能够序列猪转换并进行自挪动排序。可以印通过模拟输入扇通道的多路选妖择慌器鞭MUXse披lec洽t惠来选择要转换锤的通道。在转欧换结束后，转烈换后的数值结过果保存在该通联道相应的结果冒寄存器辰（昆RESULT泻0瓦～扬RESULT肾1无5啦）碍中。齐在一个排序中凭的转换个数拍受源MAXCO码N季V吊寄存器中的一涂个剧4辟位段域控制，熔这个值在自动麻排序开始时被茄装载到自动排却序状态寄存器笋中，当排序器野从通识道啦1铜开始有顺序的送转换时，自动葡排序状态寄存宣器的值向下递痒减直至博为遣0闯。况A布D法转换模块所有亩需要转换急的幅A骗D溉信号以及转换咱通道选择见沙表撑3-席1降。吵表暮3-1A司D她C躁转换通道设置萝属通道么最输入信号膨均结果寄存器旺最信号内容孝MAXCO越NV养寄存器设置蜻S1丙4ADCIN逃00粮5RESUL帽T00源7A帐相电流箭S2朽2ADCIN史01性3ESUL饥T01盆4辫B驻相电流块MAXCO天N繁V突＝照5浇P3配1ADCIN俱02意3RESUL挠T02且6承转速给定拳P4泊0扬ADCIN0洒3炕1怀RESULT金03像2阵电流峰值给定辉由于在电动机哨控制器垃的棋A岸D固信号中步进电挪动机两相电流辨的采样至关重富要，所以在每缠