王俊峰

摘要：新時代的發(fā)展使得電機的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，尤其是在工業(yè)領(lǐng)域，為了進一步的保證電機的順利應(yīng)用，對是電機系統(tǒng)的控制是十分重要的一環(huán)。單片機是在直流電機控制中被廣泛使用的裝置，它對發(fā)展電機控制具有重要的借鑒意義。電機控制系統(tǒng)是為了保證電機的正常運行而設(shè)計的，可以提高運行安全的可靠性。本文對于嵌入式單片機在電機系統(tǒng)中的使用進行詳細的描述，希望可以有所幫助。

關(guān)鍵詞：單片電機控制;嵌入式;系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TP368.1

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1672 - 9129（2018）12 - 0137 - 01

引言：隨著電子信息時代的來臨，傳統(tǒng)的模擬器控制電機的方式已經(jīng)不再符合時代的需要。如今廣泛采用的是數(shù)字式的控制系統(tǒng)，通過運用高性能的數(shù)字芯片去控制電機，使得對電機的控制變得更加便捷和簡單，同時也大大的提高了無刷直流電動機的控制性能。近些年來，嵌入式的單片機被應(yīng)用到電機的控制系統(tǒng)當(dāng)中，這是因為它有自己的優(yōu)勢，本文將會對單片機的應(yīng)用進行探究。

l 硬件平臺的設(shè)計

1.1 電機轉(zhuǎn)子位置檢測電路的設(shè)計。電機轉(zhuǎn)子的位置檢測通常是依靠霍爾傳感器的工作。霍爾傳感器之所以可以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)子的檢測，是因為它對其固定的工作原理，它是有靜止部分和轉(zhuǎn)動部分組成。靜止部分固定在電機轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)動部分是隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的開有齒、槽的遮光盤。通過光盤的齒部遮擋和不遮擋，使霍爾元件產(chǎn)生高、低電平信號，從而提供了電動機的轉(zhuǎn)子位置信息。根據(jù)這三個霍爾元件的輸出狀態(tài)，就可以判斷出轉(zhuǎn)子的磁極位置。利用霍爾傳感器對電機轉(zhuǎn)子位置進行檢測是十分有利的，可以保證電機運轉(zhuǎn)的可靠性。

1.2 驅(qū)動電路的設(shè)計。電路的驅(qū)動系統(tǒng)是電路的重要組成部分，它通常是由控制器、功率變換器和電動機三個部分組成。以直流電機為例進行電機控制系統(tǒng)設(shè)計，主要用到永磁直流電機、伺服電機和步進電機三種。事實上，直流電機廣泛受到了大家的廣泛認可和應(yīng)用，主要是因為它的控制很簡單，性能靈活。在設(shè)計驅(qū)動電路時LMD18200數(shù)字集成芯片受到了廣泛的歡迎。LMD18200是美國國家半導(dǎo)體公司推出的專門用于直流電動機驅(qū)動的H橋組件。同一芯片上還有CMOS控制電路和DMOS功率器件，這種芯片可驅(qū)動很大功率的電流，瞬間可達6A，這是十分強大的驅(qū)動能力，而且這種芯片還有過流保護的測量電路，這為電流的傳遞提供了保障。此種驅(qū)動電路的優(yōu)勢也很多，例如驅(qū)動力強，安全性高，快捷方便等等，可以充分的考慮以后的驅(qū)動電路設(shè)計中。

1.3 選擇合適的主MCU。dsPIC20F芯片為例進行設(shè)計，該型號的芯片采用的是單片機和DSP相結(jié)合的技術(shù)是一款16位數(shù)字信號的控制器，這樣的控制器性能很高。以這種技術(shù)為依托的芯片外圍設(shè)備功能豐富，對信息中斷的情況反應(yīng)較快，還采用了高性能計算能力的處理器。這種芯片支持下的電機控制系統(tǒng)是比較可靠的，可以在外界設(shè)備少的情況下正常工作，也可以提高整個裝置的抗干擾能力和可靠性，既可以應(yīng)對多種情況，也能節(jié)省成本，提升經(jīng)濟效益。

2 軟件控制功能劃分和調(diào)度

在軟件的設(shè)計時，可以應(yīng)用嵌入式實時操作系統(tǒng)LClinux對系統(tǒng)進行統(tǒng)一的管理和協(xié)調(diào)，在此項控制系統(tǒng)中，實時性的高低主要是由任務(wù)或者是中斷的處理情況決定的。使用者要根據(jù)自己的需要進行調(diào)節(jié)LClinux系統(tǒng)中的函數(shù)，在各個任務(wù)中進行切換，應(yīng)用軟件主要包括以下幾種：

2.1 檢測和控制等基本功能。這項任務(wù)是包含對電機的檢測、對數(shù)據(jù)的處理和輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號。這個任務(wù)的可靠度較高，對待特殊情況的反應(yīng)迅速，它的優(yōu)先級較高。數(shù)據(jù)的處理包括數(shù)據(jù)的預(yù)處理，這是根據(jù)使用者的需要和設(shè)定，對檢測手機的數(shù)據(jù)進行低通濾波處理。

2.2 完成保護任務(wù)。保護任務(wù)指的就是在電機出現(xiàn)故障時要及時發(fā)出警報，以便監(jiān)督人員可以及時的得知故障所發(fā)生的情況，采取相關(guān)的維修措施。保護任務(wù)的順利完成可以保障警報的準(zhǔn)確性和及時性，從而實現(xiàn)電機系統(tǒng)的有效控制。

2.3 操作者和系統(tǒng)的人機交互能力。此項任務(wù)主要是顯示出當(dāng)前的電機轉(zhuǎn)動速度和工作溫度，其重要性較小。所以相應(yīng)的優(yōu)先級別最低。

當(dāng)采用LClinux系統(tǒng)進行控制工作時，首先就是要完成對CPU的初始化工作，然后再是對整個操作系統(tǒng)的初始化工作。

電機控制系統(tǒng)的軟件主要包含主程序和中斷服務(wù)程序兩個部分。主程序完成正常情況下的數(shù)據(jù)采集、計算等功能，中斷服務(wù)程序則應(yīng)用于故障診斷等情形。電機控制系統(tǒng)的主要目的就是通過信息采集的方式，完成對電機的控制，因此信息和數(shù)據(jù)的采集是其重要作用的環(huán)節(jié)，一定要保證這一環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確無誤。

3 結(jié)束語

科技的發(fā)展是工業(yè)領(lǐng)域不斷繁榮的動力，電機系統(tǒng)的控制技術(shù)也處在不斷的發(fā)展過程之中。嵌入式的單片機在電機控制中的應(yīng)用有很大的發(fā)展前景，它有著自己的優(yōu)點，具備簡化電路設(shè)計、成本低、耗時短等優(yōu)勢，更重要的是硬件結(jié)構(gòu)的簡化并不意味著工作性能的欠缺，反而這樣的電機控制系統(tǒng)的運行速度和工作性能有了很大的提高。在硬件系統(tǒng)滿足要求之外，使用者還可以根據(jù)自己的需要進行軟件方面的調(diào)整。嵌入式的單片機控制系統(tǒng)使用極大程度的符合時代發(fā)展的要求，是對以往的電機控制系統(tǒng)的批判和繼承，因此在以后的電機控制系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)中可以充分的考慮嵌入式的單片機設(shè)計，相信一定對電機控制大有幫助。

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