如何實現嵌入式單片機對電機系統的控制

趙小靈 蒙 楠 廣西機電工程學校

如何實現嵌入式單片機對電機系統的控制

趙小靈 蒙 楠 廣西機電工程學校

嵌入式；單片機；電機系統；控制

現階段，電機系統在工業領域中發揮著舉足輕重的作用，隨著科學技術的發展，電機系統也在不斷的發展和進步。鑒于電機系統的重要作用，對電機系統的研究一直是科研領域的熱點問題，好多學者都致力于對電機控制系統的研究中。在早期的研究過程中，科研人員關注的是傳統的電機控制系統，該控制系統的優勢是：系統結構不是十分復雜，所需要的成本投入相對較少，而且非常容易操作。隨著研究的不斷深入，研究人員逐漸發現了傳統電機控制系統的不足之處，具體體現在：第一，系統的可靠性相對較低；第二，對系統的在線升級操作相對比較復雜。

在新的時代背景下，數字式控制系統的出現逐漸彌補了傳統電機控制系統的不足之處，成為了研究人員的青睞對象。在數字式控制系統中，發揮關鍵作用的組件就是單片機，單片機對整個數字式控制系統具有重要的影響。

1.嵌入式單片機（dsPIC20F）控制系統的硬件設計

在本文的電機控制系統中，筆者選擇的單片機型號是dsPIC20F。在設計嵌入式單片機控制系統時首先需要做的工作就是硬件設計，總的說來，硬件設計一共有兩個步驟，第一步是確定主MCU；第二步是確定系統的電路設計。

1.1 選擇合適型號的主MCU

dsPIC20F是一款功能十分強大的單片機，該型號的單片機主要融合了兩個技術，第一個是單片機技術；第二個則是DSP 技術。dsPIC20F的優勢主要體現在一個幾個方面：首先，該芯片擁有十分強大的外圍設備；其次，當系統出現信息中斷現象時，該芯片可以非常及時的采取合適的行動；再次，該芯片具有強大的計算能力；最后，使用者可以借助dsPIC20F完成對一些；配套軟件的開發工作等。

鑒于dsPIC20F的上述優勢，筆者在設計電機控制系統時選擇了dsPIC20F芯片。總的說來，在dsPIC20F的支持之下，嵌入式的單片機控制系統具有下述特點：第一，系統具有良好的抵御干擾能力；第二，系統具有良好的可靠性；第三，系統的具有良好的靈活性；第四，系統的性價比相對較高，所需的成本投入相對較少。

1.2 硬件電路的設計

就電機控制系統而言，系統的正常工作流程如下：首先，電機的電子轉子處于運行狀態，此時感應器會給出轉子的位置結果；其次，系統的控制芯片給出相應的計算結果，并將其傳遞給系統的驅動裝置；再次，驅動裝置接受控制芯片傳遞的信號，然后按照控制芯片的具體指示對電機的旋轉行為進行有效的操控。在上述的整個流程中，如何選擇旋轉速度是非常關鍵的，一般來講當電機處于不同的工作系統中，系統所需要的旋轉速度是不一樣的，相關人員應該以實際需要為依據控制旋轉速度。

控制旋轉速度的具體過程如下：首先，系統的感應器將和轉子位置相關的信息發送到系統的控制芯片；其次，控制芯片將此時電機的旋轉速度和最開始的設定速度進行比較，得到兩者之間的差值；再次，將前一步得到的差值變為數字信號，然后控制芯片以這一信號為依據給出對電機旋轉速度的控制命令。

檢測系統轉子位置時借助的主要是霍爾原件，在本系統中筆者選擇的是位置傳感器。在位置傳感器主要包括兩個部分，分別是靜止部分和運動部分。位置傳感器的運行部分安裝在了系統的轉子上，這樣就可以對轉子的實際位置進行有效的檢測。

2.嵌入式單片機控制系統的軟件設計

軟件設計也是嵌入式單片機控制系統設計的重要組成部分，在設計軟件時，筆者選擇的是操作系統是LClinux。在實際使用的過程中，使用者可以根據自己的實際需要對LClinux系統中的函數進行設置，從而滿足自己的真實需求。具體來講，在本設計應用軟件可以實現下述功能：

第一，對系統進行有效的檢測和控制等。這表示系統中的軟件必須能夠對相應的數據進行有效的處理，然后根據數據處理結果給出相應的信號。電機控制系統對軟件數據處理能力的要求相對較高，系統軟件必須能夠快速、準確的完成數據處理工作。一般來講，這里的數據處理指的主要是一些數據預處理工作，具體工作內容需要使用人員以自己的實際需求為依據進行設置。

第二，對系統進行保護。當電機系統在運行時出現故障現象時，相應的軟件應該可以給出故障預警，從而及時同時工作人員對電機進行檢測和維修處理。

第三，較強的人際交互功能。軟件系統可以顯示出和電機系統運行現狀相關的一些指標，包括：溫度、轉動速度等。這樣使用人員就可以對電機的運行狀態進行有效的了解。

3.結語

在科學技術的不斷推動之下，芯片的功能越來越強大，這極大的促進了電動機控制系統的發展。在本次研究中，筆者設計了以dsPIC20F為核心的嵌入式電機控制系統。該系統的優勢主要體現在：第一，系統的結構不是很復雜；第二，系統所需的成本投入得到了降低；第三，系統的運行速度得到了提升；第四，系統在運行過程中的可靠性也得到了一定程度的提高等。

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目前，電機系統被廣泛的應用在了工業領域中，電機系統的控制問題是人們十分關注的，在電機控制系統中發揮關鍵作用的是單片機。在本次研究中，筆者選擇的研究對象是dsPIC20F型嵌入式單片機，主要探討了該單片機對電機系統的控制作用。首先，筆者介紹了嵌入式單片機（dsPIC20F）控制系統的硬件設計，接下來分析了嵌入式單片機控制系統的軟件設計。