基于ARM的電動機控制技術(shù)研究

1、基于基于 ARMARM 的電動機控制技術(shù)研究的電動機控制技術(shù)研究11目目 錄錄目 錄.1摘 要.2引 言.3第一章 電動機技術(shù)基礎(chǔ).41.1 電動機的發(fā)展與分類 .41.1.1 發(fā)展歷程.41.1.2 電動機的種類.41.2 電動機的結(jié)構(gòu)及原理 .71.2.1 直流電機的結(jié)構(gòu)及工作原理.71.2.2 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理 .81.3 三相異步電動機的調(diào)速方法及特點.9第二章 ARM 技術(shù)基礎(chǔ) .132.1 ARM 的發(fā)展及處理器分類 .132.1.1 ARM 簡介 .132.1.2 ARM 在電動機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 .152.1.3 ARM 處理器的分類 .162.2 ARM 集成開

2、發(fā)環(huán)境 .16第三章 電動機驅(qū)動控制系統(tǒng).183.1 電動機控制系統(tǒng)驅(qū)動器主電路的構(gòu)成 .183.1.1 交-直部分.183.1.2 直-交部分.193.2 PWM 調(diào)試方法與技術(shù) .21第四章 基于 ARM 的電動機的控制系統(tǒng).224.1 步進電動機的驅(qū)動控制電路設(shè)計 .224.2 基于 ARM 的直流電動機的調(diào)速系統(tǒng).264.2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計 .264.2.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計.27第五章 全文總結(jié).30致謝.31參考文獻.3222摘摘 要要摘要：通過在公司的實習(xí)，對機械的深層次了解，認(rèn)識到電動機在工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位。作為工業(yè)動力的基礎(chǔ)，電動機的控制顯得至關(guān)重要，對機械的性能優(yōu)化、生產(chǎn)

3、率的提高等起著很大的作用，基于 ARM 這種嵌入式芯片的電動機控制越來越顯示出其強有力的發(fā)展態(tài)勢，在國內(nèi)外都已被廣泛的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。在此基礎(chǔ)上簡單的對 ARM 的電動機控制做了簡單分析與研究，主要簡單的闡述了電動機的發(fā)展，工作原理以及 ARM 在電動機中的控制應(yīng)用。關(guān)鍵詞：ARM、電動機控制、機械A(chǔ)bstract: through the internship, in the company of deep understanding of mechanical, realize motor in the important position of industrial productio

4、n. As the foundation, motor power industry control is critical for mechanical performance, productivity improvement, etc, and optimize plays a big role, based on the ARM of the embedded chip and motor control showed its powerful development situation at home and abroad, has been widely applied to in

5、dustrial production. On the basis of the ARM of the simple electric motor control to a simple analysis and research, mainly simple describes the development of motor, working principle and application of motor control in the ARM.Keywords: the ARM, motor control and machinery33引引 言言現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，電動機廣泛應(yīng)用于機械

6、、化工、冶金、紡織、軍工等重要行業(yè)，可以說大多數(shù)生產(chǎn)機械都要采用電力拖動，因此有效的控制電動機，提高其性能，具有十分重要的現(xiàn)實意義。從 1991 年 ARM 公司成立于英國Cambridge 以來，ARM 技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各方面，基于 ARM 的電動機控制系統(tǒng)已經(jīng)成在各種高精度場合開始研究和應(yīng)用，展現(xiàn)出強大的優(yōu)勢和良好的前景。在公司的實習(xí)學(xué)習(xí)中認(rèn)識到了這種技術(shù)的廣闊前景，國外已廣泛的開發(fā)應(yīng)用，國內(nèi)雖然已經(jīng)重視起來，但是發(fā)展很不平衡。在南方經(jīng)濟基礎(chǔ)良好的地方已經(jīng)得到應(yīng)用，其他地區(qū)卻發(fā)展部夠好，工業(yè)的發(fā)展要求必須加快技術(shù)的進步。對于基于 ARM 的電動機控制技術(shù)，本文在對這種技術(shù)有所認(rèn)

