电机的DSP控制课程设计报告.docx
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电机的DSP控制课程设计报告.docx
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电机的DSP控制课程设计报告
课程名称:
电机的DSP控制课程设计
院系:
电子信息与电气工程学院
专业:
电气工程与自动化
班级:
学号:
姓名:
上海交通大学
1.电机控制的DSP芯片
本课程设计用的芯片为TMS320F28027;
本课程设计中主要用到的一些电路模块:
显示和键盘电路、BC7281、
A/D采样电路、PWM输出电路。
2.软件设计要求
2.1学会DSP开发环境的使用,能编写C语言程序;
2.2编写数码管显示程序、键盘扫描程序;
程序运行后,初始值为0,通过1个键,按一下加1,通过另一个键,按1下减1;(按着不放,超过1秒,不断加1或减1,时间超过5秒,不断加10,或减10)。
2.3编写AD采样程序;
根据输入的电压值,把AD的结果显示出来,当输入电压变化时,显示值也变化。
2.4编写6路PWM正弦波程序(变频器逆变需6路);
PWM的开关频率为10KHz,其输出的正弦波频率为0~100Hz,根据AD的值变化,50Hz时输出100%电压,0~50Hz按V/f等于常数输出,死区时间取2us。
频率值显示在数码管上。
3.软件实现
3.1数码管显示程序、键盘扫描程序
3.1.1程序设计思路
此程序关键是如何去计时,最初考虑是用计时器中断去设计程序,但此方法需要在中断中执行判断按键是否持续,以及更改和现实数字,中断中操作过多,经常出错。
故后来改为用延时环节计时,此方法的优点是不需要用中断,但计时不够精确。
3.1.2程序模块
for(;;)
{time=0;//计时变量time初始值为0;
if(KEY==0)
{key_number=Read_7281(0x13);//读取按键值
switch(key_number)
{
case0x00:
{keynumber++;
if(keynumber>9999)keynumber=0;
write();
delay
(2);
}break;
case0x01:
{keynumber--;
if(keynumber<0)keynumber=9999;
write();
delay
(2);
}break;
}//switch
}//if
while(KEY==0)//如果按键没有松开,则开始计时;
{
if(time<=5)//延时环节,延时为1秒;
{
for(cnt1=0;cnt1<270;cnt1++)
{
for(cnt2=0;cnt2<10000;cnt2++){if(KEY!
=0)break;}
if(KEY!
=0)break;//如果按键松开,则跳出循环,重新开始计时;
}
}
if(KEY!
=0)break;
time++;//如果1秒内按键未松开,则计时变量time加1;
cnt1=cnt2=0;
if(time>=1&&time<=5)//按着不放超过1秒,则不断加1或减1;
{
switch(key_number)
{
case0x00:
{
keynumber++;
if(keynumber>9999)keynumber=0;
write();
}break;
case0x01:
{
keynumber--;
If(keynumber<0)keynumber=9999;
write();
}break;
default:
break;
}
}
if(time>5)//按着不放超过5秒,则不断加10或减10;
{
switch(key_number)
{
case0x00:
{
keynumber+=10;
if(keynumber>9999)keynumber=0;
write();
delay(15);
}break;
case0x01:
{
keynumber-=10;
if(keynumber<0)keynumber=9999;
write();
delay(15);
}break;
default:
break;
}
}
}
}//for
3.2AD采样程序
3.2.1程序设计思路
此程序相对简单,只需要用ADC中断获取通道的采样值,再将采样值在数码管上显示即可。
3.2.2程序模块
//ADC中断,获取通道采样值;
interruptvoidadc_isr(void)
{
Voltage0[0]=AdcResult.ADCRESULT0;//模数转换结果由ADCINA0通道采样产生
Voltage0[1]=AdcResult.ADCRESULT1;//模数转换结果由ADCINA1通道采样产生
Voltage0[2]=AdcResult.ADCRESULT2;//模数转换结果由ADCINA2通道采样产生
Voltage0[3]=AdcResult.ADCRESULT3;//模数转换结果由ADCINA3通道采样产生
Voltage0[4]=AdcResult.ADCRESULT4;//模数转换结果由ADCINA4通道采样产生
//28027缺ADCINA5ADCRESULT5
Voltage0[5]=AdcResult.ADCRESULT6;//模数转换结果由ADCINA6通道采样产生
Voltage0[6]=AdcResult.ADCRESULT7;//模数转换结果由ADCINA7通道采样产生
//28027缺ADCINB0ADCRESULT8
Voltage0[7]=AdcResult.ADCRESULT9;//模数转换结果由ADCINB1通道采样产生
Voltage0[8]=AdcResult.ADCRESULT10;//模数转换结果由ADCINB2通道采样产生
Voltage0[9]=AdcResult.ADCRESULT11;//模数转换结果由ADCINB3通道采样产生
Voltage0[10]=AdcResult.ADCRESULT12;//模数转换结果由ADCINB4通道采样产生
//28027缺ADCINB5ADCRESULT13
