畢業(yè)論文直流電機調速系統(tǒng)(PWM).docVIP

-1-直流電機調速系統(tǒng)摘要:未來的世界必然是自動化、智能化、網絡化、移動化的世界。這一發(fā)展趨勢導致了一類特殊的計算機系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。ARM(AdvancedRISCMachines)公司的32位RISC微處理器，以其高速度、低功耗、低成本，功能強大，和特有16/32位雙指令集等諸多優(yōu)異性能，已成為移動通信、手持計算機和多媒體數字消費等嵌入式解決方案中首選的微處理器。本文介紹了基于嵌入式系統(tǒng)的PWM的直流電機調速系統(tǒng)，選用的微控制器就是SAMSUNG公司的S3C44B0X，并詳細講述了該系統(tǒng)的硬件電路和控制程序設計，以及ADS調試環(huán)境和超級終端。關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；ARM；S3C44B0X；PWM；直流電機ThePrincipleofVelocityModulateSystemforDirectCurrentMotorofPWMBasedonEmbeddedSystemAbstract:Thefutureworldmustberobotized、intellectualized、networkrealizedandmobilized.Thetreadwouldboostembeddedsystem,aspecialtypeofcomputersystem.ARM(AdvancedRISCMachines)istheleadingproviderof32-bitembeddedRISCmicroprocessorsinmobile,handheldcomputerandmulti-mediadigitalconsumption.ARMoffersawiderangeofprocessorcoresanddeliversthehighperformancetogetherwithLowpowerconsumption,lowsystemcost,highperformanceandspecific16-bit/32-bitdoubleinstrumentsets.Ithasbeenbecominganidealprocessorofembeddedapplications.Inthispaper,theprincipleofvelocitymodulatesystemfordirectcurrentmotorofPWMbasedonembeddedsystemisintroduced,TheMCUthatchoosestouseistheS3C44B0XofthecompanyofSAMSUNG，andhardwarecircuitandcontrolprogramdesignarealsoanalyzedindetail,aswellastheADSdebuggingenvironmentandsuperterminal.Keywords:Embeddedsystem；ARM；S3C44B0X；PWM；Directcurrentmotor-2-目錄序言1第一章緒論21.1嵌入式系統(tǒng)的概述21.2嵌入式微處理器及其系統(tǒng)特點21.3國內外嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀31.4系統(tǒng)的設計任務41.4.1主要內容與技術要求41.4.2主要的技術指標4第二章系統(tǒng)的總體方案設計52.1嵌入式微處理器52.1.1常用的嵌入式處理器52.2ARM微處理器62.2.1ARM系列嵌入式處理器72.2.2ARM處理器結構82.3系統(tǒng)軟硬件總體的初步規(guī)劃82.3.1硬件規(guī)劃92.3.2軟件規(guī)劃10第三章系統(tǒng)要求及硬件電路的設計113.1系統(tǒng)功能要求113.2ARM處理器S3C44B0X硬件資源113.3系統(tǒng)硬件選擇與單元電路設計233.3.1系統(tǒng)重啟模塊電路設計243.3.2系統(tǒng)調試端口（JATG）243.3.3SDRAM、FLASH模塊25-3-3.3.4串行通信（UART）模塊263.3.5直流電機電路模塊273.4PWM直流電機控制273.4.1PWM的概念及其產生273.4.2PWM定時器的工作原理273.4.3PWM直流電機原理28第四章系統(tǒng)軟件部分的設計與調試304.1嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)304.2BootLoader的概念與結構304.2.1BootLoader的概念304.2.2BootLoader的程序設計結構304.3PWM定時器的應用程序314.4系統(tǒng)的調試334.4.1調試環(huán)境ADS334.4.2調試中個人見解34第五章總結與展望375.1工作總結375.2設計成果與后繼展望38參考文獻39附錄40致謝51-4-基于嵌入式系統(tǒng)的PWM的直流電機調速系統(tǒng)序言隨著我國國民經濟的快速增長，產業(yè)結構也隨之不斷調整。