基于ARM的直流电机测速系统
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精选文档 基于ARM的直流电机测速系统
摘 要：
随着微电子和计算机技术的发展，直流电机的要求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国名经济领域都有应用。研究直流电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。
本控制系统的设计，有硬件设计和软件设计两部分组成。其中，硬件设计主要包括单片机最小系统、键盘控制模块、直流电机驱动模块、蜂鸣器报警模块、红外对管测速模块等功能模块的设计。软件设计包括主程序以及各个模块的控制程序，最总实验对直流电机转动方向及转动速度的控制，并且将直流电机的转动速度动态显示在上位机上。本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。
关键词：直流电机，转速控制，方向控制，转速测量
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精选文档 目录
第一章 绪论 ........................................................................ 1
1.1 ARM技术的发展 .............................................................. 1
1.2 ARM的广泛应用 .............................................................. 1
1.3本课题研究目的及意义 ........................................................ 2
第二章 系统分析 .................................................................... 2
2.1 设计目的 .............................................................. 2
2.2 设计要求 .............................................................. 2
2.3设计分析 .................................................................... 3
2.3.1核心控制电路 .......................................................... 3
2.3.2电动机接口电路 ........................................................ 3
2.3.3用户接口电路 .......................................................... 3
第三章系统设计 ..................................................................... 4
3.1硬件设计 .................................................................... 4
3.1.1直流电机驱动模块 ...................................................... 4
3.1.2报警模块 .............................................................. 6
3.1.3测速模块 .............................................................. 6
3.1.4显示模块 .............................................................. 6
3.2软件设计 .................................................................... 7
3.2.1流程图 ................................................................ 7
3.2.2程序清单 .............................................................. 7
第四章心得体会 .................................................................... 13
参考文献： ........................................................................ 16
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精选文档 第一章 绪论
1.1 ARM技术的发展
ARM公司的IP核已经由ARM7,ARM9发展到今天的ARM11版本。ARM11囊括了Thumb-2,CoreSight,TrusZone 等众多业界领先技术，同时由单一的处理器内核向多核发展，为高端的嵌入式应用提供了强大的处理平台。高集成度SOC芯片的采用可以带来一系列好处，诸如减少了外围器件和PCB面积，提高系统抗干扰能力，缩小产品体积，降低功耗等。
ARM 公司是一家IP供应商，其核心业务是IP核以及相关工具的开发和设计。半导体厂商通过购买ARM公司的IP授权来生产自己的微处理器芯片。由此以来，处理器内核来自ARM公司、各芯片厂商结合自身已有的技术优势以及芯片的市场定位等因数使芯片设计最优化，从而产生了一大批高度集成、各据特色的SOC芯片。例如Intel公司的XScale系列集成了LCD控制器、音频编/解码器，定位于智能PDA市场；Atmel公司的AT91系列片内集成了大容量 Flash和RAM、高精度A/D转换器以及大量可编程I/O端口，特别适合于工业控制领域；Philips公司的LPC2000系列片内集成了128位宽的零等待Flash存储器以及I2C, SPI,PWM,UART等传统接口，极高的性价比使它对传统的8/16位MCU提出了严峻的挑战。本次设计仍使用的ARM7系列。
1.2 ARM的广泛应用
ARM 微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域：
1 、工业控制领域：作为 32 的 RISC 架构，基于 ARM 核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的 8 位 /16 位微控制器提出了挑战。
2 、无线通讯领域：目前已有超过 85% 的无线通讯设备采用了 ARM 技术， ARM
以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固。
3 、网络应用：随着宽带技术的推广，采用 ARM 技术的 ADSL 芯片正逐步获得竞争优势。此外，ARM 在语音及视频处理上行了优化，并获得广泛支持，也对 DSP 的应用领域提出了挑战。
4 、消费类电子产品： ARM 技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。 可修改可编辑
精选文档 5 、成像和安全产品：现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用 ARM 技术。手机中的 32位 SIM 智能卡也采用了 ARM 技术。 除此以外， ARM 微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更加广泛的应用。
1.3本课题研究目的及意义
直流电动机是最早出现的电动机，也是最早实现调速的电动机。长期以来，直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高效率，优异的动态特性，现在仍是大多数调速控制电动机的最优选择。因此研究直流电机的速度控制，有着非常重要的意义。
随着ARM的发展，数字化直流PWM调速系统在工业上得到了广泛的应用，控制方法也日益成熟。它对ARM的要求是：具有足够快的速度；有PWM口，用于自动产生PWM波；有捕捉功能，用于测频；有A/D转换器、用来对电动机的输出转速、输出电压和电流的模拟量进行模/数转换。通过设计基于ARM的嵌入式直流电机调速系统并调试得出结论，在掌握L298N和 74HC595的同时进一步加深对直流电动机调速方法的理解，对运动控制的相关知识进行巩固。
第二章 系统分析
2.1 设计目的
（1）本次课程设计是在学习了《ARM嵌入式系统基础教程》课程之后综合利用所学知识完成一个计算机应用系统设计并在实验室实现。
（2）通过课程设计，巩固和加深了对ARM课程中所学的理论知识和实验能力，基本掌握软件编程、硬件设计和实验能力。
（3）加深对计算机软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
2.2 设计要求
设计一种嵌入式监控系统，使得机器设备能够通过该系统与人之间进行数据通信的目的。
（1）设计一个直流电机的控制系统。
（2）可通过键盘控制直流电机的转速和方向。
（3）能够在上位机显示当前的转速。可修改可编辑
精选文档 （4）在电机加速时能够报警。
2.3设计分析
本次的设计内容是基于ARM7控制直流电机并测量转速。以lpc2114为主控制芯片，由三极管搭接H桥驱动直流电机转动，通过蜂鸣器实现报警功能，用红外对管进行测速并用上位机显示直流电机转速，系统硬件总体设计框图如下所示：
图2-1 系统原理结构图
2.3.1核心控制电路
以嵌入式微控制器作为核心控制电路，作为硬件系统的中枢控制中心，用于协调和管理系统的其它硬件。本系统选用PHIPLIS公司的ARMTDMI-S内核为控制器LPC2114作为嵌入式系统的核心单元、该处理器内部集成了系统所需的PWM模块、脉冲捕获模块等。
2.3.2电动机接口电路
电动机接口电路用于检测和驱动电动机的转速和转向，转速检测采用红外对管配合控制核心的脉冲捕获功能实现，电动机驱动电路采用控制核心的PWM功能和H桥驱动实现。
2.3.3用户接口电路
用户接口电路用于获取用户的输入和将系统相关信息显示给用户，本系统采用按键获取用户输入，采用上位机显示电动机的转速 。