7、識的基礎(chǔ)上進行了簡單的研究。主要講了電動機的應(yīng)用，ARM 的發(fā)展,用 ARM 來控制電動機，更好利用電動機為工業(yè)服務(wù)?；?ARM 的電動機控制只是電動機控制系統(tǒng)的一個方面，在自己本專業(yè)所學(xué)知識與實習(xí)所接觸了解的一點知識范圍內(nèi)簡單的淺述。其他，電動機還有基于 PLC、單片機等控制系統(tǒng)，在工業(yè)生產(chǎn)中也得到廣泛的應(yīng)用，本文就不做闡述。44第一章第一章 電動機技術(shù)基礎(chǔ)電動機技術(shù)基礎(chǔ)1.1 電動機的發(fā)展與分類電動機的發(fā)展與分類1.1.1 發(fā)展歷程發(fā)展歷程電動機的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進步是相輔相成的，1831 年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁反應(yīng)定律，從此以后，各種類型的電動機不斷被發(fā)明并廣泛應(yīng)用于我們的生產(chǎn)和生活中，同

8、時也加速了人類社會工業(yè)化的進程與技術(shù)的進步。進入 20 世紀(jì)以后，隨著新型電磁材料的不斷發(fā)展以及其他科學(xué)與技術(shù)的進步，人們在降低電動機生產(chǎn)工藝等方面進行了大量的工作，推動著電動機向大功率、高功率密度、低噪音、無電磁干擾和高效率、高可靠性綠色電動機和環(huán)保電動機的方向發(fā)展，而且交流電動機取代直流電動機也成為必然趨勢。到目前為止，電動機的種類和功能已經(jīng)相當(dāng)?shù)呢S富，并朝著高性能、智能化、微型化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。國內(nèi)電動機制造業(yè)也經(jīng)歷了一個從無到有、不斷壯大的發(fā)展過程。建國以來，通過廣大工程技師人員的不懈努力，在非常落后的基礎(chǔ)上，逐步建立起較為完善的電動機制造體系。取得了舉世矚目的成就，為工業(yè)的發(fā)展和

9、人民的生活水平提高做出了巨大的貢獻。1.1.2 電動機的種類電動機的種類1按工作電源分類：根據(jù)電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。2按結(jié)構(gòu)及工作原理分類：電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為直流電動機，異步電動機和同步電動機。同步電動機還可分為永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。異步電動機可分為感應(yīng)電動機和交流換向器電動機。感應(yīng)電動機又分為三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機等。交55流換向器電動機又分為單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。直流電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動機和有刷直流電動機。有刷直流

10、電動機可分為永磁直流電動機和電磁直流電動機。電磁直流電動機又分為串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復(fù)勵直流電動機。永磁直流電動機又分為稀土永磁直流電動機、鐵氧體永磁直流電動機和鋁鎳鈷永磁直流電動機。3按起動與運行方式分類：電動機按起動與運行方式可分為電容起動式單相異步電動機、電容運轉(zhuǎn)式單相異步電動機、電容起動運轉(zhuǎn)式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。4按用途分類：電動機按用途可分為驅(qū)動用電動機和控制用電動機。驅(qū)動用電動機又分為電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具）用電動機、家電（包括洗衣機、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風(fēng)

11、、電動剃須刀等）用電動機及其它通用小型機械設(shè)備（包括各種小型機床、小型機械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機。控制用電動機又分為步進電動機和伺服電動機等。5按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類：電動機按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動機（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動機）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動機） 。6按運轉(zhuǎn)速度分類：電動機按運轉(zhuǎn)速度可分為高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調(diào)速電動機。低速電動機又分為齒輪減速電動機、電磁減速電動機、力矩電動機和爪極同步電動機等。調(diào)速電動機除可分為有級恒速電動機、無級恒速電動機、有級變速電動機和無極變速電動機外，還可分為電磁調(diào)速電動機、直流調(diào)速電動機、PWM變頻調(diào)速電

