嵌入式單片機在電機控制系統中的應用

周勤 孫穎

摘要 在我國很多工業生產領域都要用到電機，而對電機進行自動化控制，是工業提升操作自動化控制效率的一種途徑，而單片機在電機控制系統中擔任著重要任務，嵌入式單片機作為一種可以提升電機自動控制系統工作效率的控制單元，其應用非常廣泛，本文從電機控制系統的應用需求入手，對嵌入式單片機進行了分析，并針對電機控制系統的軟硬件設計進行了研究。

【關鍵詞】嵌入式單片機 電機控制系統 應用

1 在電機控制系統中應用嵌入式單片機的需求分析

在工業電機自動控制系統中應用嵌入式單片機技術的前提就是能夠保證電機控制的任務完成，并確保其精準性。我們來對電機控制系統任務進行分析可知，其控制的主要方面有三點：對電機轉速進行控制、控制電機的換相順序、對電機轉向動作進行精準控制。其中對電機的轉速進行精準控制的任務是單片機通過調整自身所發出的脈沖信號頻率來實現的，其控制的技術手段主要有兩種：

（1）利用對脈沖信號的延時時間進行控制來調整脈沖信號頻率，這一技術手段需要耗費CPU控制時間;

（2）利用定時器達到延時效果，也就是在單片機系統中設置一個子程序，該子程序的運行任務是在中斷電機服務的時間內調整單片機輸出的脈沖信號頻率，這一子程序的控制效果可以通過設置定時常數來保證對電機轉速進行調控的效果。

進行電機換相順序的控制也就是單片機對電機的相應通電換相順序的方式進行調整，來確保電機運行的穩定進行。這一操作也叫脈沖分配，其主要的操作方式有兩種：軟件法與硬件法。其中的軟件法是采用單片機輸出的脈沖信號至驅動電路來實現脈沖分配的，這一方法不僅需要做好電機的通電換相順序設置，在實際操作中還會耗費CPU時間，正是因此我們在進行電機的換相順序控制時多會運用脈沖分配器芯片這一硬件來進行脈沖分配。而在電機轉向控制技術的實現中則通常是利用電機通電相序的轉變來對電機轉向進行高效控制的。

2 dsPIC20F單片機性能分析

dsPIC20F單片機其實是一種將傳統單片機與DSP技術相互融合的產物，其性能較傳統單片機具有更高的中斷處理能力和更好的拓展性能，且信號處理速度更快。dsPIC20F單片機較好的拓展性能可以使其相應軟件更具修改能力且功能方面的增減效果更好，并且dsPIC20F單片機具有對硬件相對依賴性弱的優點，它的這一特點可以保證其對內部資源的利用率更高，而實現電機高精度控制的效果也更好，dsPIC20F單片機的排線安裝簡便，且成本較低，這樣同時提升了dsPIC20F單片機的運行穩定性。

3 電機控制系統的硬件結構設計

電機控制系統結構如圖1所示，主要包括：A/D數據采集器、驅動模塊電路、電機、dsPIC20F等。A/D數據采集器將采集的信息傳遞給驅動模塊電路，驅動模塊電路再將處理后的信號傳遞給電機，在傳遞信號的過程中驅動模塊將轉子位置信息傳遞給dsPIC20F，dsPIC20F又將轉速的調節信號反饋給驅動模塊電路，電機接收信號之后作出相應的反應傳出偏差信號給dsPIC20F，dsPIC20F接收信號后對信號進行控制并反饋調節電機。電子轉子位置傳感器的功能是檢測電機轉子的位置，并且利用驅動模塊的運行將轉子位置的數據傳遞給單片機，在電機轉動中還要對其速度進行信息反饋。CPU控制芯片則充當著將轉子位置數據信息化的作用，通過CPU的計算，可以對轉子的位置進行計算和信息化處理，使驅動模塊傳導的信息為數據信號，電機控制系統可以對電子位置所呈現的脈沖信號進行計算從而得到電機轉速的實際信息，CPU則可以根據電機設定好的轉速程序與電機實際轉動情況的差異輸出偏差信號，這一信號傳遞到驅動模塊中就能夠據此進行電機轉動調節，這就是電機控制系統進行閉環控制的過程。

4 電機控制系統的相應軟件設計分析

在電機控制系統的軟件中，嵌入式實時操作系統是進行電機任務管控的核心單元，嵌入式實時操作系統的操作任務主要為對電機調度函數進行任務切換與調整，在電機控制系統中對于電機進行控制的任務要預設優先等級，并且還要對數據信號進行處理轉變為驅動信號進行輸出，其工作流程如圖2。

5 結束語

總之，在電機控制系統不斷發展的今天，應用嵌入式單片機技術優化電機控制的自動化和科技化水平，可以提升電機控制的效率，為工業發展提供技術支持，而我們對電機系統中的嵌入式單片機技術應用設計，不僅從硬件設置方面進行優化，還要從軟件設計方面進行提升，這樣就能使電機控制更加精準。

參考文獻

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