嵌入式单片机在电机控制系统中的应用

周勤 孙颖

摘要 在我国很多工业生产领域都要用到电机，而对电机进行自动化控制，是工业提升操作自动化控制效率的一种途径，而单片机在电机控制系统中担任着重要任务，嵌入式单片机作为一种可以提升电机自动控制系统工作效率的控制单元，其应用非常广泛，本文从电机控制系统的应用需求入手，对嵌入式单片机进行了分析，并针对电机控制系统的软硬件设计进行了研究。

【关键词】嵌入式单片机 电机控制系统 应用

1 在电机控制系统中应用嵌入式单片机的需求分析

在工业电机自动控制系统中应用嵌入式单片机技术的前提就是能够保证电机控制的任务完成，并确保其精准性。我们来对电机控制系统任务进行分析可知，其控制的主要方面有三点：对电机转速进行控制、控制电机的换相顺序、对电机转向动作进行精准控制。其中对电机的转速进行精准控制的任务是单片机通过调整自身所发出的脉冲信号频率来实现的，其控制的技术手段主要有两种：

（1）利用对脉冲信号的延时时间进行控制来调整脉冲信号频率，这一技术手段需要耗费CPU控制时间;

（2）利用定时器达到延时效果，也就是在单片机系统中设置一个子程序，该子程序的运行任务是在中断电机服务的时间内调整单片机输出的脉冲信号频率，这一子程序的控制效果可以通过设置定时常数来保证对电机转速进行调控的效果。

进行电机换相顺序的控制也就是单片机对电机的相应通电换相顺序的方式进行调整，来确保电机运行的稳定进行。这一操作也叫脉冲分配，其主要的操作方式有两种：软件法与硬件法。其中的软件法是采用单片机输出的脉冲信号至驱动电路来实现脉冲分配的，这一方法不仅需要做好电机的通电换相顺序设置，在实际操作中还会耗费CPU时间，正是因此我们在进行電机的换相顺序控制时多会运用脉冲分配器芯片这一硬件来进行脉冲分配。而在电机转向控制技术的实现中则通常是利用电机通电相序的转变来对电机转向进行高效控制的。

2 dsPIC20F单片机性能分析

dsPIC20F单片机其实是一种将传统单片机与DSP技术相互融合的产物，其性能较传统单片机具有更高的中断处理能力和更好的拓展性能，且信号处理速度更快。dsPIC20F单片机较好的拓展性能可以使其相应软件更具修改能力且功能方面的增减效果更好，并且dsPIC20F单片机具有对硬件相对依赖性弱的优点，它的这一特点可以保证其对内部资源的利用率更高，而实现电机高精度控制的效果也更好，dsPIC20F单片机的排线安装简便，且成本较低，这样同时提升了dsPIC20F单片机的运行稳定性。

3 电机控制系统的硬件结构设计

电机控制系统结构如图1所示，主要包括：A/D数据采集器、驱动模块电路、电机、dsPIC20F等。A/D数据采集器将采集的信息传递给驱动模块电路，驱动模块电路再将处理后的信号传递给电机，在传递信号的过程中驱动模块将转子位置信息传递给dsPIC20F，dsPIC20F又将转速的调节信号反馈给驱动模块电路，电机接收信号之后作出相应的反应传出偏差信号给dsPIC20F，dsPIC20F接收信号后对信号进行控制并反馈调节电机。电子转子位置传感器的功能是检测电机转子的位置，并且利用驱动模块的运行将转子位置的数据传递给单片机，在电机转动中还要对其速度进行信息反馈。CPU控制芯片则充当着将转子位置数据信息化的作用，通过CPU的计算，可以对转子的位置进行计算和信息化处理，使驱动模块传导的信息为数据信号，电机控制系统可以对电子位置所呈现的脉冲信号进行计算从而得到电机转速的实际信息，CPU则可以根据电机设定好的转速程序与电机实际转动情况的差异输出偏差信号，这一信号传递到驱动模块中就能够据此进行电机转动调节，这就是电机控制系统进行闭环控制的过程。

4 电机控制系统的相应软件设计分析

在电机控制系统的软件中，嵌入式实时操作系统是进行电机任务管控的核心单元，嵌入式实时操作系统的操作任务主要为对电机调度函数进行任务切换与调整，在电机控制系统中对于电机进行控制的任务要预设优先等级，并且还要对数据信号进行处理转变为驱动信号进行输出，其工作流程如图2。

5 结束语

总之，在电机控制系统不断发展的今天，应用嵌入式单片机技术优化电机控制的自动化和科技化水平，可以提升电机控制的效率，为工业发展提供技术支持，而我们对电机系统中的嵌入式单片机技术应用设计，不仅从硬件设置方面进行优化，还要从软件设计方面进行提升，这样就能使电机控制更加精准。

参考文献

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