12、動機和開關(guān)磁阻調(diào)速電動機。按基本結(jié)構(gòu)和工作原理分類，電動機課分為四大類：直流電動機、變壓器、感應(yīng)電動機、同步電動機等。具體的電動機主要種類：1. 直流電動機66他勵直流電動機串勵直流電動機并勵直流電動機復(fù)勵直流電動機2. 交流電動機感應(yīng)電動機 三相籠型異步電動機 三相繞線式感應(yīng)異步電動機 單相異步電動機同步電動機 三相同步電動機 單相同步電動機3. 控制電機伺服電動機力矩電動機直線電動機步進電動機測速電動機自整電動機旋轉(zhuǎn)變壓器我國的電機類型代號采用漢語拼音字母來表示各種不同類型的電機，如表1.1 所示。序號電機類型代號1異步電動機Y2同步電動機T3同步發(fā)電機TF4直流電動機Z5直流發(fā)電機ZF6

13、測功機C777交流換向器電動機H8潛水電動機Q9紡織用電機F1.2 電動機的結(jié)構(gòu)及原理電動機的結(jié)構(gòu)及原理1.2.1 直流電機的結(jié)構(gòu)及工作原理直流電機的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)：直流電機根據(jù)用途不同和功率不同，其結(jié)構(gòu)形式也各有不同。因此，在生產(chǎn)、生活現(xiàn)實中使用著各種結(jié)構(gòu)形式的直流電機。但不管其結(jié)構(gòu)形式如何變化，從原理上講它都是有一些基部件組成。圖 1-1 和圖 1-2 分別為直流電機的結(jié)構(gòu)示意圖和剖面圖。圖 1-1 直流電機結(jié)構(gòu)圖88圖 1-2 直流電機剖面總體上說，直流電機由定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分）兩大部分所組成。定子的作用是用來產(chǎn)生磁場和作電機本身的機械支撐。它包括主磁極、換向極、機座、

14、端蓋、軸承等，靜止的電刷裝置也固定在定子上。轉(zhuǎn)子上用來感應(yīng)電勢和通過電流從而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的部分稱為電樞，它包括電樞鐵芯和電樞繞組。電樞鐵芯固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸兩端分別裝有換向器和風(fēng)扇等。 圖 1-3 直流電動機的工作原理直流電動機的原理 :圖 1-3 所示為直流電動機工作原理模型。電機部分與發(fā)電機相同，只是把外電路中的負(fù)載電阻換成直流電源，電樞不是由原動機驅(qū)動，而是連接一機械負(fù)載。在電刷 A、B 兩端接上直流電源 U，電刷 A 接至電源的正極，電刷 B 接至電源的負(fù)極。則線圈中有電流流過，其方向如圖 1-3 中箭頭所示。我們知道，位于磁場中的載流導(dǎo)體必將受到電磁力的作用，至于電磁力的方向可用左手

15、定則確定。這一電磁力形成了作用于電樞鐵芯的電磁轉(zhuǎn)矩。由圖可見，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時針的。電動機的電樞在此轉(zhuǎn)矩的作用下，將逆時針方向旋轉(zhuǎn)，從而拖動與電機軸相聯(lián)的負(fù)載機械運轉(zhuǎn)，成為一臺直流電動機。1.2.2 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)：三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件，如圖 1-4 所示。991軸承；2前端蓋；3轉(zhuǎn)軸；4接線盒；5吊環(huán)；6定子鐵心；7轉(zhuǎn)子；8定子繞組；9機座；10后端蓋；11風(fēng)罩；圖 1-4 封閉式三相

16、籠型異步電動機結(jié)構(gòu)圖工作原理：三相交流電通入定子繞組后，便形成了一個旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速n1=60f/p 旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線被轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有電流流過。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場按順時針方向旋轉(zhuǎn)，且某時刻為上為北極 N 下為南極 S，如圖 1-5 所示。根據(jù)右手定則，在上半部轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電動勢和電流方向由里向外，用表示；在下半部則由外向里，用表示。圖 1-5 三相電動機的轉(zhuǎn)動原理1.3 三相異步電動機的調(diào)速方法及特點三相異步電動機的調(diào)速方法及特點三相異步電動機轉(zhuǎn)速公式為：n=60f/p(1-s)從上式可見，改變供電頻率f、電動機的極對數(shù) p 及轉(zhuǎn)差

