机电的dsp控制课程设计报告大学论文

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 学目录1. 电机控制的DSP芯片32.软件设计要求32.1学会DSP开发环境的使用，能编写C语言程序；32.2编写数码管显示程序、键盘扫描程序；32.3 编写AD采样程序；32.4编写6路PWM正弦波程序（变频器逆变需6路）；33. 软件实现33.1数码管显示程序、键盘扫描程序33.1.1程序设计思路33.1.2程序模块43.2 AD采样程序63.2.1程序设计思路63.2.2 程序模块63.3 6路PWM正弦波程序73.3.1 程序设计思路73.3.2 程序模块83.3.3程序设计结果104. 课程总结141. 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0100Hz， 根据AD的值变化，50Hz时输出100%电压，050Hz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) case 0x00: keynumber+; if(keynumber9999)keynumber=0; write(); delay(2); break; case 0x01: keynumber-; if(keynumber0)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;cnt1270;cnt1+) for(cnt2=0;cnt2=1&time9999)keynumber=0; write(); break; case 0x01: keynumber-; If(keynumber5) /按着不放超过5秒，则不断加10或减10； switch(key_number) case 0x00: keynumber+=10; if(keynumber9999)keynumber=0; write(); delay(15); break; case 0x01: keynumber-=10; if(keynumber0)keynumber=9999; write(); delay(15); break; default : break; /for3.2 AD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；interrupt void adc_isr(void) Voltage00 = AdcResult.ADCRESULT0;/ 模数转换结果由 ADCINA0 通道采样产生 Voltage01 = AdcResult.ADCRESULT1;/ 模数转换结果由 ADCINA1 通道采样产生 Voltage02 = AdcResult.ADCRESULT2;/ 模数转换结果由 ADCINA2 通道采样产生 Voltage03 = AdcResult.ADCRESULT3;/ 模数转换结果由 ADCINA3 通道采样产生 Voltage04 = AdcResult.ADCRESULT4;/ 模数转换结果由 ADCINA4 通道采样产生/ 28027 缺 ADCINA5 ADCRESULT5 Voltage05 = AdcResult.ADCRESULT6;/ 模数转换结果由 ADCINA6 通道采样产生 Voltage06 = AdcResult.ADCRESULT7;/ 模数转换结果由 ADCINA7 通道采样产生/ 28027 缺 ADCINB0 ADCRESULT8 Voltage07 = AdcResult.ADCRESULT9;/ 模数转换结果由 ADCINB1 通道采样产生 Voltage08 = AdcResult.ADCRESULT10;/ 模数转换结果由 ADCINB2 通道采样产生 Voltage09 = AdcResult.ADCRESULT11;/ 模数转换结果由 ADCINB3 通道采样产生 Voltage010 = AdcResult.ADCRESULT12;/ 模数转换结果由 ADCINB4 通道采样产生/ 28027 缺 ADCINB5 ADCRESULT13 Voltage011 = AdcResult.ADCRESULT14;/ 模数转换结果由 ADCINB6 通道采样产生 Voltage012 = AdcResult.ADCRESULT15;/ 模数转换结果由 ADCINB7 通道采样产生 AdcRegs.ADCINTFLGCLR.bit.ADCINT1 = 1;/Clear ADCINT1 flag reinitialize for next SOC PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1; / Acknowledge interrupt to PIE return;/for循环 for(;) /计算每一位的数值，并显示； qw = Voltage00/1000;bw = (Voltage00 - 1000*qw)/100;sw = (Voltage00 - 1000*qw - 100*bw)/10;gw = Voltage00 - 1000*qw - 100*bw - 10*sw;qw1 = Voltage01/1000;bw1 = (Voltage01 - 1000*qw1)/100;sw1 = (Voltage01 - 1000*qw1 - 100*bw1)/10;gw1 = Voltage01 - 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0delay(3); 3.3 6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Raising Edge Delay 和Failing Edge Delay 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F50，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/Sin table , Max Value 4096 , Min Value 0unsigned short sin_table200=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 = 10K center-aligned#define EPWM1_TIMER_TBPRD 3000 / Period register 周期寄存器赋值3000#define EPWM2_TIMER_TBPRD 3000 / Period register#define EPWM3_TIMER_TBPRD 3000 / Period registervoid InitEPwm1Example() / Setup TBCLK EPwm1Regs.TBPRD = EPWM1_TIMER_TBPRD; / Set timer period 801 TBCLKs / 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; / Phase is 0 EPwm1Regs.TBCTR = 0x0000; / Clear counter EPwm1Regs.DBCTL.bit.OUT_MODE = DB_FULL_ENABLE; EPwm1Regs.DBCTL.bit.POLSEL = DB_ACTV_HIC;/Toggle EPWM1B only EPwm1Regs.DBCTL.bit.IN_MODE = DBA_ALL;/Delay on Raising and Faling EPwm1Regs.DBRED = 120;/1us deadband 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 = ADCResults0/38; /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0100HZ； FreqInt = (unsigned int) 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interrupt void epwm1_isr(void) / Update the CMPA and CMPB values / update_compare(&epwm1_info); unsigned int PhaseAPosition; unsigned short i,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 = (unsigned int)PhaseAPositionHistory; if(FreqInt 50) i = (unsigned short) (float) sin_tablePhaseAPosition % 200 / 1.37f); j = (unsigned short) (float) sin_table(PhaseAPosition + 133) % 200 / 1.37f); k = (unsigned short) (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 = (unsigned short) (float) FreqInt * 2 * sin_tablePhaseAPosition % 200 / 137.0f); j = (unsigned short) (float) FreqInt * 2 * sin_table(PhaseAPosition + 133) % 200 / 137.0f); k = (unsigned short) (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; / Set Compare B value / Clear INT flag for this timer EPwm1Regs.ETCLR.bit.INT = 1; /清中断标志位 / Acknowledge this interrupt to receive more interrupts from group 3 PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP3;3.3.3程序设计结果 图片1 死区2us图片2 1、2路PWM，相位差图片3 1、3路PWM，相位差图片4 1、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。