电机的DSP控制课程设计报告.docx
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电机的DSP控制课程设计报告
课程名称：
电机的DSP控制课程设计
院系：
电子信息与电气工程学院
专业：
电气工程与自动化
班级：
学号:
姓名：
上海交通大学
1.电机控制的DSP芯片
本课程设计用的芯片为TMS320F28027；
本课程设计中主要用到的一些电路模块：
显示和键盘电路、BC7281、
A/D采样电路、PWM输出电路。
2.软件设计要求
2.1学会DSP开发环境的使用，能编写C语言程序；
2.2编写数码管显示程序、键盘扫描程序；
程序运行后，初始值为0，通过1个键，按一下加1，通过另一个键，按1下减1；（按着不放，超过1秒，不断加1或减1，时间超过5秒，不断加10，或减10）。
2.3编写AD采样程序；
根据输入的电压值，把AD的结果显示出来，当输入电压变化时，显示值也变化。
2.4编写6路PWM正弦波程序（变频器逆变需6路）；
PWM的开关频率为10KHz，其输出的正弦波频率为0~100Hz，根据AD的值变化，50Hz时输出100%电压，0~50Hz按V/f等于常数输出，死区时间取2us。
频率值显示在数码管上。
3.软件实现
3.1数码管显示程序、键盘扫描程序
3.1.1程序设计思路
此程序关键是如何去计时，最初考虑是用计时器中断去设计程序，但此方法需要在中断中执行判断按键是否持续，以及更改和现实数字，中断中操作过多，经常出错。
故后来改为用延时环节计时，此方法的优点是不需要用中断，但计时不够精确。
3.1.2程序模块
for（;;）
{time=0;//计时变量time初始值为0；
if（KEY==0）
{key_number=Read_7281（0x13）;//读取按键值
switch（key_number）
{
case0x00:
{keynumber++;
if（keynumber>9999）keynumber=0;
write（）;
delay
（2）;
}break;
case0x01:
{keynumber--;
if（keynumber<0）keynumber=9999;
write（）;
delay
（2）;
}break;
}//switch
}//if
while（KEY==0）//如果按键没有松开，则开始计时；
{
if（time<=5）//延时环节，延时为1秒；
{
for（cnt1=0;cnt1<270;cnt1++）
{
for（cnt2=0;cnt2<10000;cnt2++）{if（KEY!
=0）break;}
if（KEY!
=0）break;//如果按键松开，则跳出循环，重新开始计时；
}
}
if（KEY!
=0）break;
time++;//如果1秒内按键未松开，则计时变量time加1；
cnt1=cnt2=0;
if（time>=1&&time<=5）//按着不放超过1秒，则不断加1或减1；
{
switch（key_number）
{
case0x00:
{
keynumber++;
if（keynumber>9999）keynumber=0;
write（）;
}break;
case0x01:
{
keynumber--;
If（keynumber<0）keynumber=9999;
write（）;
}break;
default:
break;
}
}
if（time>5）//按着不放超过5秒，则不断加10或减10；
{
switch（key_number）
{
case0x00:
{
keynumber+=10;
if（keynumber>9999）keynumber=0;
write（）;
delay（15）;
}break;
case0x01:
{
keynumber-=10;
if（keynumber<0）keynumber=9999;
write（）;
delay（15）;
}break;
default:
break;
}
}
}
}//for
3.2AD采样程序
3.2.1程序设计思路
此程序相对简单，只需要用ADC中断获取通道的采样值，再将采样值在数码管上显示即可。
3.2.2程序模块
//ADC中断，获取通道采样值；
interruptvoidadc_isr（void）
{
Voltage0[0]=AdcResult.ADCRESULT0;//模数转换结果由ADCINA0通道采样产生
Voltage0[1]=AdcResult.ADCRESULT1;//模数转换结果由ADCINA1通道采样产生
Voltage0[2]=AdcResult.ADCRESULT2;//模数转换结果由ADCINA2通道采样产生
Voltage0[3]=AdcResult.ADCRESULT3;//模数转换结果由ADCINA3通道采样产生
Voltage0[4]=AdcResult.ADCRESULT4;//模数转换结果由ADCINA4通道采样产生
//28027缺ADCINA5ADCRESULT5
Voltage0[5]=AdcResult.ADCRESULT6;//模数转换结果由ADCINA6通道采样产生
Voltage0[6]=AdcResult.ADCRESULT7;//模数转换结果由ADCINA7通道采样产生
//28027缺ADCINB0ADCRESULT8
Voltage0[7]=AdcResult.ADCRESULT9;//模数转换结果由ADCINB1通道采样产生
Voltage0[8]=AdcResult.ADCRESULT10;//模数转换结果由ADCINB2通道采样产生
Voltage0[9]=AdcResult.ADCRESULT11;//模数转换结果由ADCINB3通道采样产生
Voltage0[10]=AdcResult.ADCRESULT12;//模数转换结果由ADCINB4通道采样产生
//28027缺ADCINB5ADCRESULT13
Voltage0[11]=AdcResult.ADCRESULT14;//模数转换结果由ADCINB6通道采样产生