Voltage0[11]=AdcResult.ADCRESULT14;//模数转换结果由ADCINB6通道采样产生
Voltage0[12]=AdcResult.ADCRESULT15;//模数转换结果由ADCINB7通道采样产生
AdcRegs.ADCINTFLGCLR.bit.ADCINT1=1;//ClearADCINT1flagreinitializefornextSOC
PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP1;//AcknowledgeinterrupttoPIE
return;
}
//for循环
for(;;)//计算每一位的数值,并显示;
{
qw=Voltage0[0]/1000;
bw=(Voltage0[0]-1000*qw)/100;
sw=(Voltage0[0]-1000*qw-100*bw)/10;
gw=Voltage0[0]-1000*qw-100*bw-10*sw;
qw1=Voltage0[1]/1000;
bw1=(Voltage0[1]-1000*qw1)/100;
sw1=(Voltage0[1]-1000*qw1-100*bw1)/10;
gw1=Voltage0[1]-1000*qw1-100*bw1-10*sw1;
Write_7281(0x15,(0x70+qw));//向最右边算起第8位写0
Write_7281(0x15,(0x60+bw));//向最右边算起第7位写0
Write_7281(0x15,(0x50+sw));//向最右边算起第6位写0
Write_7281(0x15,(0x40+gw));//向最右边算起第5位写0
Write_7281(0x15,(0x30+qw1));//向最右边算起第4位写0
Write_7281(0x15,(0x20+bw1));//向最右边算起第3位写0
Write_7281(0x15,(0x10+sw1));//向最右边算起第2位写0
Write_7281(0x15,(0x00+gw1));//向最右边算起第1位写0
delay(3);
}
3.36路PWM正弦波程序
3.3.1程序设计思路
PWM开关频率和死区的设置,可以在InitEPwm1Example(),这个函数中通过对周期寄存器赋值来控制开关频率,死区则通过对RaisingEdgeDelay和FailingEdgeDelay赋值来设置。
程序要求开关频率为10KHZ,而28027主频为60MHZ,由于60M/3000/2=10K,故周期寄存器赋值3000;程序要求死区为2us,故只需将上升沿延迟和下降沿延迟均设定为1us即可。
输出波形为正弦波,即要求占空比按正弦变化,本组通过查表(表中数据按正弦变化),来进行脉宽调制。
对于频率的控制,首先按50HZ为基准,要求每次步长为1查表,将表中数据查完一遍,输出的波形即为50HZ。
则由于开关频率为10KHZ,10K/50=200,所以正弦表中应含有200个数值,且数值大小按正弦变化。
当频率小于50HZ时,按F/50这一比例系数为步长进行查表,由于F<50,故查表较慢,即输出波形的频率变小。
当频率大于50HZ时,也按F/50这一比例系数为步长进行查表,由于此时F>50,故查表较快,即输出波形频率变大。
对与V/f为常数,则可通过简单的运算即可实现。
3.3.2程序模块
//正弦表
//Sintable,MaxValue4096,MinValue0
unsignedshortsin_table[200]={2073,2138,2202,2266,2330,2393,2456,2519,2582,2643,2705,
2765,2825,2884,2942,3000,3056,3112,3166,3220,3272,3323,3372,3421,3468,3513,3558,
3600,3641,3681,3719,3755,3790,3823,3854,3883,3911,3937,3961,3983,4003,4021,4037,
4051,4063,4074,4082,4088,4092,4095,4095,4093,4089,4083,4075,4066,4054,4040,4024,
4006,3987,3965,3942,3916,3889,3860,3829,3797,3762,3726,3689,3649,3609,3566,3522,
3477,3430,3382,3333,3282,3230,3177,3123,3068,3011,2954,2896,2837,2777,2717,2656,
2594,2532,2469,2406,2342,2279,2215,2150,2086,2022,1957,1893,1829,1765,1702,1639,
1576,1513,1452,1390,1330,1270,1211,1153,1095,1039,983,929,875,823,772,723,674,627,
582,537,495,454,414,376,340,305,272,241,212,184,158,134,112,92,74,58,44,32,21,13,
7,3,0,0,2,6,12,20,29,41,55,71,89,108,130,153,179,206,235,266,298,333,369,406,446,486,529,573,
618,665,713,762,813,865,918,972,1027,1084,1141,1199,1258,1318,1378,1439,1501,1563,
1626,1689,1753,1816,1880,1945,2009};
//此即为正弦表,此表中数据按正弦规律变化,通过查表可以控制占空比,即控制电压大小,通过改变查表的快慢即可控制输出波形的频率。
//EPWM1配置
//10KHz:
60M/3000/2=10Kcenter-aligned
#defineEPWM1_TIMER_TBPRD3000//Periodregister周期寄存器赋值3000
