单片机外文翻译基于MSP430F149单片机实现的步进电机通用控制器.docx

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单片机外文翻译基于MSP430F149单片机实现的步进电机通用控制器

StepofelectricmachineuniversalcontrollerrealizeswhichbasedontheMSP430F149SingleChipMicrocomputer.

Abstract：

Withtheinfiltrationinthesocialfieldofthecomputerinrecentyears,theapplicationoftheone-chipcomputerismovingtowardsdeepeningconstantly,drivetraditionisitmeasurecrescentbenefittoupgradedaytocontrolatthesametime.Inmeasuringinrealtimeandautomaticallycontrolledone-chipcomputerapplicationsystem,theone-chipcomputeroftenusesasakeypart,onlyone-chipcomputerrespectknowledgeisnotenough,shouldalsofollowthestructureoftheconcretehardware,anddirectagainstandusethesoftwareoftarget'scharacteristictocombineconcretely,inordertodoperfectly.

ThisarticlemainlyintroducedrealizesastepofmachineuniversalcontrollerbasedontheMSP430F149monolithicintegratedcircuit.Thiscontrollermaysimultaneouslycontrolthemulti-tableclothsmachineaccordingtothecurvewaymovement,includingaddsandsubtractsfast,thelocalizationandthecommutationfunctionandsoon.Inthearticlediscussedwithemphasisstepmachinehasrisentolowthespeedandthecurvedesignproposalanditstherealizationmethod.

1.apreface：

basedonthestepofmachinecontrolsystem,exceptstepmachinegenerallyalsoneedsthespecialactuationpowersource,actuatesthepowersourcemerelytocompletethepoweractuationpart,theusercertainlycannotcausetheentirecontrolsystemaccordingtoprearrange,theexpectationactivestatusmovement,mustcontroltoitsactuationpowersource,theuserneedstodeveloponcemore.

Inviewofthis,hasdesignedastepofmachineuniversalcontrollerwhichrealizesbasedontheMSP430F149monolithicintegratedcircuit,maysatisfythemajoritycontrolling

fieldoriginallyrequest.Thecontrollermainfunctionis:

（1）Maycontrolthemulti-wrapsstepofmachineactuationsystem;Atpresentmaysimultaneouslycontrol3setsofsystems.

（2）workwayisflexible,mayaccordingtothehypothesiscurvemovement,thecurvemostreach8sections;Mayaccordingtothecontrolsignalmovementwhichexteriorexamines;Mayaccordingtothesimulationadjustmenttestfunctionmovement;

2.Systemsdesigns

2.1systemsstructure

Thiscontrollerhasmainlyrealizedthematic-tableclothsmachineinthemultistagecurveoperatingcontrol.

2.2microprocessorschoice

ThisdesignhasselectedMSPwhichIncorporationproducesseriesmonolithicintegratedcircuitMSP430F149.Thegoalisappliesitsrichconnectionresourcesandtheformidabletimerfunction,theMSP430F149performancecharacteristicasfollows:

（1）6eightbitparallelconnections;Definitelymayrealizethissystemallsignalsinput,theoutput,doesnotneedthehardwaretoexpand,P1,theP2eightbitparallelportseachmouthlineallhastheseverancefunction,softlycausesthekeyboard,thehardwaredesigntochangeisextremelysimple.

（2）12A/DswitchADC;Completesthesimulationhypothesisfunction.

（3）Formidabletimerfunction;TIMER-A3,TIMER-B7respectivelybehave3and7captures/comparestheregister16timers,maysatisfythesystemspeedthehypothesisandthecurvefixedtimerequest.

（4）Liquidcrystalactuationmodule;

（5）Insetsat2KBRAM,60KBFLASH;

MSP430F149providestherichresources,theperipheryhardwareexpandsonlymustdotheveryfewwork,notonlydesignschangesextremelyimply,andmoreoverthiscontrollervolumesmall,thereliabilityishigh.

2.3stepsofmachinestartingandadd/deceleratethecontrolplan

Thestepofmotivehigheststartingfrequency（stepfrequency）generallyis0.1KHzarrives3-4KHz,butthehighestmovementfrequencymayachieveN*102KHz.Surpassesthehigheststartingfrequencythefrequencydirect-onstarting,willappear\"Fallsoutofstep\"Phenomenon,evenisunabletostart.

