PSOC直流电机控制设计实验指导.docx

1、PSOC直流电机控制设计实验指导实验六 直流电机控制设计实验一、 实验目的：1、学习直流电机的工作原理。2、学习采用PSOC单片机进行直流电机控制的编程设计。二、实验原理：（一）直流电机工作原理 直流电机有定子和转子两大部分组成，定子上有磁极（绕组式或永磁式），转子有绕组，通电后，转子上也形成磁场（磁极），定子和转子的磁极之间有一个夹角，在定转子磁场（N 极和 S 极之间）的相互吸引下，是电机旋转。改变电刷的位子，就可以改变定转子磁极夹角（假设以定子的磁极为夹角起始边，转子的磁极为另一边，由转子的磁极指向定子的磁极的方向就是电机的旋转方向）的方向，从而改变电机的旋转方向。（二）直流电动机的PW

2、M调压调速直流电动机转速n的表达式为： 式中U为电枢端电压;I为电枢电流;R为电枢电路总电阻;为每相磁通量;K为电机参 数。由直流电动机的控制原理知，绝大多数直流电动机采用开关驱动对电机电枢电压 的控制。PWM波是一种脉宽可控制波，通过调整脉宽的大小来控制电机电枢电压，实现电机调速。定频调宽是一种最常见的脉宽调制方式，它使脉冲波的频率(或周期)保持不变，只调整脉冲宽度。PWM的调压调速原理如图所示：图11-1 PWM调速原理和电压波形 当开关管MOSFET的栅极输入高电平时，开关管导通，直流电动机电枢绕组两端有电压；秒后，栅极输入变为低电平，开关管截止，电机电枢两端电压为0。秒后栅极输入重新变

3、为高电平，开关管的动作重复前面的过程。电机的电枢绕组两端的电压平均值为： 式中为占空比，占空比表示了一个周期T里，开关管导通时间与周期的比值。A的变化范围为。由此式可知，当电源电压不变的情况下，电枢的端电压的平均值取决于占空比的大小，改变值就可以改变端电压的平均值，从而达到调速目的。三、实验器材： 序号名 称型号与规格数 量备注1PSOC开发板CY8CKIT-03012电脑1四、实验内容：1连接直流电机的实验电路2编程设计实现直流电机的调速控制五、实验步骤步骤一：新建一个工程，命名为DC_Motor步骤二：绘制原理图 1.配置PWM模块（1）拖动并在工作窗口放置PWM器件（Component

4、Catalog-Digital- Functions-PWM）。（2）双击原理图的器件PWM_1，打开配置窗口。（3）按如下方式配置PWM；如下图，在Advanced标签下，进行如下配置：点击“OK”按扭，退出属性设置界面。2配置数字输入端口（1）拖动并将数字端口的器件放到工作窗口（Component Catalog-Ports and Pins-Digital Input Pin）。（2）双击原理图中的Pin_1打开配置窗口 如下图所示，在Type标签下，进行如下参数配置如此配置另外4个输入SW2，SW3，SW4，SW5。3配置数字输出端口（1）拖动并将数字端口的器件放到工作窗口（Compo

5、nent Catalog-Ports and Pins-Digital Output Pin）。（2）双击 ，打开配置窗口，按照如下方式配置数字端口如此配置另外1个输出PWM24配置时钟模块（1）从元件库选择时钟模块（Component Catalog - System-Clock），将其拖到原理图工作窗口界面中。（2）如下图所示，双击Clock_1按如下方式进行配置：其余均为默认值。（3）点击“OK”按扭，退出配置界面。5配置LCD模块（1）从元件库选择时钟模块（Component Catalog - Display-Character LCD V1.90），将其拖到原理图工作窗口界面中（2

6、）如下图所示，双击该模块修改名称为LCD6、添加一个clock模块跟一个Timer模块，按下图配置clock模块及Timer模块7、放置一个counter模块，按下图配置counter模块 8、放置一个input pin模块，按下图进行配置9配置逻辑高低控制端口（1）从元件库选择逻辑低模块（Component Catalog -Digital-Logic-Logic Low 0），将其 拖到原理图工作窗口界面中。（2）从元件库选择逻辑低模块（Component CatalogDigital-Logic-Logic High 1），将其拖到原理图工作窗口界面中。最终原理图如下10分配引脚（1）在

