TMS320F28027课件_第一讲_绪论

1课程设计报告课程名称：《运动控制技术》课设基于TMS320F28027单片机的交流变频空调设计院系：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计时间：二○年月日目录摘要 (3)1. 课程设计目的 (4)2. 课程设计题目和要求 (4)3. 设计内容 (5)3.1设计方案 (5)3.2主电路 (6)4. 控制电路 (8)4.1TMS320F28027简介 (8)4.2温度检测及信号调理模块 (9)4.3电压检测电路 (10)4.4按键控制模块 (11)4.5温度显示模块 (11)5. 软件实现流程 (12)6. 设计总结 (13)参考书目 (14)附录 (15)摘要在本文中，系统地介绍了空调制冷的原理、硬件的结构、工作原理及其使用和各部分逻辑功能电路的设计。

文中，还解决了单片机系统的抗干扰问题。

采用了稳压电源的抗干扰、键盘输入接口的消抖处理。

本文设计的空调制冷系统，它是一个完整的单片机系统。

系统采用TEXASINSTRUMENTS公司生产的TMSF28027单片机,通过桥式温度采集电路配合信号调理电路将采集来的温度转换成相应的电压送入单片机，单片机将采集的数据与设定温度相比较并控制PWM信号去控制ps21965芯片，从而达到变频调压（VVVF）的效果，空调的心脏是压缩机，单片机通过对制冷压缩机的控制，实现了空调的温度控制。

关键词：单片机变频空调SPWM 交直交变频调压电路（VVVF）1.课程设计目的变频调速技术广泛应用于工业领域。

随着电力电子控制技术及元器件的不断发展，变频调速系统的集成度、智能化程度越来越高，硬件构成也越来越紧凑、简单。

DSP(数字信号处理器)＋IPM（智能功率模块）就是变频调速系统最新的发展方向之一。

在DSP+IPM构成的变频调速系统中，充分利用了DSP高速运算、配置丰富及IPM控制信号接口简单、保护完善的特点，使得系统元器件数大为减少、结构紧凑，而性能及可靠性却大为提高，缩短了产品开发周期，提高了产品的竞争力。

一、功能概述二、存储器三、寻址方式四、指令系统五、CCS使用六、应用实例一、功能概述•1、概念•2、特性概述•3、器件概述•4、引脚1、概念•数字信号处理（Digital SignalProcessing)是指利用计算机或专用设备，以数值计算的方式对实时信号进行采集、变换、综合、估计与识别等加工处理，从而达到提取信息和便于应用的目的。

•而DSP芯片（数字信号处理器（Digital Signal Processors）就是这样的一种微处理器。

其中TI公司推出的TMS320F28X处理器具有较高的信号处理和控制功能，在数字控制领域拥有广阔的应用前景。

•TMS320F2810及TMS320F2812是工业•采用高性能的静态CMOS技术：主频达150MHz(时钟周期6.67ns);低功耗设计；Flash编程电压为3.3V•支持JTAG边界扫描接口。

•高性能的32位CPU:1.16X16位和32X32位的乘法累加操作；2.16X16位的双乘法累加器；3.哈佛总线结构；4.快速中断响应和处理能力；5.统一寻址模式；6.4MB的程序/数据寻址空间；7.高效的代码转换功能（支持C/C++和汇编）；8.与TMS320F24X/LF240X处理器的源代码兼容•片内存储器有多达128K×16的FLASH存储器1K×16的OTP型只读存储器L0和L1：两块4K×16的单口随机存储器（SARAM）H0：一块8K×16的单口随机存储器M0和M1：两块1K×16的单口随机存储器•根只读存储器（Boot ROM）（4k×16）软件启动模式•外部存储器扩展接口（F2812）有多达1MB的寻址空间可编程等待状态数可编程读/写选择时序；三个独立的片选信号•时钟与系统控制支持动态的改变锁相环的频率片内振荡器看门狗定时器模块•三个外部中断外部中断扩展（PIE）模块可支持45个外部中断•128位的密钥保护Flash/掩膜存储器OTP和L0/L1 SARAM防止ROM中的程序被盗•三个32位的CPU定时器•马达控制外围设备两个事件管理器（EVA，EVB）与240兼容的器件•串口外围设备串行外围接口（SPI）两个串行通信接口（SCIs），标准的UART增强的Ecan 2.0B 接口模块多通道缓冲串行接口（McBSP）和串行外围接口模式•12位的ADC，16通道2×8通道的输入多路选择器两个采样保持器最快的转换周期：60ns/12.5MSPS可以使用两个事件管理器顺序触发8对模数转换。

