基于TMS320LF2407A直流電機閉環(huán)調速控制系統的設計

摘要：針對某型直流電機調速系統的要求，采用TMS320LF2407A和AT89C51設計一種雙核直流電機閉環(huán)調速控制系統。TMS320LF2407A采集和調節電機轉速信號，AT89C51輸入給定轉速并顯示電機轉速。給出系統硬件原理框圖和程序流程。試驗結果表明該控制系統具有動(dòng)態(tài)響應快、控制精度高、實(shí)時(shí)顯示、數據存儲等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：TMS320LF2407A；AT89C51；閉環(huán)調速；實(shí)時(shí)顯示；數據存儲

直流電動(dòng)機以其良好的線(xiàn)性調速特性、簡(jiǎn)單的控制性能、高質(zhì)高效平滑運轉特性，一直在速度和位置控制方面處于主導地位，尤其是調速性能其他電動(dòng)機無(wú)法比擬的。目前采用全控型電力電子器件進(jìn)行脈寬調制(PWM)控制方式已成為直流電動(dòng)機數字控制的基礎。由于DSP具有運算速度高，死區時(shí)間的PWM輸出，實(shí)現諸如模糊控制等復雜算法，外圍硬件少等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于電機數字控制。這里采用MS320LF2407A型DSP和AT89C5l單片機為核心設計一種針對直流電機的全數字調速控制系統。

1 TMS320LF2407A簡(jiǎn)介
圖1為T(mén)MS320LF2407A內部基本結構框圖，該器件采用先進(jìn)的哈佛結構，流水線(xiàn)作業(yè)，在30 MHz的內部時(shí)鐘頻率下，指令周期僅33 ns。由于其內部具有硬件乘法器，一個(gè)周期內即可完成16x16的算法，僅需33 ns。該器件內部具有時(shí)鐘鎖相環(huán)電路，可通過(guò)軟件編程設置內部所需高頻。

TMS320LF2407A內部存儲器中包含DRAM和SRAM兩大類(lèi)。其中，DRAM分為3個(gè)RAM塊B0、Bl、B2，容量依次為256字、256字、32字。這些RAM都允許在1個(gè)指令周期內訪(fǎng)問(wèn)2次，因此數據處理能力顯著(zhù)增加。同時(shí)，B0塊還可通過(guò)程序配置為數據存儲器或程序存儲器區。若配置為程序存儲器區則可在上電時(shí)將浮點(diǎn)算法子程序或數據表由外部慢速EPROM裝入該空間區，以緩解高速處理器與慢速外設間的矛盾，從而提高控制系統的動(dòng)態(tài)性。TMS320LF2407A內置采樣保持的10位精度、高速MD轉換器，轉換時(shí)間最短為500 ns。此外TMS320LF2407A還具有豐富的、功能強大的中斷系統以及常用的I／O接口，這些特性大大簡(jiǎn)化了調速控制系統時(shí)硬件電路設計。

2 系統硬件設計
圖2為基于TMS320LF2407A直流電機閉環(huán)調速控制系統硬件框圖。系統主電路采用交／直，交電壓型變換器，功率器件采用智能功率模塊IPM，該模塊包含由4個(gè)：IGBT以及4個(gè)與IGBT反并聯(lián)的續流二極管?？刂齐娐凡糠钟葾T89C5l控制單元、TMS320LF2407A控制器、電流檢測、轉速檢測、過(guò)壓保護、欠壓保護、過(guò)流保護、液晶顯示和鍵盤(pán)輸入接口等電路組成。