步进电动机控制系统的设计(DSP控制)

摘    要
步进电机适用于在数控开环系统中做执行元件, 具有十分广泛的用途。论文从工程应用的角度出发,以TMS320LF2407A DSP芯片作为控制核心, 结合专用步进电动机驱动器, 设计了一套可控制的电动机, 且具有位移控制和多级调速功能的步进电动机控制系统。文中对控制系统中有关以TMS320LF2407A DSP芯片为核心的步进电动机控制器的软、硬件设计与开发进行了重点研究介绍。基于TMS320LF2407A实现的步进电动机控制系统的软硬件构成,采用DSP的事件管理模块功能来产生PWM波形进行步进电动机的控制。该设计结构简单,实用,具有很强的扩展性。该控制系统目前已在多个工程项目中得到应用。

关键词：步进电动机；DSP(数字处理器)；控制器；位移控制；调速
 
The Design Of Step-Motor Controlier Based On DSP
Abstract
Step motor is applied as an execution component in the numerical control system. A control system of stepmotor that enable operator to control displacement and adjust velocity discretionarily was designed, using the TMS320LF2407 chip and the step motor drive. This control system can control step motors. The design of the hardware and software of the step motor controller which is the part of the control system was introduced. The paper introduces the structure of the step- motor controller based on TMS320LF2407A,it describes that how to use DSP event management modules in making the PWM and controlling step motor. The system has a simple frame and works well in practice,it is easy to be expended.This control system has been used in some engineering project at present.

Key Words：step motor; DSP ; controller ; displacement control ; timing

步进电动机的相关技术
把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。在自动控制装置中作为执行元件。每输入一个脉冲信号，步进电动机前进一步，故又称脉冲电动机。步进电动机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。
步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分配器及脉冲放大器组成，由此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。步进电动机的运行性能决定于电机与驱动电源间的良好配合。
 

目    录         23000字
摘   要    I
Abstract    II
1绪 论1
1.1  步进电动机的背景、意义、特点.1
1.2  步进电动机的相关技术1
1.3  论文内容安排1
2  步进电动机的工作原理    3
2.1  步进电动机的结构 3
2.1.1  步进电动机的分类3
2.1.2  步进电动机的结构3
2.2  步进电动机的工作方式..4
2.2.1  步进电动机的步进原理    4
2.2.2  单三拍工作方式    4
2.2.3  双三拍工作方式.5
2.2.4  六拍工作方式..6
3  数字信号处理及DSP芯片概述    9
3.1  数字信号处理系统..10
3.1.1  数字信号系统的构成10
3.1.2  数字信号系统的特点11
3.2  数字信号处理器（DSP芯片）..11
3.2.1  DSP芯片概要    11
3.2.2  DSP芯片分类    12
3.2.3  DSP芯片的选择    13
3.3  DSP芯片的应用14
4  DSP芯片的基本结构和特征15
4.1  DSP芯片的基本结构.16
4.1.1  哈佛结构..16
4.1.2  流水线17
4.1.3  专用硬件乘法器..17
4.1.4  特殊的DSP指令.18
4.1.5  快速的指令周期..18
4.2  TI定点DSP芯片..18
5  CCS的应用    19
5.1  开发系统软件安装    19
5.1.1  软件安装系统要求    19
5.1.2  Code Composer Studio的安装    19
5.2  CCS软件的设置..19
5.3  CCS文件名介绍..23
5.4  编写一个简单程序..23
5.4.1  新建一个工程文件    23
5.4.2  控制步进电动机的转向往工程中加入文件    24
5.4.3  浏览代码..24
5.4.4  编译/执行程序..24
5.5  程序调试的环境应用.25
5.5.1  跟踪调试程序    25
5.5.2  关于出现问题的处理    25
5.6  CCS软件应用和DSP编程.25
5.6.1  概述    25
5.6.2  关于出现问题的处理汇编源文件（.asm）    27
6  TMS320Lx240xA系列芯片.28
6.1  TMS320系列DSP概述    28
6.2  TMS320C240xA系列DSP控制器基于控制的应用    28
7  步进电动机的驱动30
7.1  驱动的工作原理    30
7.1.1  双电压驱动30
7.1.2  高低压驱动31
8  步进电动机的DSP控制方法    32
8.1  步进电动机的DSP控制中的基本控制作用    32
8.1.1  控制换相顺序    32
8.1.2  控制步进电动机的转向    32
8.1.3  控制步进电动机的速度.32
8.2  步进电动机的脉冲分配.32
8.2.1  通过软件实现脉冲分配    32
8.2.2  通过硬件实现脉冲分配    35
8.2.3  步进电动机的速度控制    36
9  步进电动机的运行控制..37
9.1  步进电动机的位置控制    37
9.2  步进电动机的加减速控制..39
参考文献    45
附录A  总电路图 46
附录B  驱动程序流程图.47
致谢..48