17、率 s 均可太到改變轉(zhuǎn)速的目的。從調(diào)速的本質(zhì)來看，不同的調(diào)速方式無非是改變交流電動機的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)兩種。不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法有：10101)繞線式電動機的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速;2)斬波調(diào)速;3)串級調(diào)速以及應(yīng)用電磁轉(zhuǎn)差離合器;4)液力偶合器;5)油膜離合器等調(diào)速。不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法在生產(chǎn)機械中廣泛使用。改變同步轉(zhuǎn)速的有改變定子極對數(shù)的多速電動機，改變定子電壓、頻率的變頻調(diào)速有能無換向電動機調(diào)速等。從調(diào)速時的能耗觀點來看，有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：高效調(diào)速指時轉(zhuǎn)差率不變，因此無轉(zhuǎn)差損耗，如多速電動機、變頻調(diào)速以及能將轉(zhuǎn)差損耗回收的調(diào)速方法(如串級調(diào)速等)。有轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方

18、法屬低效調(diào)速，如轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法，能量就損耗在轉(zhuǎn)子回路中；電磁離合器的調(diào)速方法，能量損耗在離合器線圈中；液力偶合器調(diào)速，能量損耗在液力偶合器的油中。一般來說轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速范圍擴大而增加，如果調(diào)速范圍不大，能量損耗是很小的。（1）變極對數(shù)調(diào)速方法：這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動機定子極對數(shù)達到調(diào)速目的。本方法適用于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機械，如金屬切削機床、升降機、起重設(shè)備、風(fēng)機、水泵等。特點如下：1、具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良好；2、無轉(zhuǎn)差損耗，效率高；3、接線簡單、控制方便、價格低；4、有級調(diào)速，級差較大，不能獲得平滑調(diào)速；5、可以與調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用，

19、獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。（2）變頻調(diào)速方法：變頻調(diào)速是改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流-直流-交流變頻器和交流-交流變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使用交-直-交變頻器。本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場合。其特點：1、效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗；2、應(yīng)用范圍廣，可用于籠型異步電動機；3、調(diào)速范圍大，特性硬，精度高；4、技術(shù)復(fù)雜，造價高，維護檢修困難。（3）串級調(diào)速方法：串級調(diào)速是指繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的1111附加電勢來改變電動機的轉(zhuǎn)差，達到調(diào)速的目的。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢所吸收，

20、再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用。根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式，串級調(diào)速可分為電機串級調(diào)速、機械串級調(diào)速及晶閘管串級調(diào)速形式，多采用晶閘管串級調(diào)速。本方法適合于風(fēng)機、水泵及軋鋼機、礦井提升機、擠壓機上使用。其特點為：1、可將調(diào)速過程中的轉(zhuǎn)差損耗回饋到電網(wǎng)或生產(chǎn)機械上，效率較高；2、裝置容量與調(diào)速范圍成正比，投資省，適用于調(diào)速范圍在額定轉(zhuǎn)速 70%-90%的生產(chǎn)機械上；3、調(diào)速裝置故障時可以切換至全速運行，避免停產(chǎn)；4、晶閘管串級調(diào)速功率因數(shù)偏低，諧波影響較大。（4）繞線式電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法：繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動機的轉(zhuǎn)差率加大，電動機在較低的

21、轉(zhuǎn)速下運行。串入的電阻越大，電動機的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級調(diào)速，機械特性較軟。（5）定子調(diào)壓調(diào)速方法 ：改變電動機的定子電壓時，可以得到一組不同的機械特性曲線，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。由于電動機的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動機難以應(yīng)用。為了擴大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動機，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動機，或者在繞線式電動機上串聯(lián)頻敏電阻。為了擴大穩(wěn)定運行范圍，當(dāng)調(diào)速在 2：1 以上的場合應(yīng)采用反饋控制以達到自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速目的。調(diào)壓調(diào)速的主要裝置是一個能提供電壓變化的電源，目前常用的調(diào)

