DSP課程設(shè)計(jì)陳輝

1、數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)班 級(jí)： 電科0801 姓 名： 陳輝 學(xué) 號(hào)： 200822340104 指導(dǎo)老師： 雷學(xué)堂 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院摘要：1. 將以前做過的鍵盤中斷及LED顯示實(shí)驗(yàn)、定時(shí)器及交通燈實(shí)驗(yàn)、直流電機(jī)程序延時(shí)調(diào)速實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，編寫利用定時(shí)器計(jì)數(shù)延時(shí)，通過鍵盤交互的直流電機(jī)速度和方向控制DSP程序，調(diào)試程序并下載到實(shí)驗(yàn)箱運(yùn)行。2. 通過鍵盤調(diào)節(jié)直流電機(jī)的速度，用示波器觀察加到直流電機(jī)上的PWM調(diào)速波形。3. 通過鍵盤調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的速度和方向，將速度調(diào)慢，通過LED顯示觀察在正、反轉(zhuǎn)兩種情況下，送到步進(jìn)電機(jī)的代碼順序。4. 將第2和第3步所編者按定的程序綜合到一起，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)和步進(jìn)電

2、機(jī)的同時(shí)控制，調(diào)試程序并下載到實(shí)驗(yàn)箱運(yùn)行。緒言：做這個(gè)課程設(shè)計(jì)之前在網(wǎng)上看了別人的設(shè)計(jì)思路，整個(gè)系統(tǒng)的基本思想就是利用DSP內(nèi)部資源產(chǎn)生可控制的脈沖（PWM）控制整流電壓，改變電機(jī)電樞兩端的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。DSP提供PWM波控制逆變器，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，通過光電編輯器或者測(cè)速器，得到一系列脈沖信號(hào)，與一路或兩路的捕捉寄存器接口相連，經(jīng)過計(jì)算可以得到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置和速度，DSP再根據(jù)相電流等輸入信號(hào)，采用FOC控制思想，計(jì)算得到對(duì)定子相電流的控制量，從而實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量的解耦控制，最終獲得優(yōu)良的控制性能。任務(wù)：利用TMS320VC5402的片內(nèi)定時(shí)器中斷，通過鍵盤控制直

3、流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速，調(diào)速方式最少分兩檔（即快速調(diào)節(jié)、慢速調(diào)節(jié)），并將送往步進(jìn)電機(jī)的代碼顯示到LED上。要求達(dá)到效果：本實(shí)驗(yàn)采用定時(shí)器計(jì)數(shù),通過鍵盤控制直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速.操作: 利用0鍵計(jì)數(shù)，1和2鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)或者調(diào)速。主要如下：計(jì)數(shù)次數(shù)為1時(shí)：按1號(hào)鍵：減小步進(jìn)電機(jī)速度， 按2號(hào)鍵：增大步進(jìn)電機(jī)速度計(jì)數(shù)次數(shù)為2時(shí)：按1號(hào)鍵:步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)， 按2號(hào)鍵:步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn) *計(jì)數(shù)次數(shù)為3時(shí)：按1號(hào)鍵:減小PWM脈沖周期， 按 2號(hào)鍵：增大PWM脈沖周期計(jì)數(shù)次數(shù)為4時(shí)：按1號(hào)鍵:減小直流電機(jī)速度， 按2號(hào)鍵：增大直流電機(jī)速度計(jì)數(shù)次數(shù)為5時(shí)：按1號(hào)鍵：直

