基于單片機的直流伺服驅動(dòng)器

　1 引 言

　　直流伺服驅動(dòng)器憑借其優(yōu)異的驅動(dòng)性能，在工業(yè)、醫療、國防等領(lǐng)域有著(zhù)廣泛應用。典型的直流伺服驅動(dòng)器的結構如圖1-1所示。整個(gè)系統是由電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)構成的多環(huán)控制系統。傳統的伺服驅動(dòng)器使用運放為核心的模擬電路構成，其有結構復雜、參數調整不易和系統性能易受環(huán)境影響等缺點(diǎn)。隨著(zhù)微處理器技術(shù)、模擬數字接口技術(shù)和功率半導體技術(shù)的長(cháng)足發(fā)展，現代的直流伺服驅動(dòng)器普遍采用由微處理器為核心的數字控制系統。以微處理器為核心的伺服驅動(dòng)器不但可以方便實(shí)現以前用模擬電路無(wú)法實(shí)現的控制算法，并且有著(zhù)結構簡(jiǎn)單、參數調整方便、系統性能對環(huán)境參數不敏感等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，數字控制系統還可以充分利用成熟的網(wǎng)絡(luò )連接技術(shù)，實(shí)現多機并行運行。

　　1-1

　　2 芯片特性簡(jiǎn)介

　　SPMC752313A是μ’nSP?系列產(chǎn)品的一個(gè)新成員，是凌陽(yáng)科技新推出的專(zhuān)用于電機驅動(dòng)的16位微控制器。其擁有性能出色定時(shí)器和PWM信號發(fā)生器?？梢苑奖愕膶?shí)現各種電機伺服驅動(dòng)方案。

　　SPMC75F2313A在4.5V~5.5V工作電壓范圍內的工作速度范圍為0~24MHz，擁有2K字SRAM和32K字閃存ROM；最多33個(gè)可編程的多功能I/O端口；4個(gè)通用16位定時(shí)器/計數器（其中有一個(gè)電機驅動(dòng)專(zhuān)用PWM波形發(fā)生器，一個(gè)位置偵測接口定時(shí)器），且每個(gè)定時(shí)器均有PWM發(fā)生的事件捕獲功能；2個(gè)專(zhuān)用于定時(shí)可編程周期定時(shí)器；可編程看門(mén)狗；低電壓復位/監測功能；8通道10位模-數轉換。在這些硬件外設的支持下SPMC75F2313A在電機控制領(lǐng)域有相當優(yōu)秀的表現。SPMC75F2313A的特性如下：

　　點(diǎn)擊看原圖

　　3 系統總體方案介紹

　　本伺服驅動(dòng)器主要由凌陽(yáng)SPMC75F2313A、由IRF540組成的功率全橋和各種接口模塊組成，其結構框圖如圖 3-1所示。驅動(dòng)器使用帶電流環(huán)的位置伺服結構，其中位置伺服環(huán)可根據需要選擇是否接入系統。驅動(dòng)器使用20KHz的雙極性PWM，以保證系統良好的動(dòng)態(tài)性能。

　　3-1

　5-1

　　各控制環(huán)的核心服務(wù)子程序的流程如圖 5-2所示。這幾部分是整個(gè)