基于arm_cortex-m3控制器的直流电机驱动技术研究.doc
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基于arm_cortex-m3控制器的直流电机驱动技术研究,55页共计23535字摘要近年来，直流电机做为通用驱动器件广泛应用于光电系统中。它具有启动快、制动及时、可在大范围内平滑地调速等优点，常用于光电调制、变焦调焦、扫描机构等光电领域。arm既是英国全球著名的32位嵌入式risc芯片内核的设计公司，也是arm的产品商标，其产品arm嵌入式内核已被全球各大芯片厂商采用，基于 ...
内容介绍
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55页共计23535字
摘 要
近年来，直流电机做为通用驱动器件广泛应用于光电系统中。它具有启动快、制动及时、可在大范围内平滑地调速等优点，常用于光电调制、变焦调焦、扫描机构等光电领域。
ARM既是英国全球著名的32位嵌入式RISC芯片内核的设计公司，也是ARM的产品商标，其产品ARM嵌入式内核已被全球各大芯片厂商采用，基于 ARM的开发技术席卷了全球嵌入式市场，已成为嵌入式系统主流技术之一。最新发布的Cortex-M3处理器尤为适用于高性能、极其低成本需求的嵌入式应用，如：微控制器、汽车系统、大型家用电器、网络装置等。本文即在上述背景的情况下，提出了一个基于ARM Cortex M3控制器的直流电机控制系统。
在直流电机控制系统的硬件设计方面，电路以ARM Cortex M3最小系统为核心，主要包括PWM控制输出模块，基于PCF8576芯片的显示模块，基于FT2232芯片的USB转JTAG口模块，LMD18200驱动模块。在软件设计方面，充分利用Luminary公司提供的ARM Cotex M3驱动库，采用十分简易的方法对Cortex进行编程，以控制电机的运转。最后对ARM进行了软件与硬件结合的综合测试。
该控制系统的研制为直流电机在高精度光电技术的应用提供了良好的实验平台。经过试验，验证了系统的可行性，系统的各项功能及控制精度满足设计要求。
目录
摘 要 1
Abstract 2
目录 3
第1章 引 言 5
1.1应用背景 5
1.1.1无刷电机的发展 5
1.1.2微控制器的发展 6
1.2 无刷直流电机的介绍 8
1.2.1无刷直流电机特点 9
1.2.2无刷直流电机应用 9
1.3 直流电机控制器的介绍 12
1.3.1 直流电机控制器的分类 12
1.3.2 ARM的分类 13
1.3.3 ARM的应用 14
第2章 系统总体方案设计 16
2.1 方案论证 16
2.2 核心部件选型 17
2.2.1 Luminary ARM Cortex M3 17
2.2.2 功率控制器件LMD18200 18
2.2.3 显示驱动芯片PCF8576 20
2.2.4 USB转JATG口芯片FT2232 21
2.3 硬件框架图与实验设计 22
2.4 软件实验设计 24
2.5 系统总体方案定型 25
2.6 系统开发环境 25
第3章 系统硬件设计与实现 26
3.1 硬件开发环境简介 26
3.2 ARM Cortex最小系统 27
3.3 LMD18200驱动模块 29
3.4 PCF8576显示模块 33
3.5 FT2232 USB转JTAG和串口模块 36
第4章 系统软件设计与实现 39
4.1 ARM Cortex M3软件开发概述 39
4.2 软件开发环境简介 39
4.3 系统软件流程图 40
4.3.1概述 40
4.3.2主程序设计及流程图 40
4.3.3中断程序设计及流程图 46
第5章 系统调试 49
5.1 检查PCB电路板 49
5.2 焊接基本元件 50
5.3 分模块调试系统 50
第6章 总结与展望 52
6.1总结 52
6.2技术展望 52
致谢 54
参考文献 55
关键词：ARM Cortex M3；PWM；LMD18200驱动模块；Faulhaber2342直流电机；FT2232；USB转JTAG； PCF8576；背极接法；
参考文献
[1] 曲家骐．展望21 世纪的无刷直流电动机．微特电机，1999，（4）：8－10
[2] 郑吉，王学普．无刷直流电机控制技术综述[J]．微特电机，2002，（3）：11－13
[3] 冀溥，宋伟，杨玉波．永磁无刷直流电动机应用概况．电机技术，2003，（4）：32－36
[4] 张琛．直流无刷电机原理及应用[M]．北京：机械工业出版社，1996．5－10
[5] 贡俊，陆国林．无刷直流电机在工业上的应用和发展．微特电机，2000，（5）：23－25
[6] 杜坤梅，李铁才编著．电机控制技术．哈尔滨工业大学出版社（修订版），2002．43－54
[7] Hong-xing Wu, Shu-kang Cheng, Shu-mei cui. A Controller of Brushless DC Motor for Electric Vehicle.