Themoreidealstartingcurveshouldbeaccordingtotheindexrulestarting.Butthepracticalapplicationtostartsthesectionprocessingtobepossibletouseaccordingtothefittingastraight

Linemethod,namely\"Stepsandladderslaw\”.Mayaccordingtotwokindofsituationsprocessing,

（1）knownfrequencypressthefrequencypartitiontostart,thepartitioncountsn=f/fq.

（2）Unknownfrequency,thentoassignsaccordingtothesection.Uses\"Stepsandladderslaw\"Continuouslyraisesthespeedthespeedwhichneeds,thenlocking,accordingtopre-placedcurvemovement.Fittingthestartingfrequency,aftereachsectionoffrequencieshandovertheincrease（tocallstepsandladdersfrequency）△f=f/8,namelyuses8sectionsoffitting.Intheoperatingcontrolprocess,（frequency）dividesintotheoutsetspeednminuteachievementstepsandladdersfrequency,When2.4stepsofmachinecommutationquestionsstepofmachinecommutation,certainlymuststopintheelectricalmachineryorfallcommutatesagaintothefrequencyrangein,inordertoavoidhasabiggerimpacttodamagetheelectricalmachinery.ThecommutationsignalcertainlymustlasttheCPpulsefinishaftertheprecedingdirectionaswellasinfrontofthenextdirectionfirstCPpulsesendsout.

2.4stepsofmachinecommutationquestions

Stepofmachinecommutation,certainlymuststopintheelectricalmachineryorfallcommutatesagaintothefrequencyrangein,inordertoavoidhasabiggerimpacttodamagetheelectricalmachinery.ThecommutationsignalcertainlymustlasttheCPpulsefinishaftertheprecedingdirectionaswellasinfrontofthenextdirectionfirstCPpulsesentoutinsomehighspeedunder,thereversecutessencehascontained->thecommutation->threeprocesses

2.5speedsandthetimerstartingvaluetransformation

Thissystemspeedcontrolisthedependencefixedtimeproduces;thehypothesisspeedwhichtheCPpulsecompleteswithhastheCPpulsetimerstartingvaluetohavethecertainrelations.TheMSP430F149timerworkwayhasmanykindsof,thisdesigntimerworkundercontinualway.Inthecontinualpattern,thetimerstartsfromitscurrentvaluetocount,aftercountsto0FFFFHfrom\"0\"Startsredocount.Underthisway,comparesthetimercurrentvalueandcomparisonregisterCCRX,ifequalhastheseverance,andMaythetimewhichhasthenexteventaddtointhisinterruptserviceisoncomparisonregisterCCRX.

Fixedtimethestartingvalue=mustfixedtimethevalue/countthecycle;Oftenassignsregardingthestepofmachineitsspeedvaluebythefrequencyform,suchasmovementunder20KHZ,thereforetheprevioustypemaytransformis:

Fixedtimethestartingvalue=countsthefrequency/speedvalue.（Countsfrequencyforsystemclockfrequency）

3.Concluding

Remarkthiscontrollermayrealizestepmachineunderthemultistagehypothesiscurveoperatingcontrol,hasthehardwaresimply,thereliablehighcharacteristic,hasusedinontheelectricwireproductionlineplatoonlinecontrolsectionit,hasobtainedthesatisfyingeffect.Thistopicfundstheprojectforthenorthindustrybigschoolscientificresearchfoundation.

译文

基于MSP430F149单片机实现的步进电机通用控制器。

摘要：

近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。

本文主要介绍了基于MSP430F149单片机实现的步进电机通用控制器。

该控制器可同时控制多台步进电机按曲线方式运行，包括加减速、定位及换向功能等。

文中重点探讨了步进电机升降速曲线的设计方案及其实现方法。

关键词：

MSP430F149，单片机，步进电机，通用控制器

1.前言

基于步进电机的控制系统，除了步进电机一般还需要专门的驱动电源，驱动

源仅仅完成功率驱动部分，用户并不能使整个控制系统按预定的、期望的工作状

态运行，必须对它的驱动电源予以控制，用户需要再次开发。

鉴于此，设计了基于MSP430F149单片机实现的步进电机通用控制器，可以满足大多数控制场合下的要求。

控制器的主要功能为：

①可控制多套步进电机驱动系统；目前可同时控制3套系统。

②工作方式灵活，可按设定的曲线运行，曲线最多达8段；可按外部检测到的控制信号运行；可按模拟调节测试功能运行；

2．系统的设计

2.1系统的结构

2.2微处理器的选择

本设计选用了TI公司所生产的MSP系列单片机MSP430F149。

目的是应用其丰富的接口资源和强大的定时器功能，MSP430F149的性能特点如下：

（1）6个八位并行接口；完全可以实现该系统所有信号的输入、输出，无须硬件扩展，其中P1、P2八位并行端口的每根口线都具有中断功能，使键盘的软、硬件设计变的非常简单。