总结一下28027的PWM模块。

28027包含PWM1，PWM2，PWM3，PWM4四个PWM模块，所有的PWM模块的寄存器结构都一样，唯一的区别就是同步时的操作顺序不一样。

PWM模块可以分为时基(Timer base)，计数器比较(Counter Compare)，PWM波形发生器(Action Qualifer)，死区设置（Dead Band），高频PWM斩波（PWM chopper），错误处理（Trip Zone），事件触发及中断（Event Trigger and Interrupt）等子模块组成，基本框图如下。

下面按照文档SPRUGE9E的顺序逐个来看这些子模块：1. 时间基准这个模块的作用就是产生三个信号，CTR=PRD 计数寄存器的值等于周期寄存器时，产生的脉冲序列CTR=0 计数寄存器的值等于0时，产生的脉冲序列CTR-DIR 表示计数方向，计数器向上计数时常为1；向下计数时常为0，向上计数到Period后向下到0（up-down）则为1-0交替。

另外这个模块能接受上个PWM模块发来的同步信号，并向下一个PWM模块发送同步信号。

TBCTL设置项如下：计数模式（up，down，up-down）,同步使能（收到同步信号时是否加载相位寄存器的值到计数寄存器），周期寄存器的操作方式（直接读写或先写入shadow寄存器然后在某时刻加载到周期寄存器）同步信号输出触发方式软件同步分频系数（设置PWM模块的时钟频率）同步后计数方向设置（在up-down计数模式时，设置同步后的计数方向，其他模式下，该设置无效）仿真时PWM计数设置TBSTS PWM状态寄存器TBPHS 相位寄存器（仅在同步时用到）TBCTR 计数寄存器TBPRD 周期寄存器其他寄存器在高分辨率的PWM时才用到，现在先不管PWM模块同步可以理解为多个周期相等的PWM模块发出PWM信号时，计数器的值相等或保持固定的差值。

这个在做空间矢量电压时很重要。

总结一下28027的PWM模块。

28027包含PWM1，PWM2，PWM3，PWM4四个PWM模块，所有的PWM模块的寄存器结构都一样，唯一的区别就是同步时的操作顺序不一样。

PWM模块可以分为时基(Timer base)，计数器比较(Counter Compare)，PWM波形发生器(Action Qualifer)，死区设置（Dead Band），高频PWM斩波（PWM chopper），错误处理（Trip Zone），事件触发及中断（Event Trigger and Interrupt）等子模块组成，基本框图如下。

下面按照文档SPRUGE9E的顺序逐个来看这些子模块：1. 时间基准这个模块的作用就是产生三个信号，CTR=PRD 计数寄存器的值等于周期寄存器时，产生的脉冲序列CTR=0 计数寄存器的值等于0时，产生的脉冲序列CTR-DIR 表示计数方向，计数器向上计数时常为1；向下计数时常为0，向上计数到Period后向下到0（up-down）则为1-0交替。

另外这个模块能接受上个PWM模块发来的同步信号，并向下一个PWM模块发送同步信号。

TBCTL设置项如下：计数模式（up，down，up-down）,同步使能（收到同步信号时是否加载相位寄存器的值到计数寄存器），周期寄存器的操作方式（直接读写或先写入shadow寄存器然后在某时刻加载到周期寄存器）同步信号输出触发方式软件同步分频系数（设置PWM模块的时钟频率）同步后计数方向设置（在up-down计数模式时，设置同步后的计数方向，其他模式下，该设置无效）仿真时PWM计数设置TBSTS PWM状态寄存器TBPHS 相位寄存器（仅在同步时用到）TBCTR 计数寄存器TBPRD 周期寄存器其他寄存器在高分辨率的PWM时才用到，现在先不管PWM模块同步可以理解为多个周期相等的PWM模块发出PWM信号时，计数器的值相等或保持固定的差值。