22、壓方式有串聯(lián)飽和電抗器、自耦變壓器以及晶閘管調(diào)壓等幾種。晶閘管調(diào)壓方式為最佳。調(diào)壓調(diào)速一般適用于 100KW 以下的生產(chǎn)機械。調(diào)壓調(diào)速的特點：1、調(diào)壓調(diào)速線路簡單，易實現(xiàn)自動控制；2、調(diào)壓過程中轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱形式消耗在轉(zhuǎn)子電阻中，效率較低。（6）電磁調(diào)速電動機調(diào)速方法：電磁調(diào)速電動機由籠型電動機、電磁轉(zhuǎn)差離合器和直流勵磁電源(控制器)三部分組成。直流勵磁電源功率較小，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導(dǎo)通角，可以改變勵磁電流的大小。電磁轉(zhuǎn)差離合器由電樞、磁極和勵磁繞組三部分組成。電樞和后者沒有機械聯(lián)系，都能自由轉(zhuǎn)動。電樞與電動機轉(zhuǎn)子同軸聯(lián)接稱主動部分，由電動1212機帶動；磁極

23、用聯(lián)軸節(jié)與負(fù)載軸對接稱從動部分。當(dāng)電樞與磁極均為靜止時，如勵磁繞組通以直流，則沿氣隙圓周表面將形成若干對 N、S 極性交替的磁極，其磁通經(jīng)過電樞。當(dāng)電樞隨拖動電動機旋轉(zhuǎn)時，由于電樞與磁極間相對運動，因而使電樞感應(yīng)產(chǎn)生渦流，此渦流與磁通相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動有磁極的轉(zhuǎn)子按同一方向旋轉(zhuǎn)，但其轉(zhuǎn)速恒低于電樞的轉(zhuǎn)速 N1，這是一種轉(zhuǎn)差調(diào)速方式，變動轉(zhuǎn)差離合器的直流勵磁電流，便可改變離合器的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。本方法適用于中、小功率，要求平滑動、短時低速運行的生產(chǎn)機械。電磁調(diào)速電動機的調(diào)速特點：1、裝置結(jié)構(gòu)及控制線路簡單、運行可靠、維修方便；2、調(diào)速平滑、無級調(diào)速；3、對電網(wǎng)無諧影響；4、速度失大、效率低。

24、（7）液力耦合器調(diào)速方法 ：液力耦合器是一種液力傳動裝置，一般由泵輪和渦輪組成，它們統(tǒng)稱工作輪，放在密封殼體中。殼中充入一定量的工作液體，當(dāng)泵輪在原動機帶動下旋轉(zhuǎn)時，處于其中的液體受葉片推動而旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進入渦輪時，就在同一轉(zhuǎn)向上給渦輪葉片以推力，使其帶動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)。液力耦合器的動力轉(zhuǎn)輸能力與殼內(nèi)相對充液量的大小是一致的。在工作過程中，改變充液率就可以改變耦合器的渦輪轉(zhuǎn)速，作到無級調(diào)速。本方法適用于風(fēng)機、水泵的調(diào)速。 其特點為：1、功率適應(yīng)范圍大，可滿足從幾十千瓦至數(shù)千千瓦不同功率的需要；2、結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，使用及維修方便，且造價低；3、尺寸小，能容大；4、控制調(diào)節(jié)方

25、便，容易實現(xiàn)自動控制。1313第二章第二章 ARM 技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)2.1 ARM 的發(fā)展及處理器分類的發(fā)展及處理器分類2.1.1 ARM 簡介簡介ARM（Advanced RISC Machines），是一個公司名字，也是一種處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)名字。圖 2-11991 年 ARM 公司成立于英國 Cambridge，主要銷售晶片設(shè)計技術(shù)的授權(quán)。目前，采用 ARM 技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)（IP）核的微處理器，即我們通常說的 ARM 微處理器，已遍及工業(yè)控制、消費類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場，基于 ARM 技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了 32 位 RISC 微處理器

26、75%以上的市場份額，ARM 技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各方面。1414圖 2-2ARM 公司是專門從事基于 RISC 技術(shù)晶片設(shè)計開發(fā)的公司，作為知識產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事晶片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的晶片，世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商（RFID 射頻快報注：如PHILIPS、TI、Intel、BroadCom、ATMEL 等）從 ARM 公司購買其設(shè)計的 ARM 微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐罚瑥亩纬勺约旱腁RM 微處理器晶片進入市場。目前，全世界有幾十家大的半導(dǎo)體公司都使用 ARM公司的授權(quán)，因此既使得 ARM 技術(shù)獲得更多的第三方工具、制造、軟

