基于嵌入式系统的电机调速控制系统设计

盐城工业职业技术学院机电工程学院 王丽丽

基于嵌入式系统的电机调速控制系统设计

盐城工业职业技术学院机电工程学院 王丽丽

本系统基于 ARM2410-S 嵌入式系统，控制直流电机与步进电机调速，通过键盘作为控制输入信号端，通过键盘上输入命令，来控制直流电机和步进电机的转向、转速，软件的开发平台采用的是 RedHatLinux9.0。系统控制程序分为主程序、直流电机控制程序、步进电机控制程序以及键盘控制程序等。通过调试，嵌入式控制系统较好地实现了直流电机与步进电机转向、转速控制。

嵌入式控制系统；直流电机；步进电机；调速控制

1 引言

嵌入式系统是基于计算机技术,以应用为中心，其软硬件可配置,对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格约束的一种专用系统。直流电机是由直流电源驱动，具有很好的回转特性和输出效率，和相同功率的一般交流电机相比，具有更强的扭矩和过载能力。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得其在速度、位置等控制领域的应用十分广泛和简单。

2 系统总体方案设计

本控制系统为直流电机和步进电机的调速系统，基于ARM2410-S嵌入式系统平台，将键盘作为控制输入端，从键盘上输入命令来控制直流电机和步进电机的转向、转速。其中，软件的开发平台选用的是 RedHatLinux9.0。本程序设计主要分为直流电机控制和步进电机控制。系统整体设计流程图如图1所示。

图1 系统整体设计流程图

3 系统控制程序设计

3.1 主程序设计

通过主程序的编写控制整个系统的流程：进入系统后，软件首先进行键盘初始化，打开键盘的端口，并在PC机上提示要输入的控制量来选择直流电机控制或步进电机控制。此程序中设定选择控制量 1为直流电机控制，选择控制量2为步进电机控制。

若选择直流电机控制，则通过提示输入控制命令，输入控制电机的转速，输入完成后，再根据提示输入控制命令，实现电机正转或是反转，此程序中设定选择控制量 1为电机正转，选择控制量 2为电机反转。功能实现之后跳出程序，关闭键盘。

图2 主函数流程图

若选择步进电机控制，同直流电机控制一样，通过提示输入控制命令，输入控制电机的转动角度，输入完之后，再根据提示输入控制命令，实现电机正转或是反转，此程序中设定选择控制量1为电机正转，选择控制量2为电机反转。功能实现之后跳出程序，关闭键盘。主函数流程图如图2所示。

3.2 键盘控制程序设计

键盘在本控制系统中起到了控制命令输入的作用，该键盘是由键盘芯片 ZLG7289 控制的，键盘芯片返回的字符需要经过简单的处理才能变成我们想要的键值。键盘程序流程如图3所示。

图3 键盘程序流程图

3.3 直流电机控制程序设计

嵌入式系统中，直流电机拥有自身的驱动函数 dc-motor.o，在编写时为在主函数中调用方便，简化为 一 个 直 流 电 机 的 打 开 函 数 int open_dc()和一个入口参数的控制函数 intdc_motor(intsetpwm)，入口参数为一个带正负号的电机转速控制量。

3.4 步进电机控制程序设计

嵌入式系统中，步进电机同直流电机一样拥有自身的驱动函数step-motor.o，在编写时为在主函数中调用方便，简化为一个直流电机的打开函数 intopen_dc()和一个入口 参 数 的 控 制 函 数 intstep_motor (intwz)，入口参数为一个带正负号的电机转速控制量。

4 总结

本系统采用嵌入式控制系统，基于 ARM2410-S 嵌入式平台，运用键盘作为控制命令输入端，键盘是由键盘芯片 ZLG7289 控制，软件的 开 发 平 台 采 用 的 是 RedHat Linux9.0，通过调试，系统较好地实现了对直流电机与步进电机的转向、转速控制。

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