#defineEPWM2_TIMER_TBPRD3000//Periodregister
#defineEPWM3_TIMER_TBPRD3000//Periodregister
voidInitEPwm1Example(){
//SetupTBCLK
EPwm1Regs.TBPRD=EPWM1_TIMER_TBPRD;//Settimerperiod801TBCLKs
//周期寄存器值为3000,60M/3000/2=10K;即开关频率设置为10KHZ;
EPwm1Regs.TBPHS.half.TBPHS=0x0000;//Phaseis0
EPwm1Regs.TBCTR=0x0000;//Clearcounter
…………
…………
…………
EPwm1Regs.DBCTL.bit.OUT_MODE=DB_FULL_ENABLE;
EPwm1Regs.DBCTL.bit.POLSEL=DB_ACTV_HIC;//ToggleEPWM1Bonly
EPwm1Regs.DBCTL.bit.IN_MODE=DBA_ALL;//DelayonRaisingandFaling
EPwm1Regs.DBRED=120;//1usdeadband
EPwm1Regs.DBFED=120;
//死区配置,RED和FED均设置为1us,即死区时间为2us;
…………
…………
}
//for循环
for(;;){
FreqFloat=ADCResults[0]/38;
//频率与通道采样值乘正比,除以38是为了控制频率调节范围为0~100HZ;
FreqInt=(unsignedint)FreqFloat;
th=(FreqInt%100)/10;//将频率输出在数码管上;
Write_7281(0x15,(0x50+th));
th=FreqInt%10;
Write_7281(0x15,(0x40+th));
Delay
(2);
asm("NOP");
}
//EPWM中断函数
interruptvoidepwm1_isr(void){
//UpdatetheCMPAandCMPBvalues
//update_compare(&epwm1_info);
unsignedintPhaseAPosition;
unsignedshorti,j,k;
InterruptedTimes++;
PWMStep=FreqFloat/50.0;//设置查表的步长,以50HZ为基准;
PhaseAPositionHistory+=PWMStep;//按步长依次查表;
if(PhaseAPositionHistory>200){PhaseAPositionHistory-=200;}//若超过200,则循环
PhaseAPosition=(unsignedint)PhaseAPositionHistory;
if(FreqInt>50){
i=(unsignedshort)((float)sin_table[PhaseAPosition%200]/1.37f);
j=(unsignedshort)((float)sin_table[(PhaseAPosition+133)%200]/1.37f);
k=(unsignedshort)((float)sin_table[(PhaseAPosition+67)%200]/1.37f);
//频率大于50HZ时的变换式,输出电压为100%幅值;
}else{
i=(unsignedshort)((float)FreqInt*2*sin_table[PhaseAPosition%200]/137.0f);
j=(unsignedshort)((float)FreqInt*2*sin_table[(PhaseAPosition+133)%200]/137.0f);
k=(unsignedshort)((float)FreqInt*2*sin_table[(PhaseAPosition+67)%200]/137.0f);
}
//频率小于50HZ时所用的变换式,保证了电压变化在50HZ处的连续,也保证了V/f为常数;
if(PWMEnabled){//设置各路PWM的占空比;
EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA=i;
EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA=j;
EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA=k;
}
//EPwm1Regs.CMPB=i;//SetCompareBvalue
//ClearINTflagforthistimer
EPwm1Regs.ETCLR.bit.INT=1;//清中断标志位
//Acknowledgethisinterrupttoreceivemoreinterruptsfromgroup3
PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP3;
}
3.3.3程序设计结果
图片1死区2us
图片21、2路PWM,相位差
图片31、3路PWM,相位差
图片41、5路PWM,相位差
图片5频率50HZ时输出的电压波形
图片6频率小于50HZ时输出的电压波形(V/f为常数),电压幅值变小
图片7频率大于50HZ时输出的电压波形,幅值不变
4.课程总结
16周的课程设计即将结束,16周的学习,有老师的讲解,也有自己的摸索。
课堂上,老师对不同种类电机运行原理,以及对PWM等知识的介绍,让我温习了电机学和电力电子的基础知识。
同时通过编程,让我在科创4B和DSP实践等课程的基础上,对TMS320C28027单片机及其源码有了进一步了解。
最终在小组成员的努力下,顺利的完成了本课程的任务,在此要感谢各位小组成员,能够一起面对困难,克服困难,也要感谢老师和助教的监督和指导。
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