这个在做空间矢量电压时很重要。

目录第一章实验平台介绍2一、TMS320F28027硬件资源简介2二、TMS320F28027引脚图3三、实验学习板简介4第二章实验编译环境介绍5一、仿真器简介5二、CCS简介5第三章实验6实验一、通用输入输出口〔GPIO〕6实验二、定时器〔Timer0〕的应用7实验三、LED数码管与键盘应用9实验四、点阵显示11实验五、模数转换与LCD液晶屏应用13实验六、基于串口通信的数模转换与其应用15 实验七、SCI数字回送测试程序17实验八、光电断续器测试程序19实验九、步进电机实验20第一章实验平台介绍一、TMS320F28027硬件资源简介1、高效率 32 位 CPU(TMS320F2802X)➢60MHZ 时钟频率➢16*16 和 32*32 乘法运算➢16*16 双乘法器➢哈佛总线结构➢原子操作➢快速中断响应和处理➢统一的存储器编程模式➢高代码效率(C/C++和汇编)2、低设备和系统本钱➢单一 3.3V 供电、无电源排序要求➢上电复位和掉电复位➢低功耗3、时钟系统➢ 2 路部零管脚锁相环➢片上晶体振荡器/外部时钟输入➢时钟丢失检测电路4、22 个可编程，带输入滤波的多路复用 GPIO 引脚5、外设中断扩展 PIE 模块，支持所有外设中断6、3 个 32 位 CPU 定时器7、片上存储器➢Flash，SARAM，OTP，BOOTROM8、128 位安全密钥➢保护存储器模块的安全➢防止固件的逆向操作9、通信接口➢一路 UART 模块➢一路 SPI 模块➢一路 IIC 模块10、增强的控制外设➢增强型脉宽调制器(ePWM)➢高精度 PWM(HRPWM)➢增强型捕获模块(ECAP)➢模拟数字转换器➢比拟器二、TMS320F28027引脚图图×为 48 引脚 PT 四方塑料扁平封装〔PQFP〕。

图× PQFP 封装引脚图关于28027更详细的资料，请参考“28027/TMS320F28027相关资料〞中的相关文件。

基于TMS320F28027的信号检测控制信号检测控制在射频系统中有广泛的应用，而在本篇叙述是关于如何对射频放大器信号进行控制，使其在一个合理的范围内工作，避免信号过大引起的功放管损坏。

实现这种控制的方式有两种：一种是模拟方式，一种是数字方式。

本系统用数字控制方式实现。

方案采用TMS320F28027为控制核心，其频率能达到40MHz,32位C28X内核系统，有速度很快的AD转换器和PWM，但其价格不高，性能相比8位，16位MCU 有很高的性价比。

其原理通过对对数检波管的检测，通过一定的算法，通过PWM 驱动一个运放来输出控制信号达到对信号控制的效果。

控制原理如图1.图1首先检波管检测出信号电压，DSP28027的AD转换后，通过对AD转换值的计算，如果超过阀值就控制DSP的PWM输出不同占空比的波形进过运算放大器到达信号控制的二极管来达到一个削峰的效果，如果小于阀值，DSP的PWM不输出，不对信号进行控制，这样就实现了对信号自动控制的目的。

其难点在于当脉冲密集、没有规律且忽大忽小时，DSP的AD转换信号值时，如何设计合理的算法，使PWM的输出快速的对超过阀值越高的信号脉冲进行比较大的控制，对小于阀值或者比阀值高一点点的脉冲信号不进行控制或者小一点的控制。

以图2为例说明难点一。

图2这里是图2来对难点做一个简单的解释。

假设有4个脉冲在这个时间里面，当系统对超过阀值的脉冲1进行控制的时候，就应该把其削峰，控制到阀值一下，PWM占空比趋于饱和，控制的效果，如图3。

图3PWM在控制脉冲1后，在间隙的时间没有及时调整回来，就会以脉冲1的PWM占空比去控制脉冲2，虽然脉冲2也超过阀值，但是其超过的阀值并不多，如果用脉冲1的PWM占空比去控制就会造成过分的削峰，就造成了性能的损失。

如图4。

图4要达到系统设计的性能要求，就需要对AD采样转换值的计算算法要进行比较细致的设计，使得PWM输出对当前脉冲控制到位，对下一个脉冲的影响要尽可能的小。