27、件的支持，又使整個系統(tǒng)成本降低，使產(chǎn)品更容易進入市場被消費者所接受，更具有競爭力。圖 2-3ARM 的應(yīng)用領(lǐng)域：（1）工業(yè)控制領(lǐng)域：作為 32 的 RISC 架構(gòu)，基于 ARM 核的微控制器芯片不1515但占據(jù)了高端微控制器市場的大部分市場份額，同時也逐漸向低端微控制器應(yīng)用領(lǐng)域擴展，ARM 微控制器的低功耗、高性價比，向傳統(tǒng)的 8 位/16 位微控制器提出了挑戰(zhàn)。（2）無線通訊領(lǐng)域：目前已有超過 85%的無線通訊設(shè)備采用了 ARM 技術(shù)，ARM 以其高性能和低成本，在該領(lǐng)域的地位日益鞏固。（3）消費類電子產(chǎn)品：ARM 技術(shù)在目前流行的數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機頂盒和游戲機中得到廣泛采用。（4）成像

28、和安全產(chǎn)品：現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機和打印機中絕大部分采用 ARM技術(shù)。手機中的 32 位 SIM 智能卡也采用了 ARM 技術(shù)。圖 2-42.1.2 ARM 在電動機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用在電動機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用基于 ARM 的電動機控制系統(tǒng)已經(jīng)成在各種高精度場合開始研究和應(yīng)用，展現(xiàn)出強大的優(yōu)勢和良好的前景。（1）基于 ARM 微處理器的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)不斷的向著高精度、高速、高效、智能化、開放性、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化發(fā)展。（2）基于 ARM 微處理器的嵌入式機器人控制系統(tǒng)中，機器人的運動控制、運動軌跡規(guī)劃、各種傳感器信息的處理和執(zhí)行電動機的控制，均可由核心 ARM處理器來實現(xiàn)。（3）基于 ARM 微處理器的高

29、品質(zhì)嵌入式變頻器。采用嵌入式系來設(shè)計和實現(xiàn)高品質(zhì)變頻器，使得變頻器可靠性高、性能好、實時性好。高性價比的 ARM 處理芯片正日益受到廣大研究人員和產(chǎn)品開發(fā)商的青睞，1616器應(yīng)用越來越廣，為微處理器的發(fā)展鋪下新的道路。2.1.3 ARM 處理器的分類處理器的分類ARM 目前包括ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、ARM11、SecurCore、MPCore、Intel Xscale/Strong ARM 和最新的 Cortex 處理器系列。（1）ARM7 系列微處理器包括 ARM720T、ARM7ES-S、ARM7TDMI 和 ARM7TDMI-S，目前最常用的是 ARM7TDM1。

30、T 代表支持 Thumble 指令集，D 代表支持片上調(diào)試，M 代表內(nèi)嵌硬件乘法器，I 代表支持片上斷點和調(diào)試點。（2）ARM9 系列微處理器包括：ARM9T、ARM922T 和 ARM940T。（3）ARM9E 系列微處理器包含 ARM26EJ-S、arm946E-S 和 ARM966E-S。（4）ARM10E 系列微處理器包含 ARM1020E、ARM1022E 和 ARM1026EJ-S。（5）ARM11 微處理器系列包含 ARM1136J（F）-S、ARM1156T（F）-S 和ARM1176JZ(F)-S。ARM1156T（F）-S 和 ARM1176JZ(F)-S 是首批含有 AR

31、MThumb-2 內(nèi)核技術(shù)的產(chǎn)品。（6）SecurCore 微處理器系列包含 SecurCore SC100、SecurCore SC110、SecurCore SC200 和 SecurCore SC210 等。（7）MPC ore 系列。MPC ore 支持四路緩存的協(xié)同式對稱多任務(wù)處理、四路非對稱處理或以上兩種混合的模式。(8)Intel Xscale/Strong ARM 微處理器系列。Strong ARM 處理器是采用ARM 體系結(jié)構(gòu)高度集成的 32 位 RISC 微處理器。主要有 SA-1、SA-110、SA-1100、SA-1110 和 IXSP1200 等類型。(9)Corte