7、Workspace Explorer窗口，双击DC_Motor.cydwr 。（2）如下图所示，点击选项Port。（3）分配引脚。11、搭建硬件外接驱动电路原理图如下：实物图如下： 电机红线接5V电压，黑线接地，绿线跟白线分别为A与B的输出，分别将他们与P16连接则可分别读出各端口输出的转速即LCD上的Speed的值。步骤三：编写软件程序给出main.c主程序代码，并对代码进行了分析： #include int main() uint8 PWMCompare; uint16 a; uint8 bSwitchState1=0; uint8 bSwitchState2=0; uint8 bSwit

8、chState3=0; uint8 bSwitchState4=0; uint8 bSwitchState5=0; PWM_Start(); Timer_Start(); Counter_Start(); LCD_Start(); LCD_Init(); LCD_Position(0,0); LCD_PrintString(PWMCompare:); LCD_Position(1,0); LCD_PrintString(Speed:); LCD_Position(1,11); LCD_PrintString(r/min); PWM_WriteCompare(50); LCD_Position(

9、0,13); LCD_PrintNumber(PWM_ReadCompare(); for(;) /*占空比增大*/ bSwitchState1 = 1; bSwitchState1 &= 0xFE; bSwitchState1 |= (SW1_Read()0x01); if(bSwitchState1 = 0xFE) 。 /*占空比减小*/ bSwitchState2 0) PWMCompare=PWMCompare-1; else PWMCompare=0; PWM_WriteCompare(PWMCompare); LCD_Position(0,13); LCD_PrintNumber(

10、PWMCompare); if(PWMCompare=9) LCD_Position(0,14); LCD_PrintString( ); if(PWMCompare=99) LCD_Position(0,15); LCD_PrintString( ); /*跳到全速正转*/ bSwitchState3 = 1; bSwitchState3 &= 0xFE; bSwitchState3 |= (SW3_Read()0x01); if(bSwitchState3= 0xFE) while(!SW3_Read(); PWM_WriteCompare(79); PWMCompare = PWM_Re

11、adCompare(); LCD_Position(0,13); LCD_PrintNumber(PWMCompare); LCD_Position(0,15); LCD_PrintString( ); /*跳到全速反转*/ bSwitchState4 = 1; bSwitchState4 &= 0xFE; bSwitchState4 |= (SW4_Read()0x01); if(bSwitchState4= 0xFE) while(!SW4_Read(); PWM_WriteCompare(21); PWMCompare = PWM_ReadCompare(); LCD_Position(

12、0,13); LCD_PrintNumber(PWMCompare); LCD_Position(0,15); LCD_PrintString( ); /*停止*/ bSwitchState5 =50) LCD_Position(1,6); LCD_PrintString( ); else LCD_Position(1,6); LCD_PrintString(-); if(a=0) LCD_Position(1,6); LCD_PrintString( ); LCD_Position(1,8); LCD_PrintString( ); 在（。）处添加占空比增大及增大后液晶上如何变化的代码 no

13、 yes 在主界面下选择Build菜单，点击DC_Motor，编译软件步骤四：运行调试（1）下载程序到开发板并运行（3）按开关，改变占空比比较值来改变转速；按开关，控制电机正反转和停止。六、实验注意事项及规范1.实验开始前检查并关闭电源，检查实验器材是否齐全。2.实验过程中，接线时注意安全，严格按照接线规则接线，避免造成设备的损坏。3.实验结束后，关闭设备电源，整理好实验桌后即可离去。七、实验报告要求1根据标准实验报告要求完整说明实验内容、实验步骤，实验器材等相关内容。2正确说明实验原理：3实验结果及结果分析要求：（1）编制程序并加以必要的注释（2）程序执行结果4实验思考题 根据程序解释一下五个按键的功能分别是什么？从上到下依次为：增加占空比；减小占空比；全速正转；全速反转；关闭。请阐述一下测速那段程序中LCD是如何显示的，与你所观察的一样吗？ 占空比越大转速越大，一致。在下面表格中记录电机的转速 PWMCompare0 10 15 85 100A口-670-419-288252653B口-677-416-272364659注： 若调到有些值时电机不转且转速仍为零，则是因为占空比不够无法启动电机，那么需要继续调整直到电机转动了再调到该值去读取数据