如何实现嵌入式单片机对电机系统的控制

赵小灵 蒙 楠 广西机电工程学校

如何实现嵌入式单片机对电机系统的控制

赵小灵 蒙 楠 广西机电工程学校

嵌入式；单片机；电机系统；控制

现阶段，电机系统在工业领域中发挥着举足轻重的作用，随着科学技术的发展，电机系统也在不断的发展和进步。鉴于电机系统的重要作用，对电机系统的研究一直是科研领域的热点问题，好多学者都致力于对电机控制系统的研究中。在早期的研究过程中，科研人员关注的是传统的电机控制系统，该控制系统的优势是：系统结构不是十分复杂，所需要的成本投入相对较少，而且非常容易操作。随着研究的不断深入，研究人员逐渐发现了传统电机控制系统的不足之处，具体体现在：第一，系统的可靠性相对较低；第二，对系统的在线升级操作相对比较复杂。

在新的时代背景下，数字式控制系统的出现逐渐弥补了传统电机控制系统的不足之处，成为了研究人员的青睐对象。在数字式控制系统中，发挥关键作用的组件就是单片机，单片机对整个数字式控制系统具有重要的影响。

1.嵌入式单片机（dsPIC20F）控制系统的硬件设计

在本文的电机控制系统中，笔者选择的单片机型号是dsPIC20F。在设计嵌入式单片机控制系统时首先需要做的工作就是硬件设计，总的说来，硬件设计一共有两个步骤，第一步是确定主MCU；第二步是确定系统的电路设计。

1.1 选择合适型号的主MCU

dsPIC20F是一款功能十分强大的单片机，该型号的单片机主要融合了两个技术，第一个是单片机技术；第二个则是DSP 技术。dsPIC20F的优势主要体现在一个几个方面：首先，该芯片拥有十分强大的外围设备；其次，当系统出现信息中断现象时，该芯片可以非常及时的采取合适的行动；再次，该芯片具有强大的计算能力；最后，使用者可以借助dsPIC20F完成对一些；配套软件的开发工作等。

鉴于dsPIC20F的上述优势，笔者在设计电机控制系统时选择了dsPIC20F芯片。总的说来，在dsPIC20F的支持之下，嵌入式的单片机控制系统具有下述特点：第一，系统具有良好的抵御干扰能力；第二，系统具有良好的可靠性；第三，系统的具有良好的灵活性；第四，系统的性价比相对较高，所需的成本投入相对较少。

1.2 硬件电路的设计

就电机控制系统而言，系统的正常工作流程如下：首先，电机的电子转子处于运行状态，此时感应器会给出转子的位置结果；其次，系统的控制芯片给出相应的计算结果，并将其传递给系统的驱动装置；再次，驱动装置接受控制芯片传递的信号，然后按照控制芯片的具体指示对电机的旋转行为进行有效的操控。在上述的整个流程中，如何选择旋转速度是非常关键的，一般来讲当电机处于不同的工作系统中，系统所需要的旋转速度是不一样的，相关人员应该以实际需要为依据控制旋转速度。

控制旋转速度的具体过程如下：首先，系统的感应器将和转子位置相关的信息发送到系统的控制芯片；其次，控制芯片将此时电机的旋转速度和最开始的设定速度进行比较，得到两者之间的差值；再次，将前一步得到的差值变为数字信号，然后控制芯片以这一信号为依据给出对电机旋转速度的控制命令。

检测系统转子位置时借助的主要是霍尔原件，在本系统中笔者选择的是位置传感器。在位置传感器主要包括两个部分，分别是静止部分和运动部分。位置传感器的运行部分安装在了系统的转子上，这样就可以对转子的实际位置进行有效的检测。

2.嵌入式单片机控制系统的软件设计

软件设计也是嵌入式单片机控制系统设计的重要组成部分，在设计软件时，笔者选择的是操作系统是LClinux。在实际使用的过程中，使用者可以根据自己的实际需要对LClinux系统中的函数进行设置，从而满足自己的真实需求。具体来讲，在本设计应用软件可以实现下述功能：

第一，对系统进行有效的检测和控制等。这表示系统中的软件必须能够对相应的数据进行有效的处理，然后根据数据处理结果给出相应的信号。电机控制系统对软件数据处理能力的要求相对较高，系统软件必须能够快速、准确的完成数据处理工作。一般来讲，这里的数据处理指的主要是一些数据预处理工作，具体工作内容需要使用人员以自己的实际需求为依据进行设置。

第二，对系统进行保护。当电机系统在运行时出现故障现象时，相应的软件应该可以给出故障预警，从而及时同时工作人员对电机进行检测和维修处理。

第三，较强的人际交互功能。软件系统可以显示出和电机系统运行现状相关的一些指标，包括：温度、转动速度等。这样使用人员就可以对电机的运行状态进行有效的了解。

3.结语

在科学技术的不断推动之下，芯片的功能越来越强大，这极大的促进了电动机控制系统的发展。在本次研究中，笔者设计了以dsPIC20F为核心的嵌入式电机控制系统。该系统的优势主要体现在：第一，系统的结构不是很复杂；第二，系统所需的成本投入得到了降低；第三，系统的运行速度得到了提升；第四，系统在运行过程中的可靠性也得到了一定程度的提高等。

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目前，电机系统被广泛的应用在了工业领域中，电机系统的控制问题是人们十分关注的，在电机控制系统中发挥关键作用的是单片机。在本次研究中，笔者选择的研究对象是dsPIC20F型嵌入式单片机，主要探讨了该单片机对电机系统的控制作用。首先，笔者介绍了嵌入式单片机（dsPIC20F）控制系统的硬件设计，接下来分析了嵌入式单片机控制系统的软件设计。