数字信号处理技术04电机测速系统交流电机的转速测量.docx
《数字信号处理技术04电机测速系统交流电机的转速测量.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字信号处理技术04电机测速系统交流电机的转速测量.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
数字信号处理技术04电机测速系统交流电机的转速测量
第4章电机测速系统
4.1电机测速系统
4.1.1电机测速系统硬件电路的组成
图4.1电机测速系统硬件接口电路
4.1.2电机测速系统的工作过程
4.2光电编码器
4.2.1光电编码器简介
4.2.2增量式旋转光电编码器的工作原理
图4.2增量编码器码盘脉冲信息细分的工作原理
4.3TMS320LF2407事件管理器模块的捕获单元
4.3.1捕获单元概述
事件管理器共有6个捕获单元，与EVA相关的捕获单元引脚3个，分别为CAP1、CAP2、CAP3，与EVB相关的捕获单元引脚3个，分别为CAP4、CAP5、CAP6。
4.3.2捕获单元操作
4.3.3捕获单元寄存器
1.捕获控制寄存器A（CAPCONA）
2.捕获控制寄存器B（CAPCONB）
3.捕获FIFO状态寄存器A（CAPFIFOA）
4.捕获FIFO状态寄存器B（CAPFIFOB）
5.捕获单元FIFO栈
4.3.4捕获单元应用举例
下面给出了利用DSP的捕获单元3（CAP3）对脉冲宽度进行捕捉的例程。
为了便于演示，被捕捉的脉冲由定时器1的比较模块产生。
1.所需的复位和中断向量定义文件“vectors.asm”
//该文件利用汇编语言代码定义了复位和中断向量
.title“vectors.asm”
.ref_c_int0，_nothing，_capint
.sect“.vectors”
reset:
b_c_int0
int1:
b_nothing
int2:
b_nothing
int3:
b_nothing
int4:
b_capint
int5:
b_nothing
int6:
b_nothing
2.主程序Cap.c
//该程序用于测试DSP的CAPTURE模块，由TIMER1的比较模块输出一个
//PWM波形，此波形输入CAP4引脚，待CAP4捕捉该PWM的10次上升沿
//后，停止捕捉，并把10次捕捉值存于数组result[10]中。
#include"register.h"
//初始化子程序
intresult[10];//定义一个存储结果的数组
intk=0;//定义的中断次数值
//系统初始化子程序
intinitial（）
{
asm（"setcINTM"）;//禁止所有中断
asm（"setcSXM"）;//抑制符号位扩展
asm（"clrcOVM"）;//累加器中结果正常溢出
asm（"clrcCNF"）;//B0被配置为数据存储空间
*SCSR1=0x81FE;//CLKIN=6MHz，CLKOUT=4*CLKIN=24MHz
*WDCR=0x0E8;
*IMR=0x0000;//禁止所有中断
*IFR=0x0FFFF;//清除全部中断标志，"写1清0"
}
//捕获单元4初始化子程序
intCAP4INT（）
{
*T3PER=0x0FFFF;//通用定时器3的周期寄存器为0xFFFF
*T3CON=0x1400;//通用定时器3为连续增计数模式
*T3CNT=0x00;//计数器清0
WSGR=0x0000;//禁止所有等待状态
*CAPCONB=0x0A440;//捕获单元4检测上升沿，且选择TIMER3为时钟
asm（"clrcINTM"）;//开全局中断
*IMR=0x08;//允许中断优先级4的中断
*EVBIMRC=*EVBIMRC|0x0001;//允许CAPTURE4中断
*EVBIFRC=*EVBIFRC|0x0FFFF;
}
//定时器1初始化子程序，使其比较单元输出一个PWM波形
inttimer1int（）
{
*MCRA=*MCRA|0x1000;//配置IOPB4口为定时器1的比较输出
*MCRC=*MCRC|0x0080;//配置IOPE7口为捕捉功能
*GPTCONA=*GPTCONA|0x0042;
*T1PER=0x1FE;//给定时器1的周期寄存器赋值
*T1CON=0x1442;//允许TIMER1比较输出，TIMER1为连续增计数模式//TIMER1立即启动
*T1CNT=0x00;//定时器1的计数器清0
*T1CMP=0x0FF;//给定时器1的比较寄存器赋值
}
//主程序
main（）
{
initial（）;//系统初始化
timer1int（）;//定时器1初始化，使其输出一个PWM波形供捕捉
CAP4INT（）;//捕获单元4初始化
*T3CON=*T3CON|0x0040;//启动定时器3
while
（1）
{
if（k==10）break;//k保存中断次数值，是全局变量
}
asm（"setcINTM"）;//捕捉10次后，禁止再中断
}
//若是由于干扰引起其它中断，则执行此子程序
voidinterruptnothing（）
{
asm（"clrcINTM"）;//返回前开中断
return;
}
//捕捉中断服务程序
voidinterruptcapint（）
{
intflag;
flag=*EVBIFRC&0x01;//判断是否是CAP4中断
if（flag!
