基于ARM的直流电机调速系统的研究报告.doc

PAGE 第 PAGE 46 页 共 26 页 汽车电子与嵌入式方向实践课报告 设计题目：基于ARM的直流电机调速系统的研究 摘 要 本论文主要研究了采用基于ARM嵌入式的直流电机调速的问题。首先对本论文的主要器件和原理进行了介绍，包括ARM微处理器，直流电机和PWM脉冲宽度调制。通过不同方案的对比，选择了本论文的主要技术方案为PWM脉冲宽度调制并对该方案进行了逐步验证。通过proteus软件进行了硬件电路的设计和软件程序的编写，实现了对直流电机速度控制，正传，反转的目的，并进行了电路仿真，最终得到了理想的效果。论文的最后对这次的研究进行了深刻的总结和反思，总结了本次研究得到的经验，并对研究方案的不足之处进行了反思和改进，使得该方案更加完美。 概 述 随着我国国民经济的快速增长，产业结构也随之不断调整。先进的科学技术的出现为我国工业的快速发展提供了基础。近些年来，以计算机技术，通讯技术、消费电子技术为主的电子信息技术的高速发展和国际互联网络（Internet）的广泛应用已经改变了人们的生活方式,世界各国都在为发展以计算机技术，通讯技术、消费电子技术为主要内容的信息产业制定宏伟的发展规划,以期望在21世纪的政治、经济和技术竞争中处于主动有利的地位。信息技术对其他各产业的贡献越来越大,信息产业正逐渐成为其他产业的支柱。信息产业的发展程度、信息流通、畅通与否已成为评价各个国家的经济发展水平的一个重要标准。在人类步入全球信息化社会的进程中，全球性电子信息技术正在发挥着巨大的作用。 嵌入式系统是近年来发展最快的技术之一。嵌入式系统与传统的单片机系统和 PC 平台相比，融合了两者的优点，既有单片机系统成本低、体积小、功耗低的特点，又具 有PC平台的开发环境好、资源丰富、具备操作系统、用户界面友好的特点，因而在应用技术领域就有良好的发展前景。以32位的ARM 芯片和高速大容量FPGA为核心的嵌入式系统不但充分发挥了以上特点，而且大大简化了系统设计，提高了集成度和可靠性。 国家的发展，使得大到工厂企业，小到电子产品都需要电机来进行各种运动的控制，对电机速度的控制也称为了现代数字控制的一大课题。科技发展至今，主要采用对输入电压的控制来进行电机的控制，而输入电压的控制又广泛采用PWM脉冲宽度调制来实现对电压大小的控制。ARM嵌入式可直接输出PWM波，通过编程对该波进行占空比和频率的调节，相比电路和单片机实现的PWM波而言，ARM嵌入式具有更好的灵活性，高效率性，精度高，快速响应好，成本低，功耗小等特点，具有很好的应用前景。 嵌入式和电机调速原理简介 1.1嵌入式系统简介 1.1.1嵌入式系统定义 国际电气和电子工程师协会（IEEE）对嵌入式系统的定义为：“用于控制、监视或者辅助操作机器、设备和工厂的装置。”（devices used to control, monitor or assist the operation of equipment, machinery or plants）。这里主要是从应用上进行定义的。 国内的一些学者和专家讲嵌入式系统定义为：“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。“嵌入性”、“专用型”与“计算机系统”是嵌入式系统的3个基本要素，对象系统则是嵌入式系统所嵌入的宿主系统。 目前国内一个普遍被认同的定义是：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁减，满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。 由于嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义，一个手持的MP3和一个PC104的微型工业控制计算机都可以认为是嵌入式系统，因此只要是和具体产品结合在一起并具有嵌入式特点的控制系统都可以成为嵌入式系统。目前通常把嵌入式系统概念的重心放在“系统”上，及指能够运行稳定系统的软硬件综合体。 总体上嵌入式系统可以分成硬件和软件2部分：硬件一般由嵌入式微处理器、存储器和外围接口电路组成；软件一般由引导装载程序、操作系统和上层应用程序组成。软件和硬件之间有中间层。 1.1.2国内外嵌入式系统的发展现状 随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展 空间。以8位单片机（或微控制器，MCU）为核心的嵌入式系统早以广泛应用与各个领域，这些应用大多数还处于单机使用的嵌入式底层次阶段。其特点是以MCU为核心，与一些简单的传感器及监测、伺服控制、指示和显示等设备配合，实现一定的测量、显示、信息处理及控制等功能。虽然在一些工业控制、汽车电子和智能家居等多机应用中，为了实现多个MCU构成的系统间的信息交流，通常是利用CAN、RS-232和RS-485等总线将MCU组网。但这种应用空间有限，相关的通信协议也比较单一，并且孤立于Inte