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LPC2141的无刷直流电机控制系统设计
发布时间:2014-12-04 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]
①连接霍尔传感器输出到LPC2141的外部中断输入引脚。这样每60°电角度就会产生一次中断。通过在一定的确切时间(如1 s)统计计数中断的数量，即可很容易地计算出精确的电机速度。
②连接传感器信号到LPC2141的定时器捕获引脚，通过衡量每一个旋转相位的切换时间来计算电机的转速。4 硬件设计
4．1 LPC2141的使用方法
LPC2141的系统功能框图如图5所示。LPC2141是NXP公司基于ARM7的LPC2000系列低成本微控制器，具有6通道PWM定时器、片上USB接口、8 KB的片上静态RAM和32 KB的片上闪存程序存储器。对于较大的存储或特定外设(CAN总线、以太网等)的要求，可以选择LPC2000系列的其他型号(如LPC2368等)，这些芯片都是和LPC2141兼容的。
本设计具备如下特性：CPU负载小于5％，代码大小为6 KB(包含USB通信代码)；未用的外设包括UART、I2C、SPI／SSI、RTC、2个定时器和5个A／D输入；超过30个未用的通用输入输出口GPIO，用于用户的特定应用要求。
4．2电机的选择
使用Maxon公司120 W的EC-40直流电机。空载时供电电压为24 V，电机的转速可达到5 900 r／min，最大的连续电流达到6 A。
4．3 MOSFET的选择
选用NXP公司的PH120100S N沟道场效应管Trench-MOS逻辑电平。这个电平与选定的电机有关。对于24 V电机，MOSFET的VDS需要至少40V，而漏电流必须足够大，以满足电机的启动电流。由于系统程序代码设计了软启动机制(对于小台阶的启动需要一定的速度)，漏电流在一定程度上有所减小。PH201常用电感器00S能够处理的最大漏极电电感生产厂家流是34．3 A，峰值电流是137 A，采用表面贴装SOT669(LFPAK)封装。
4．4 MOSFET驱动的选择
MOSFET驱动用于提升控制器LPC2141输出驱动电机的电压。本文选择NXP公司的PM[)3001D和PMGD400UN作为MOSFET，驱动电路如图6所示。
4．5 电机速度的调整
LPC2141集成6通道32位PwM定时器，通过设定不同的PwM占空比数值来控制电机的转速，通过USB接口读取电机实际的转速。5 软件设计
本系统软件部分包括3部分：用户接口(GUI)、LJSB设备驱动和BLDC电机控制代码。
5．1 用户接口
Windows的用户界面可控制无刷直流电机演示，如图7所示。该应用程序软件是BLDC_USBGUI．EXE，采用MicrOSOft Visual Basic2008专业版开发，需要在PC机上安装Microsoft．NET Framework，可方便地控制电机速度和读取电机电流及转速。
5．2 USB设备驱动
USB通信部分可以到Keil公司网站(www．keil．corn)上下载USB通信代码(LPC2148 USB HID人体学没备驱动代码)。如有疑问可与笔者联系(okarmdy@gmail．com)。
5．3 BLDC电机控制代码
本例程序采用C语言编写，采用Keil公司uVision3开发环境进行编译。系统执行的任务如下：
①USB接口用于接收电机的转速信息，以及设定电机电流和转速。
②使用10位A／D输入检测电机电流大小，用于保护电机。
③使用定时器1产生10 ms的系统中断时间戳，用于在不同时间戳切换和分派系统任务。
④使用定时器0的捕获引脚读取霍尔传感器来控制电机的转子，设定PWM定时器占空比来控制转速，驱动Q1～Q6的MOSFET输出，从而控制三相桥的导通与关断。
电机控制部分代码包括5个模块：bldc.c、adc.c、pwm．c、hsensor.c、timerl.c。头文件bldc.h用于设置无刷直流电机功率电感器控制的相关参数(如电机电流和转速设定等)。使用Keil’s uVision3调试开发环境自带的标准启动代码库配置LPC2141芯片，设置CCLK=PCLK=60 MHz。结语
本文使用LPC2141微控制器设计了一款无刷直流电机控制系统，代码精简，控制可靠。经过长期测试证明，系统相关器件的选型设计是稳定的。从芯片设计和系统低成本设计上，该系统具有电感生产厂家一定的应用推广价值。基于dsPIC30F6014数字信号控制器的CAN节点设计引言CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式，CAN-b
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