（2）12位A/D转换器ADC；完成模拟设定功能。

（3）强大的定时器功能；TIMER-A3、TIMER-B7分别为带有3个和7个捕捉/比较寄存器的16位定时器，可以满足系统速度的设定及曲线定时的要求。

（4）液晶驱动模块；

（5）内置2KBRAM、60KB的FLASH；

MSP430F149所提供的丰富资源，外围硬件扩展只需做很少的工作，不仅设计变得非常简单，而且该控制器体积小、可靠性高。

2.3步进电机起动及加/减速控制方案

步进电动机的最高起动频率（突跳频率）一般为0.1KHz到3-4KHz，而最高运行频率则可以达到N*102KHz。

以超过最高起动频率的频率直接起动，将出现"失步"现象，甚至无法起动。

较为理想的起动曲线，应是按指数规律起动。

但实际应用对起动段的处理可采用按直线拟合的方法，即"阶梯升速法"。

可按两种情况处理，①已知突跳频率则按突跳频率分段起动，分段数n=f/fq。

②未知突跳频率，则按段拟合至给定的起动频率，每段频率的递增量（后称阶梯频率）△f=f/8,即采用8段拟合。

在运行控制过程中，将起始的速度（频率）分为n分作为阶梯频率，采用"阶梯升速法"将速度连续升到所需要的速度，然后锁定，按预置的曲线运行。

2.4步进电机的换向问题

步进电机换向时，一定要在电机降速停止或降到突跳频率范围之内再换向，以免产生较大的冲击而损坏电机。

换向信号一定要在前一个方向的最后一个CP脉冲结束后以及下一个方向的第一个CP脉冲前发出

在某一高速下的正、反向切换实质包含了降速→换向→升速三个过程。

2.5速度与定时器初值的转换

本系统的速度控制是依靠定时产生CP脉冲来完成的，设定的速度与产生CP脉冲的定时器初值间存在一定关系。

MSP430F149定时器的工作方式有多种，本设计定时器工作在连续方式下。

在连续模式，定时器从它的当前值开始计数，当计到0FFFFH后又从"0"开始重新计数。

在该方式下，将定时器的当前值和比较寄存器CCRX相比较，如相等则产生中断，并在该中断服务程序中可以将下一个事件发生的时间加到比较寄存器CCRX上。

定时初值=所需定时值/计数周期；对于步进电机其速度值常以频率形式给定，诸如运行在20KHZ下，因此上式可转换为：

定时初值=计数频率/速度值。

（其中计数频率为系统时钟频率）

3．结束语

该控制器可以实现步进电机在多段设定曲线下的运行控制，具有硬件简单、体积小、可靠性高的特点，已将其用于电线生产线上的排线控制部分,取得了令人满意的效果。

该课题为北方工业大学校科研基金资助项目。

目录

第一章总论1

第一节项目概述1

第二节可行性研究的依据3

第三节可行性研究的范围和内容3

第五节技术经济指标4

第二章项目背景和建设的必要性5

第一节项目提出的背景5

第二节项目建设的必要性7

第三章需求分析及服务规模与标准9

第一节需求分析9

第二节服务规模与标准10

第四章项目选址及建设条件13

第一节项目选址13

第二节项目区自然条件13

第三节项目区社会经济条件18

第四节项目区基础设施状况20

第五章规划设计和建设方案23

第一节设计依据和目标23

第二节规划方案分析25

第三节建设方案31

第六章消防46

第七章环保和劳动安全卫生47

第一节环境保护47

第二节劳动安全卫生48

第三节建议50

第八章节能分析52

第一节概述52

第二节节能设计依据52

第三节能耗分析53

第四节节能措施54

第九章项目组织管理和实施进度58

第一节项目组织管理58

第二节　进度计划安排60

第十章招投标方案62

第一节　招标管理62

第二节　项目招标基本情况65

第十一章投资估算与资金筹措66

第一节投资估算66

第二节资金筹措70

第十二章效益分析71

第一节经济效益71

第二节社会效益73

第十三章结论75