Voltage0[12]=AdcResult.ADCRESULT15;//模数转换结果由ADCINB7通道采样产生
AdcRegs.ADCINTFLGCLR.bit.ADCINT1=1;//ClearADCINT1flagreinitializefornextSOC
PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP1;//AcknowledgeinterrupttoPIE
return;
}
//for循环
for（;;）//计算每一位的数值，并显示；
{
qw=Voltage0[0]/1000;
bw=（Voltage0[0]-1000*qw）/100;
sw=（Voltage0[0]-1000*qw-100*bw）/10;
gw=Voltage0[0]-1000*qw-100*bw-10*sw;
qw1=Voltage0[1]/1000;
bw1=（Voltage0[1]-1000*qw1）/100;
sw1=（Voltage0[1]-1000*qw1-100*bw1）/10;
gw1=Voltage0[1]-1000*qw1-100*bw1-10*sw1;
Write_7281（0x15,（0x70+qw））;//向最右边算起第8位写0
Write_7281（0x15,（0x60+bw））;//向最右边算起第7位写0
Write_7281（0x15,（0x50+sw））;//向最右边算起第6位写0
Write_7281（0x15,（0x40+gw））;//向最右边算起第5位写0
Write_7281（0x15,（0x30+qw1））;//向最右边算起第4位写0
Write_7281（0x15,（0x20+bw1））;//向最右边算起第3位写0
Write_7281（0x15,（0x10+sw1））;//向最右边算起第2位写0
Write_7281（0x15,（0x00+gw1））;//向最右边算起第1位写0
delay（3）;
}
3.36路PWM正弦波程序
3.3.1程序设计思路
PWM开关频率和死区的设置，可以在InitEPwm1Example（），这个函数中通过对周期寄存器赋值来控制开关频率，死区则通过对RaisingEdgeDelay和FailingEdgeDelay赋值来设置。
程序要求开关频率为10KHZ，而28027主频为60MHZ，由于60M/3000/2=10K，故周期寄存器赋值3000；程序要求死区为2us，故只需将上升沿延迟和下降沿延迟均设定为1us即可。
输出波形为正弦波，即要求占空比按正弦变化，本组通过查表（表中数据按正弦变化），来进行脉宽调制。
对于频率的控制，首先按50HZ为基准，要求每次步长为1查表，将表中数据查完一遍，输出的波形即为50HZ。
则由于开关频率为10KHZ，10K/50=200，所以正弦表中应含有200个数值，且数值大小按正弦变化。
当频率小于50HZ时，按F/50这一比例系数为步长进行查表，由于F<50，故查表较慢，即输出波形的频率变小。
当频率大于50HZ时，也按F/50这一比例系数为步长进行查表，由于此时F>50，故查表较快，即输出波形频率变大。
对与V/f为常数，则可通过简单的运算即可实现。
3.3.2程序模块
//正弦表
//Sintable,MaxValue4096,MinValue0
unsignedshortsin_table[200]={2073,2138,2202,2266,2330,2393,2456,2519,2582,2643,2705,
2765,2825,2884,2942,3000,3056,3112,3166,3220,3272,3323,3372,3421,3468,3513,3558,
3600,3641,3681,3719,3755,3790,3823,3854,3883,3911,3937,3961,3983,4003,4021,4037,
4051,4063,4074,4082,4088,4092,4095,4095,4093,4089,4083,4075,4066,4054,4040,4024,
4006,3987,3965,3942,3916,3889,3860,3829,3797,3762,3726,3689,3649,3609,3566,3522,
3477,3430,3382,3333,3282,3230,3177,3123,3068,3011,2954,2896,2837,2777,2717,2656,
2594,2532,2469,2406,2342,2279,2215,2150,2086,2022,1957,1893,1829,1765,1702,1639,
1576,1513,1452,1390,1330,1270,1211,1153,1095,1039,983,929,875,823,772,723,674,627,
582,537,495,454,414,376,340,305,272,241,212,184,158,134,112,92,74,58,44,32,21,13,
7,3,0,0,2,6,12,20,29,41,55,71,89,108,130,153,179,206,235,266,298,333,369,406,446,486,529,573,
618,665,713,762,813,865,918,972,1027,1084,1141,1199,1258,1318,1378,1439,1501,1563,
1626,1689,1753,1816,1880,1945,2009};
//此即为正弦表，此表中数据按正弦规律变化，通过查表可以控制占空比，即控制电压大小，通过改变查表的快慢即可控制输出波形的频率。
//EPWM1配置
//10KHz:
60M/3000/2=10Kcenter-aligned
#defineEPWM1_TIMER_TBPRD3000//Periodregister周期寄存器赋值3000