4、流電機(jī)反轉(zhuǎn)， 按 2號(hào)鍵：直流電機(jī)正轉(zhuǎn) 計(jì)數(shù)次數(shù)為6時(shí)： 按1號(hào)鍵:直流電機(jī)快速加速， 按 2號(hào)鍵：直流電機(jī)快速減速 計(jì)數(shù)次數(shù)為7時(shí)：按 1號(hào)鍵:步進(jìn)電機(jī)快速加速， 按2號(hào)鍵：步進(jìn)電機(jī)快速減速實(shí)現(xiàn)方案：實(shí)驗(yàn)原理：開始初始化DSP初始化定時(shí)器T啟動(dòng)定時(shí)器開中斷設(shè)置定時(shí)中斷設(shè)置按鍵中斷初始化直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的速度和方向?qū)⒉竭M(jìn)電機(jī)代碼送LED顯示步進(jìn)電機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定值嗎？判斷方向，送代碼到步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)計(jì)數(shù)器清0直流電機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定脈寬值嗎？判斷方向，送正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)代碼到直流電機(jī)直流電機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定周期值嗎？判斷方向，送停止代碼到直流電機(jī)直流電機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器清0否否否是是是主程序

5、流程圖：開始步進(jìn)電機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)加1直流電機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)加1結(jié)束定時(shí)中斷服務(wù)程序序返回主程序定時(shí)中斷服務(wù)程序流程圖： 鍵盤中斷服務(wù)程序流程圖：利用TMS320VC5402的片內(nèi)定時(shí)器中斷分別實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)延時(shí)計(jì)數(shù)器和步進(jìn)電機(jī)的延時(shí)計(jì)數(shù)器，通過鍵盤中斷分別設(shè)定兩個(gè)延時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)調(diào)速；通過鍵盤中斷來(lái)分別改變直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)方向和運(yùn)轉(zhuǎn)速度。硬件設(shè)計(jì)：1.直流電動(dòng)機(jī)的方向控制：MABVccT1T2T4T3AB=00,T1T3T2T4均截止,電機(jī)慣性運(yùn)行(旋轉(zhuǎn))AB=01,T1T3導(dǎo)通T2T4截止,電機(jī)加速運(yùn)行(正轉(zhuǎn))AB=10,T1T3截止T2T4導(dǎo)通,電機(jī)加速運(yùn)行(反轉(zhuǎn))2.直

6、流電動(dòng)機(jī)的速度控制：當(dāng)相配對(duì)的開關(guān)閉合時(shí)，直流電機(jī)加速運(yùn)行；當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，直流電機(jī)慣性運(yùn)行（由于摩擦而減速運(yùn)行），所以，要控制直流電動(dòng)機(jī)的速度即是控制開關(guān)閉合的時(shí)間，在一段時(shí)間內(nèi)（定義一個(gè)固定周期T），開關(guān)持續(xù)閉合時(shí)間越長(zhǎng)（定義這個(gè)時(shí)間為t，t<T），直流電機(jī)的速度就越快，那么，要想給直流電機(jī)加速，即是增加這個(gè)閉合時(shí)間，要想給直流電機(jī)減速，即是減少這個(gè)閉合時(shí)間，想迅速的減慢速度，也可通反向電流更好的達(dá)到效果。3.DSP控制直流電機(jī)的接線圖：TMS320VC5402M16位地址線:0b007h16位數(shù)據(jù)線:0000h:慣性旋轉(zhuǎn)0100h:正向旋轉(zhuǎn)0200h:反向旋轉(zhuǎn)DSP控制直流電機(jī)的接線

7、圖:直流電機(jī)及驅(qū)動(dòng)接口D9D84.步進(jìn)電機(jī)的方向控制：1）當(dāng)A相通電時(shí)，由于磁場(chǎng)的作用，使得轉(zhuǎn)子的齒與A相的齒相對(duì)，即轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)過45度，2）當(dāng)A斷電，B通電時(shí)，由于磁場(chǎng)的作用，使得轉(zhuǎn)子的齒與B相的齒相對(duì)，轉(zhuǎn)子又正轉(zhuǎn)過45度，3）當(dāng)?shù)诙綍r(shí)不是B通電，而是D通電，轉(zhuǎn)子則會(huì)逆時(shí)針轉(zhuǎn)45度，所以，要控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)方向即是控制定子的通電順序，當(dāng)通電依次為ABCDAB時(shí)，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)通電順序?yàn)锳DCBA-5.步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制：由上述步進(jìn)電機(jī)的原理可知，當(dāng)給定子通電的切換越快，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越快；通電切換越慢，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越慢。當(dāng)然，并不是切換的頻率越快轉(zhuǎn)速越快，當(dāng)頻率達(dá)到一定值時(shí)，轉(zhuǎn)子開始在一個(gè)位置左右