32、x 處理器系列，目前主要有 Cortex-A8、Cortex-M3、 Corte-R4和 Corte-R4F 等。2.2 ARM 集成開發(fā)環(huán)境集成開發(fā)環(huán)境在 ARM 系統(tǒng)開發(fā)的軟件流程中，首先是軟件設(shè)計，然后由鏈接器連接后生成與目標(biāo)系統(tǒng)存儲器地址相關(guān)的可執(zhí)行映像。1717圖 2-5 ARM 的一般開發(fā)流程ARM ADS 集成開發(fā)壞境如圖所示。ADS 中國一個重要的工具就是 Code Warrior，Code Warrior 提供了項目管理功能，并為編譯器提供了一個集成壞境，對應(yīng)實現(xiàn)編譯器、匯編器和鏈接器的功能。除此之外，ARM 還提供了 ARM擴展調(diào)試器 AXD。在 AXD 中定義了一個接口

33、RDI,ARM 支持所有的調(diào)試方法。1818第三章第三章 電動機驅(qū)動控制系統(tǒng)電動機驅(qū)動控制系統(tǒng)3.1 電動機控制系統(tǒng)驅(qū)動器主電路的構(gòu)成電動機控制系統(tǒng)驅(qū)動器主電路的構(gòu)成如圖 31 所示，電動機控制系統(tǒng)主電路按功能可稱為功率主回路。圖 31 電動機控制系統(tǒng)主電路功率主回路是進行能量轉(zhuǎn)換、驅(qū)動伺服電動機工作的強電電路，主要由整流電路、中間直流電路和逆變器三個部分組成，如圖 31 所示。3.1.1 交交-直部分直部分(1)整流電路。采用二極管不可控整流橋?qū)蜗嘟涣麟娬鳛楣潭ǖ闹绷麟?，功率主回路電路如圖 32 所示。整流電路因變頻輸出功率大小不同而異，小功率的，輸人電壓多采用單相 220V，整流電路為

34、單相全波整流橋；功率較大的，一般采用三相 380V 電源，整流電路為三相橋式全波整流電路。圖 32 功率主回路電路1919設(shè)電源電壓鞏為 220V，則經(jīng)過整流后的平均直流電壓的大小是：Ud=09，=198V。(2)濾波電容 C， 。整流電路輸出的整流電壓是脈動的直流電壓，必須加以濾波，這要通過濾波電容來實現(xiàn)。濾波電容 c，的作用是：除了穩(wěn)壓和濾除整流后的電壓紋波外，還在整流電路和逆變電路之間起去耦作用，以消除相互干擾，為感性負(fù)載的電動機提供必要的無功功率。因此，中間直流電路電容的容量必須較大，起儲能作用，所以該電容器又稱為儲能電容器。另外，50k12 的電阻在系統(tǒng)停止時為電容提供放電回路。(3

35、)限流電阻 Rl，與開關(guān) Sl。由于儲能電容大，加之在接入電源時電容器兩端的電壓為零，故當(dāng)變頻器剛合上電源的瞬間，濾波電容器 C。的充電電流很大，過大的沖擊電流將可能使整流橋的二極管損壞。為了保護整流橋，在變頻器剛接通電源的一段時間里，在電路內(nèi)串入限流電阻，作用是將電容器 C，的充電電流限制在允許的范圍內(nèi)。開關(guān) s。的功能是：當(dāng) CF 充電到一定程度時，令 Sl 接通，將 R0 短路掉。3.1.2 直直-交部分交部分(1)逆變橋。采用六單元的 IGBT 模塊來組成三相逆變橋，它把二極管整流橋整流后的直流電再“逆變”成頻率和幅值都可調(diào)的交流電，這是實現(xiàn)變頻的執(zhí)行環(huán)節(jié)，是整個主電路的核心部分。當(dāng)前

36、常采用的逆變管有絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、大功率晶體管(GTR)、可關(guān)斷晶閘管(GTO)以及大功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)等。(2)續(xù)流二極管。在 IGBT 模塊中，與每個逆變管反并接的續(xù)流二極管VD7VDl2 的主要功能是為無功電流返回直流電源提供通道；在逆變器工作的過程中，同一橋臂的兩個逆變管處于不停地交替導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài)。在交替導(dǎo)通和關(guān)斷的換相過程中，也不時地需要 VD7-VDl2 續(xù)流二極管提供通路。另外，在逆變器兩個橋臂的下端各有一個電阻，此電阻是用來檢測相電流的電阻傳感器，考慮到電阻的損耗以及采樣檢測值大小的問題，我們通常取該電阻為40m11。功率主回路是一“交一直一交”變