IEEE Transactions on magnetics, 2005, 41(1): 509－513
[8] 韩安太，刘峙飞，黄海．DSP 控制器原理及其在运动控系统中的应用[M]．北京：清华大学出版社，
2003．347－348
[9] 孙艳霞．无刷直流电机传动控制系统的改进与实现．大连铁道学院学报，2000，21（1）：39－42
[10] 汤蕴璆，史乃．电机学．北京：机械工业出版社，2001．69－70
[11] Bon-Ho Bae, Nitin Patel, Steven Schulz. New Field Weakening Technique for High Saliency Interior
Permanent Magnet Motor. IEEE Transactions on Power Electronics, July 2003: 898-901
[12] 廖无限，刘天磊．无刷电机驱动控制系统的研究．株洲工学院学报．2005，19（1）：15－19
[13] 王晓明，王玲．电动机的DSP 控制．北京：北京航空航天大学出版社，2004．229－235
[14] Evans P.D, BrownD. Simulation of brushless DC drives[C]. IEEE Proceedings, Electric Power
Applications, 2003, 137(5): 299-308
摘 要
近年来，直流电机做为通用驱动器件广泛应用于光电系统中。它具有启动快、制动及时、可在大范围内平滑地调速等优点，常用于光电调制、变焦调焦、扫描机构等光电领域。
ARM既是英国全球著名的32位嵌入式RISC芯片内核的设计公司，也是ARM的产品商标，其产品ARM嵌入式内核已被全球各大芯片厂商采用，基于 ARM的开发技术席卷了全球嵌入式市场，已成为嵌入式系统主流技术之一。最新发布的Cortex-M3处理器尤为适用于高性能、极其低成本需求的嵌入式应用，如：微控制器、汽车系统、大型家用电器、网络装置等。本文即在上述背景的情况下，提出了一个基于ARM Cortex M3控制器的直流电机控制系统。
在直流电机控制系统的硬件设计方面，电路以ARM Cortex M3最小系统为核心，主要包括PWM控制输出模块，基于PCF8576芯片的显示模块，基于FT2232芯片的USB转JTAG口模块，LMD18200驱动模块。在软件设计方面，充分利用Luminary公司提供的ARM Cotex M3驱动库，采用十分简易的方法对Cortex进行编程，以控制电机的运转。最后对ARM进行了软件与硬件结合的综合测试。
该控制系统的研制为直流电机在高精度光电技术的应用提供了良好的实验平台。经过试验，验证了系统的可行性，系统的各项功能及控制精度满足设计要求。
目录
摘 要 1
Abstract 2
目录 3
第1章 引 言 5
1.1应用背景 5
1.1.1无刷电机的发展 5
1.1.2微控制器的发展 6
1.2 无刷直流电机的介绍 8
1.2.1无刷直流电机特点 9
1.2.2无刷直流电机应用 9
1.3 直流电机控制器的介绍 12
1.3.1 直流电机控制器的分类 12
1.3.2 ARM的分类 13
1.3.3 ARM的应用 14
第2章 系统总体方案设计 16
2.1 方案论证 16
2.2 核心部件选型 17
2.2.1 Luminary ARM Cortex M3 17
2.2.2 功率控制器件LMD18200 18
2.2.3 显示驱动芯片PCF8576 20
2.2.4 USB转JATG口芯片FT2232 21
2.3 硬件框架图与实验设计 22
2.4 软件实验设计 24
2.5 系统总体方案定型 25
2.6 系统开发环境 25
第3章 系统硬件设计与实现 26
3.1 硬件开发环境简介 26
3.2 ARM Cortex最小系统 27
3.3 LMD18200驱动模块 29
3.4 PCF8576显示模块 33
3.5 FT2232 USB转JTAG和串口模块 36
第4章 系统软件设计与实现 39
4.1 ARM Cortex M3软件开发概述 39
4.2 软件开发环境简介 39
4.3 系统软件流程图 40
4.3.1概述 40
4.3.2主程序设计及流程图 40
4.3.3中断程序设计及流程图 46
第5章 系统调试 49
5.1 检查PCB电路板 49
5.2 焊接基本元件 50
5.3 分模块调试系统 50
第6章 总结与展望 52
6.1总结 52
6.2技术展望 52
致谢 54
参考文献 55
关键词：ARM Cortex M3；PWM；LMD18200驱动模块；Faulhaber2342直流电机；FT2232；USB转JTAG； PCF8576；背极接法；
参考文献
[1] 曲家骐．展望21 世纪的无刷直流电动机．微特电机，1999，（4）：8－10
[2] 郑吉，王学普．无刷直流电机控制技术综述[J]．微特电机，2002，（3）：11－13
[3] 冀溥，宋伟，杨玉波．永磁无刷直流电动机应用概况．电机技术，2003，（4）：32－36
[4] 张琛．直流无刷电机原理及应用[M]．北京：机械工业出版社，1996．5－10
[5] 贡俊，陆国林．无刷直流电机在工业上的应用和发展．微特电机，2000，（5）：23－25
[6] 杜坤梅，李铁才编著．电机控制技术．哈尔滨工业大学出版社（修订版），2002．43－54
[7] Hong-xing Wu, Shu-kang Cheng, Shu-mei cui. A Controller of Brushless DC Motor for Electric Vehicle.
IEEE Transactions on magnetics, 2005, 41(1): 509－513
[8] 韩安太，刘峙飞，黄海．DSP 控制器原理及其在运动控系统中的应用[M]．北京：清华大学出版社，
2003．347－348
[9] 孙艳霞．无刷直流电机传动控制系统的改进与实现．大连铁道学院学报，2000，21（1）：39－42
[10] 汤蕴璆，史乃．电机学．北京：机械工业出版社，2001．69－70
[11] Bon-Ho Bae, Nitin Patel, Steven Schulz. New Field Weakening Technique for High Saliency Interior
Permanent Magnet Motor. IEEE Transactions on Power Electronics, July 2003: 898-901
[12] 廖无限，刘天磊．无刷电机驱动控制系统的研究．株洲工学院学报．2005，19（1）：15－19
[13] 王晓明，王玲．电动机的DSP 控制．北京：北京航空航天大学出版社，2004．229－235
[14] Evans P.D, BrownD. Simulation of brushless DC drives[C]. IEEE Proceedings, Electric Power
Applications, 2003, 137(5): 299-308