=0x01）
{
asm（"clrcINTM"）;//返回前开中断
return;//如果不是CAP4中断，则直接返回
}
load（）;//如果是CAP4中断，则装载捕捉值
*EVBIFRC=*EVBIFRC|0x01;//写"1"清除CAP4中断标志
asm（"clrcINTM"）;//返回前开中断
return;//中断返回
}
//装载捕捉值子程序
intload（）
{
result[k]=*CAP4FIFO;//读取捕捉值，存于相应的数组
k++;
}
4.4TMS320LF2407事件管理器模块的正交编码脉冲电路
4.4.1正交编码脉冲电路概述
每个事件管理器模块都有一个正交编码脉冲（QEP）电路。
1.正交编码脉冲电路的引脚
两个正交编码脉冲输入引脚与捕获单元1和2（或3和4，对于EVB模块）共享。
3.正交编码脉冲电路的时基
图4.7EVA模块中的正交编码脉冲电路结构框图
4.4.2正交编码脉冲电路的编码操作
2.正交编码脉冲电路
3.正交编码脉冲电路的计数
4.正交编码脉冲电路寄存器的设置
4.4.3正交编码脉冲电路应用举例
图4.8模拟QEP脉冲软件流程图
1.所需的复位和中断向量定义文件“vectors.asm”
//该文件利用汇编语言代码定义了复位和中断向量
.title"vectors.asm"
.ref_c_int0，_nothing
.sect“.vectors”
reset:
b_c_int0
int1:
b_nothing
int2:
b_nothing
int3:
b_nothing
int4:
b_nothing
int5:
b_nothing
int6:
b_nothing
2.主程序Qep.c
//该程序用于测试TMS320LF240x的EVB模块的QEP电路，
#include"register.h"
//系统初始化子程序
initial（）
{
asm（"setcINTM"）;//禁止所有中断
asm（"setcSXM"）;//抑制符号位扩展
asm（"clrcOVM"）;//累加器中结果正常溢出
asm（"clrcCNF"）;//B0被配置为数据存储空间
*SCSR1=0x81FE;//CLKIN=6MHz，CLKOUT=4*CLKIN=24MHz
*WDCR=0x0E8;
*IMR=0x0000;//禁止所有中断
*IFR=0x0FFFF;//清除全部中断标志，"写1清0"
}
//QEP电路初始化子程序
intQEPINT（）
{
*T4PER=0x0FFFF;//通用定时器4的周期寄存器为0xFFFF
*T4CON=0x1870;//通用定时器4为定向增减计数模式，并且以正
//交编码脉冲电路作为时钟源
*T4CNT=0x00;//计数器清0
WSGR=0x0000;//不使能所有的等待状态
*CAPCONB=0x0E000;//使能EVB的QEP电路
}
//I/O端口初始化子程序
intioinit（）
{
*MCRC=*MCRC|0x0180;//设置相应的通用引脚的I/O功能
*PEDATDIR=*PEDATDIR|0x0606;//设置IOPE1、IOPE2为输出引脚且都
//为高电平
}
//延时子程序
intDELAY（）
{
intk;
for（k=0;k<30000;k++）
{;}
}
//主程序
main（）
{
initial（）;//系统初始化
ioinit（）;//I/O端口初始化
QEPINT（）;//QEP电路初始化
while
（1）
{
*PEDATDIR=*PEDATDIR&0xFFFB;//使IOPE2引脚变低
DELAY（）;//延时子程序
*PEDATDIR=*PEDATDIR&0xFFFD;//使IOPE1引脚变低
DELAY（）;//延时子程序
*PEDATDIR=*PEDATDIR|0x0004;//使IOPE2引脚变高
DELAY（）;//延时子程序
*PEDATDIR=*PEDATDIR|0x0002;//使IOPE1引脚变高
DELAY（）;//延时子程序
}
}