#defineEPWM2_TIMER_TBPRD3000//Periodregister
#defineEPWM3_TIMER_TBPRD3000//Periodregister
voidInitEPwm1Example（）{
//SetupTBCLK
EPwm1Regs.TBPRD=EPWM1_TIMER_TBPRD;//Settimerperiod801TBCLKs
//周期寄存器值为3000，60M/3000/2=10K；即开关频率设置为10KHZ；
EPwm1Regs.TBPHS.half.TBPHS=0x0000;//Phaseis0
EPwm1Regs.TBCTR=0x0000;//Clearcounter
…………
…………
…………
EPwm1Regs.DBCTL.bit.OUT_MODE=DB_FULL_ENABLE;
EPwm1Regs.DBCTL.bit.POLSEL=DB_ACTV_HIC;//ToggleEPWM1Bonly
EPwm1Regs.DBCTL.bit.IN_MODE=DBA_ALL;//DelayonRaisingandFaling
EPwm1Regs.DBRED=120;//1usdeadband
EPwm1Regs.DBFED=120;
//死区配置，RED和FED均设置为1us，即死区时间为2us；
…………
…………
}
//for循环
for（;;）{
FreqFloat=ADCResults[0]/38;
//频率与通道采样值乘正比，除以38是为了控制频率调节范围为0~100HZ；
FreqInt=（unsignedint）FreqFloat;
th=（FreqInt%100）/10;//将频率输出在数码管上；
Write_7281（0x15,（0x50+th））;
th=FreqInt%10;
Write_7281（0x15,（0x40+th））;
Delay
（2）;
asm（"NOP"）;
}
//EPWM中断函数
interruptvoidepwm1_isr（void）{
//UpdatetheCMPAandCMPBvalues
//update_compare（&epwm1_info）;
unsignedintPhaseAPosition;
unsignedshorti,j,k;
InterruptedTimes++;
PWMStep=FreqFloat/50.0;//设置查表的步长，以50HZ为基准；
PhaseAPositionHistory+=PWMStep;//按步长依次查表；
if（PhaseAPositionHistory>200）{PhaseAPositionHistory-=200;}//若超过200，则循环
PhaseAPosition=（unsignedint）PhaseAPositionHistory;
if（FreqInt>50）{
i=（unsignedshort）（（float）sin_table[PhaseAPosition%200]/1.37f）;
j=（unsignedshort）（（float）sin_table[（PhaseAPosition+133）%200]/1.37f）;
k=（unsignedshort）（（float）sin_table[（PhaseAPosition+67）%200]/1.37f）;
//频率大于50HZ时的变换式，输出电压为100%幅值；
}else{
i=（unsignedshort）（（float）FreqInt*2*sin_table[PhaseAPosition%200]/137.0f）;
j=（unsignedshort）（（float）FreqInt*2*sin_table[（PhaseAPosition+133）%200]/137.0f）;
k=（unsignedshort）（（float）FreqInt*2*sin_table[（PhaseAPosition+67）%200]/137.0f）;
}
//频率小于50HZ时所用的变换式，保证了电压变化在50HZ处的连续，也保证了V/f为常数；
if（PWMEnabled）{//设置各路PWM的占空比；
EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA=i;
EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA=j;
EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA=k;
}
//EPwm1Regs.CMPB=i;//SetCompareBvalue
//ClearINTflagforthistimer
EPwm1Regs.ETCLR.bit.INT=1;//清中断标志位
//Acknowledgethisinterrupttoreceivemoreinterruptsfromgroup3
PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP3;
}
3.3.3程序设计结果
图片1死区2us
图片21、2路PWM，相位差
图片31、3路PWM，相位差
图片41、5路PWM，相位差
图片5频率50HZ时输出的电压波形
图片6频率小于50HZ时输出的电压波形（V/f为常数），电压幅值变小
图片7频率大于50HZ时输出的电压波形，幅值不变
4.课程总结
16周的课程设计即将结束，16周的学习，有老师的讲解，也有自己的摸索。
课堂上，老师对不同种类电机运行原理，以及对PWM等知识的介绍，让我温习了电机学和电力电子的基础知识。
同时通过编程，让我在科创4B和DSP实践等课程的基础上，对TMS320C28027单片机及其源码有了进一步了解。
最终在小组成员的努力下，顺利的完成了本课程的任务，在此要感谢各位小组成员，能够一起面对困难，克服困难，也要感谢老师和助教的监督和指导。
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