8、搖擺或者不動(dòng)，而且此時(shí)也比較容易燒壞步進(jìn)電機(jī)。6.DSP控制步進(jìn)電機(jī)的接線圖：7.軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示：軟件設(shè)計(jì)：1.步進(jìn)電機(jī)的控制流圖：開始初始化DSP根據(jù)不同的按鍵鍵碼設(shè)定步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和速度參數(shù)根據(jù)參數(shù)設(shè)定占空比以循環(huán)尋址方式發(fā)送四相單四拍脈沖信號(hào)2.步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)程序：BJ_ctr: BITF BJ_direct,#01h;判斷方向 BC BJ_neg,TCBJ_pos: st #00h,BJ_times PORTW *AR0+%,BJ_ADD;正轉(zhuǎn) 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;反轉(zhuǎn) rpt #0ffffh nop nop rpt #0ffffh nop nop3.直流電機(jī)的控制流圖：4.直流電機(jī)方向控制：DJ_ctr: LD DJ_speed,A SUB DJ_times,A BC DJ_stop,ALEQ BITF DJ_direct,#1h;判斷方向 BC DJ_neg,TCDJ_pos: ST #VOL_POS,DJ_VOL;(反轉(zhuǎn))輸出零電平 PORTW DJ_VOL,DJ_ADDR rpt

10、#01fffh nop nop B mainDJ_neg: ST #VOL_NEG,DJ_VOL;(正轉(zhuǎn))輸出正電平 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 ;（正轉(zhuǎn))輸出正電平 PORTW DJ_VOL,DJ_ADDR rpt #01fffh nop nop B main 5.步進(jìn)電機(jī)與直流電機(jī)對(duì)應(yīng)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對(duì)應(yīng)于按0號(hào)鍵次數(shù)前提下，分別按1號(hào)鍵和2號(hào)鍵的控制功能。6.鍵控程序只要程序：_onkey:noprpt #0ffffhnopnoprpt #0ffffhnopnop rpt #0ffffhnopnoprpt #0ffffhnopnop PORTR KEY_ADDR,KEY_CODE2 ANDM #001fh,KEY_CODE2 ;判斷按鍵值 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系統(tǒng)調(diào)

14、試及結(jié)果分析：1. 正確連接DSP實(shí)驗(yàn)機(jī)箱與電腦的連接，實(shí)驗(yàn)前確認(rèn)機(jī)箱良好，打開電腦桌面上的CCS5.0軟件，在my project文件夾中正確添加以編好的程序，生成.out文件，然后裝載到DSP實(shí)驗(yàn)機(jī)箱上面。2. 運(yùn)行程序，觀察直流電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行情況。按DSP實(shí)驗(yàn)箱上的鍵盤，觀察不同按鍵對(duì)直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行影響并記錄，最后與預(yù)期要達(dá)到的人物要求作對(duì)比，看是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。結(jié)果分析：雖然調(diào)式過程中會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，且存在一些干擾現(xiàn)象，但經(jīng)過最后的總體調(diào)試之后，本系統(tǒng)基本完成可課題研究的內(nèi)容，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)總結(jié)：通過這次課程設(shè)計(jì)，是我將所學(xué)理論知識(shí)很好地運(yùn)用到實(shí)際工程當(dāng)中，學(xué)到了很多東西，鍛煉了自己的各方面的能力，具體有以下幾點(diǎn)：1 在DSP控制知識(shí)學(xué)習(xí)方面，此次設(shè)計(jì)使我對(duì)課本上學(xué)到的知識(shí)有了進(jìn)一步鞏固，而且對(duì)課本上沒有設(shè)計(jì)的知識(shí)也作了了解，例如TMS320VC5402的硬件結(jié)構(gòu)和芯片資源的掌握，這里很感謝雷老師上實(shí)驗(yàn)課時(shí)耐