//若由于干扰引起中断请求，则执行此中断服务程序，此中断程序相当于汇编中
//假中断程序，即什么事情也不作，以保证中断系统的完整性，防止程序跑飞。
voidinterruptnothing（）
{
return;
}
4.5电机测速系统程序
4.5.1电机测速系统C语言主程序1
1.所需的复位和中断向量定义文件“vectors.asm”
//该文件利用汇编语言代码定义了复位和中断向量
.title“vectors.asm”
.ref_c_int0，_nothing，_capint
.sect“.vectors”
reset:
b_c_int0
int1:
b_nothing
int2:
b_nothing
int3:
b_nothing
int4:
b_CAP4INT
int5:
b_nothing
int6:
b_nothing
2.主程序Djcs1.c
//该程序用于T法电机测速
#include"register.h"
#definef060000//定义CPU时钟频率，此处设为6MHz
#definex128//定义定时器输入时钟的预分频系数，此处设为128
intn;//定义变量，用于存储瞬时转速
inti=0;//定义变量并初始化为0，用于存储中断次数
intresult[2];//定义一个存储结果的数组
//系统初始化子程序
intinitial（）
{
asm（"setcINTM"）;//禁止所有中断
asm（"setcSXM"）;//抑制符号位扩展
asm（"clrcOVM"）;//累加器中结果正常溢出
asm（"clrcCNF"）;//B0被配置为数据存储空间
*SCSR1=0x81FE;//CLKIN=6MHz，CLKOUT=4*CLKIN=24MHz
*WDCR=0x0E8;//不使能看门狗
*IMR=0x0000;//禁止所有中断
*IFR=0x0FFFF;//清除全部中断标志，"写1清0"
}
//捕获单元4初始化子程序
intcap4init（）
{
WSGR=0x0000;//禁止所有等待状态
*CAPCONB=0x0240;//捕获单元4选择定时器3为时基，检测上升沿
asm（"clrcINTM"）;//允许全局中断
*IMR=0x08;//允许中断INT4
*EVBIMRC=*EVBIMRC|0x0001;//允许捕获单元4中断
*EVBIFRC=*EVBIFRC|0x0FFFF;//清除中断标志位
}
//定时器3初始化程序。
定时器3得到Z信号两个脉冲之间的时间间隔
inttimer3init（）
{
*GPTCONA=0x0000;
*T3PER=0xFFFF;//给定时器3的周期寄存器赋值
*T3CON=0x170C;//位12~11=10，连续增计数模式
//位10~8=111，输入时钟预定标系数为128
//位=6，禁止定时器操作
//位5~4=00，使用内部CPU时钟
*T3CNT=0x0000;//定时器3的计数器清0
}
//装载捕捉值子程序
intload（）
{
intk=0;
result[k＋1]=result[k];
result[k]=*CAP4FIFO;//读取捕捉值，存于相应的数组
if（result[k＋1]result[k＋1]=result[k]+0x0FFFF;
}
//主程序
main（）
{
initial（）;//系统初始化
cap4init（）;//捕获单元4初始化
timer3init（）;//定时器3初始化程序
*CAPCONB=*CAPCONB|0x2000;//启动捕获单元4
*T3CON=*T3CON|0x0040;//启动定时器3
while
（1）
{
;
}
}
//若是由于干扰引起其它中断，则执行此子程序
voidinterruptnothing（）
{
asm（"clrcINTM"）;//返回前开中断
return;
}
//捕捉中断服务程序
voidinterruptCAP4INT（）
{
intflag;
flag=*EVBIFRC&0x01;//判断是否是CAP4中断
if（flag!