先進的科學技術的出現(xiàn)為我國工業(yè)的快速發(fā)展提供了基礎。新技術的廣泛使用，大大提高了工業(yè)的勞動生產率，為實現(xiàn)勞動密集型向技術密集型產業(yè)的轉型和實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展提供了強大的動力，同時也推動著我國經濟的快速發(fā)展。近些年來，以計算機技術，通訊技術、消費電子技術為主的電子信息技術的高速發(fā)展和國際互聯(lián)網絡（Internet）的廣泛應用已經改變了人們的生活方式,世界各國都在為發(fā)展以計算機技術，通訊技術、消費電子技術為主要內容的信息產業(yè)制定宏偉的發(fā)展規(guī)劃,以期望在21世紀的政治、經濟和技術競爭中處于主動有利的地位。信息技術對其他各產業(yè)的貢獻越來越大,信息產業(yè)正逐漸成為其他產業(yè)的支柱。信息產業(yè)的發(fā)展程度、信息流通、暢通與否已成為評價各個國家的經濟發(fā)展水平的一個重要標準。在人類步入全球信息化社會的進程中，全球性電子信息技術正在發(fā)揮著巨大的作用。嵌入式系統(tǒng)是近年來發(fā)展最快的技術之一。嵌入式系統(tǒng)與傳統(tǒng)的單片機系統(tǒng)和PC平臺相比，融合了兩者的優(yōu)點，既有單片機系統(tǒng)成本低、體積小、功耗低的特點，又具有PC平臺的開發(fā)環(huán)境好、資源豐富、具備操作系統(tǒng)、用戶界面友好的特點，因而在應用技術領域就有良好的發(fā)展前景。以32位的ARM芯片和高速大容量FPGA為核心的嵌入式系統(tǒng)不但充分發(fā)揮了以上特點，而且大大簡化了系統(tǒng)設計，提高了集成度和可靠性?，F(xiàn)在的經濟實力的競爭歸根到底就是技術水平的競爭，技術水平也是衡量一個國家生產技術水平的重要標志之一。那么學習新的技術當然就是適應發(fā)展的選擇，在這一背景下，利用嵌入式系統(tǒng)大發(fā)展的機會，有必要系統(tǒng)地學習嵌入式系統(tǒng)的應用。-5-第一章緒論1.1嵌入式系統(tǒng)的概述在工業(yè)控制、通訊、儀器儀表等領域，嵌入式系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展己經有目共睹。嵌入式系統(tǒng)是什么?我們有必要在這里簡單的介紹一下。嵌入式系統(tǒng)是指用于執(zhí)行獨立功能的專用計算機系統(tǒng)。它由包括微處理器、定時器、微控制器、存儲器、傳感器等一系列微電子芯片與器件，和嵌入在存儲器中的微型操作系統(tǒng)、控制應用軟件組成，共同實現(xiàn)諸如實時控制、監(jiān)視、管理、移動計算、數據處理等各種自動化處理任務。嵌入式系統(tǒng)以應用為中心，以微電子技術、控制技術、計算機技術和通訊技術為基礎，強調硬件軟件的協(xié)同性與整合性，軟件與硬件可剪裁，以滿足系統(tǒng)對功能、成本、體積和功耗等要求。最簡單的嵌入式系統(tǒng)僅有執(zhí)行單一功能的控制能力，在唯一的ROM中僅有實現(xiàn)單一功能的控制程序，無微型操作系統(tǒng)。1.2嵌入式微處理器及其系統(tǒng)特點嵌入式系統(tǒng)的核心部件是嵌入式處理器，一般嵌入式處理器分成4類：嵌入式微處理器(EMPU)、嵌入式微控制器(MCU)、嵌入式DSP處理器(EDSP)、嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般具備以下4個特點:1、對實時多任務有很強的支持能力，能完成多任務并且有較短的中斷響應時間，從而使內部的代碼和實時內核的執(zhí)行時間減少到最低限度。2、具有功能很強的存儲區(qū)保護功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結構己模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯誤的交叉作用，需要設計強大的存儲區(qū)保護功能，同時也有利于軟件診斷。3、可擴展的處理器結構，能以最迅速地開發(fā)出滿足應用的最高性能的嵌入式微處理器。4、嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動的計算和通信設備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此。