=0x01）
{
asm（"clrcINTM"）;//返回前开中断
return;//如果不是CAP4中断，则直接返回
}
load（）;//如果是CAP4中断，则装载捕捉值
i=i+1;
if（i>=2）
n=（int）x*（result[1]-result[0]）*60/f0;//得到转速，单位为转/分
*EVBIFRC=*EVBIFRC|0x01;//写"1"清除CAP4中断标志
asm（"clrcINTM"）;//返回前开中断
return;//中断返回
}
4.5.2电机测速系统C语言主程序1分析
T法测速是测出Z信号相邻两个脉冲之间的间隔时间来计算转速的，适合于电机转速较低的情况。
电机的转速n=x/f0（*（T3CNT1-T3CNT0）=x*（result[1]-result[0]）*60/f0。
4.5.3电机测速系统C语言主程序2
1.所需的复位和中断向量定义文件“vectors.asm”
//该文件利用汇编语言代码定义了复位和中断向量
.title“vectors.asm”
.ref_c_int0，_nothing，_capint
.sect“.vectors”
reset:
b_c_int0
int1:
b_nothing
int2:
b_T1PINT
int3:
b_nothing
int4:
b_nothing
int5:
b_nothing
int6:
b_nothing
2.主程序Djcs2.c
//该程序用于M法电机测速
#include"register.h"
#definef060000//定义CPU时钟频率，此处设为6MHz
#definex128//定义定时器3输入时钟的预分频系数，此处设为128
#definepN3000//定义光电编码器每转一圈正交编码脉冲个数，此处设为3000
#defineT1PR0x0FFFF//定义定时器1的周期寄存器值，此处设为0xFFFF
intn;//定义变量，用于存储瞬时转速
inti=0;//定义变量并初始化为0，用于存储中断次数
intresult[2];//定义一个存储结果的数组
intTC;//定义全局变量，用于存储定时器1的定时周期时间
//系统初始化子程序
intinitial（）
{
asm（"setcINTM"）;//禁止所有中断
asm（"setcSXM"）;//抑制符号位扩展
asm（"clrcOVM"）;//累加器中结果正常溢出
asm（"clrcCNF"）;//B0被配置为数据存储空间
*SCSR1=0x81FE;//CLKIN=6MHz，CLKOUT=4*CLKIN=24MHz
*WDCR=0x0E8;//不使能看门狗
*IMR=0x0000;//禁止所有中断
*IFR=0x0FFFF;//清除全部中断标志，"写1清0"
}
//正交编码脉冲电路初始化子程序
intqepinit（）
{
*T2CON=0x1870;//位12~11=11，选择定向增/减计数模式
//位5~4=11，选择正交编码脉冲电路作为时基
*T2CNT=0x00;//计数器清0
WSGR=0x0000;//不使能所有的等待状态
*CAPCONA=0x08000;//禁止捕获功能，使能EVA正交编码脉冲电路
*IMR=0x02;//允许中断INT2
*EVAIMRA=*EVBIMRC|0x0080;//允许定时器1周期匹配中断
*EVAIFRA=*EVAIFRA|0x0FFFF;//清除中断标志位
asm（"clrcINTM"）;//允许全局中断
}
//定时器1初始化程序。
定时器1提供T法测速需要的TC
inttimer1init（）
{
*GPTCONA=0x0000;
*T1PER=0xFFFF;//给定时器1的周期寄存器赋值
*T1CON=0x170C;//位12~11=10，连续计数模式
//位10~8=111，输入时钟预定标系数为128
//位=6，禁止定时器操作
//位5~4=00，使用内部CPU时钟
*T1CNT=0x0000;//定时器1的计数器清0
TC=（T1PR+1）*x/f0;//定时器1定时周期时间与周期存储器内容的关系
}
//装载正交编码脉冲个数子程序
intload（）
{
result[1]=result[0];
result[0]=*T2CNT;//读取定时器2的计数值，存于相应的数组
if（result[1]result[1]=result[0]+0x0FFFF;
}
//主程序
main（）
{
initial（）;//系统初始化
qepinit（）;//正交编码脉冲电路初始化子程序
*T1CON=*T1CON|0x0040;//启动定时器1
while
（1）
{
;
}
}
//若是由于干扰引起其它中断，则执行此子程序
voidinterruptnothing（）
{
asm（"clrcINTM"）;//返回前开中断
return;
}
//定时器1周期中断服务程序
voidinterruptT1PINT（）
{
intflag;
flag=*EVAIFRA&0x80;//判断是否是定时器1周期中断
if（flag!
=0x80）
{
asm（"clrcINTM"）;//返回前开中断
return;//如果不是定时器1周期中断，则直接返回
}
load（）;//如果是定时器1周期匹配中断，则装载正交编码脉冲个数
i=i+1;
if（i>=2）
n=（int）（60*（result[1]-result[0]））/（TC*pN）;//得到转速，单位为转/分
*EVAIFRA=*EVAIFRA|0x80;//写"1"清除定时器1周期匹配中断标志
asm（"clrcINTM"）;//返回前开中断
return;//中断返回
}
4.5.4电机测速系统C语言主程序2分析
M法测速是在相等的时间间隔TC内用光码盘输出脉冲个数来算出转速，从而得到转速的测量值，适合于电机转速较高的情况。
电机的转速n=（60*（T2CNT1-T2CNT0））/pN）/TC=（60*（result[1]-result[0]））/（TC*pN）。
作业
4.1TMS320LF2407A通过光电编码器测定电机转速时需用到哪些单元？
4.4什么是正交编码脉冲？
输入正交编码脉冲电路的信号应具有什么特点？
4.5捕获引脚出现设定的电平变化时，捕获单元是如何操作的？
4.6TMS320LF2407A通过光电编码器测定电机转速时怎样得到电机的转速？
升级会员 