嵌入式計算機系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)相比具有以下特點:1、嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應用的嵌入式CPU與通用型的CPU最大不同就是嵌-6-入式CPU大多工作在為特定用戶群設計的系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務集成在芯片內部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設計趨于小型化，移動能力大大增強，與網絡的結合也越來越緊密。2、嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合后的產物。這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。3、嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設計，量體裁衣、去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應用中對處理器的選擇更具有競爭力。4、嵌入式系統(tǒng)和具體應用有機地結合在一起，它的升級換代也是和具體產品同步進行，因此嵌入式系統(tǒng)產品一旦進入市場，具有較長的生命周期。5、為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本身中，而不是存貯于磁盤等載體中。6、嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力，即設計完成以后用戶通常不能對其中的程序進行修改，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)。1.3國內外嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著信息化、智能化、網絡化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術也將獲得廣闊的發(fā)展空間。以8位單片機（或微控制器，MCU）為核心的嵌入式系統(tǒng)早以廣泛應用與各個領域，這些應用大多數還處于單機使用的嵌入式底層次階段。其特點是以MCU為核心，與一些簡單的傳感器及監(jiān)測、伺服控制、指示和顯示等設備配合，實現(xiàn)一定的測量、顯示、信息處理及控制等功能。雖然在一些工業(yè)控制、汽車電子和智能家居等多機應用中，為了實現(xiàn)多個MCU構成的系統(tǒng)間的信息交流，通常是利用CAN、RS-232和RS-485等總線將MCU組網。但這種應用空間有限，相關的通信協(xié)議也比較單一，并且孤立于Internet之外。Internet已成為社會重要的基礎信息設施，嵌入式系統(tǒng)必將要與Internet完美結合。隨著嵌入式設備與Internet的結合，手機、PDA、路由器和調制解調器等復雜的高端應用對嵌入式處理器的性能提出了更高的要求。雖然以8位單片機為核心的嵌入式技術的不斷發(fā)展，性能也不斷提高，但由于其性能的局限性，已無法滿足未來高性能嵌入式技術的發(fā)展需求。目前在8位單片機上運行嵌入式操作系統(tǒng)尚有一定困難，因此，以32位處理器作為高性能嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的核心已是嵌入式技術發(fā)展的必然趨勢。-7-嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低和可靠性高的優(yōu)點，是嵌入式系統(tǒng)的核心。目前比較有影響的32位嵌入式處理器有ARM公司的ARM，Compaq公司的Alpha、HP公司的PA-RISC、IBM公司的PowerPC、MIPS公司的MIPS和Sun公司的Sparc等。而ARM處理器具有高性能、低功耗和低成本等顯著優(yōu)點，已成為高性能、低功耗嵌入式微處理器的代名詞，是目前32位、64位嵌入式處理器中應用最為廣泛的一個系列。ARM微處理器得到了眾多半導體廠家和整機廠家的大力支持，全球有100多家IT公司在采用ARM技術，20家最大的半導體廠家有19家是ARM的用戶，包括TI、PHILIPS和Intel等公司。優(yōu)良的性能和準確的市場定位極大地豐富了ARM資源，加速了基于ARM核的面向各種應用系統(tǒng)芯片的開發(fā)應用。如今，ARM公司已經成為業(yè)界的龍頭老大，幾乎所有的手機、移動設備、PDA都是用基于ARM核的系統(tǒng)芯片開發(fā)