37、頻器，將工頻電源(220V、50Hz)通過整流橋臂整流為固定的直流電壓，然后利用由 IGBT 模塊組成的具有正弦波脈寬2020調(diào)制功能的三相橋式逆變器，通過 PWM 信號的控制，將直流電逆變成頻率和電壓可變的交流電。(3)吸收電路。功率電路中的各功率開關(guān)器件之間以及它們和其他器件之間的連接是通過導(dǎo)線來實現(xiàn)的，因此在整個功率電路中不可避免地存在著連接導(dǎo)線而引起的寄生電感。以圖 33 所示電路為例說明浪涌電壓的產(chǎn)生。Lp 為引線寄生電感，VTl 正常導(dǎo)通工作時流過負(fù)載電流 Id。現(xiàn)將 VTl 關(guān)斷，VTl 恢復(fù)阻斷能力過程中，由于續(xù)流二極管 VD2 有延時導(dǎo)通時間 tDon，同時，主電路中有電感存

38、在，則負(fù)載電流，d 不能突變，在 tD 。時間內(nèi)迫使負(fù)載電流，d 經(jīng) VTl集電極與發(fā)射極間的寄生電容 CcE流通且在 IGBT 上產(chǎn)生關(guān)斷損耗。圖 33 考慮寄生電感時功率模塊等效電路(4)保護電路。一個實際控制系統(tǒng)中，保護電路的設(shè)置是很必要的。完善的保護系統(tǒng)不僅可以延長裝置使用壽命，也使其可靠性大為提高。從實驗情況來看，對控制系統(tǒng)某些參數(shù)(如電壓、電流)實行超限保護，確實能起到保護元件、保護設(shè)備的作用，其效果是很明顯的。1)過電壓保護。過電壓取樣是從直流母線上取樣經(jīng)電阻分壓而得到的。當(dāng)直流母線電壓上升到 l60V 時，泵升電壓吸收電路開始工作(見圖 51)，通過導(dǎo)通 V。由電阻 R3 消耗

39、掉一部分泵升能量。當(dāng)直流母線電壓高于 180V 時，過電壓保護電路輸出過電壓指示，封鎖邏輯狀態(tài)的輸出，同時切斷主回路電源。2)過流保護。過流保護分為兩級保護。第一級過流檢測與保護由驅(qū)動電路完成。采用集成驅(qū)動芯片 EXB840 不僅可以實現(xiàn)門極最優(yōu)驅(qū)動，還可以實現(xiàn)對IGBT 的過流、欠飽和保護。第二級過流檢測與保護通過采用快速響應(yīng)霍爾電流傳感器對直流母線進線與出線電流檢測，和過電流設(shè)定值在比較器輸入端進行比較。21213.2 PWM 調(diào)試方法與技術(shù)調(diào)試方法與技術(shù)脈寬調(diào)制（PWM）是一種斬波控制技術(shù)，在維持開關(guān)周期恒定條件下，通過調(diào)節(jié)功率器件驅(qū)動脈沖的占空比來控制變流器輸出電壓的大小。傳統(tǒng)的對于兩

40、電平逆變器的 PWM 控制技術(shù)，其主要方法是依靠載波和調(diào)制波的比較，得出高于或低于閾值的高低電平，或采用微處理器計算方法得到柵極觸發(fā)脈沖控制信號。常用的控制方法有正弦脈寬調(diào)制 SPWM 方法、準(zhǔn)最優(yōu) PWM 控制方法等。優(yōu)化 PWM 技術(shù)是根據(jù)開關(guān)損耗最小、諧波含量、諧波畸變最小，諧波損耗最小、轉(zhuǎn)矩脈動最小等目標(biāo)函數(shù)，尋求優(yōu)化的 PWM 控制方式。優(yōu)化 PWM 控制在每個周期內(nèi)只有可數(shù)的開關(guān)動作，因此較小的開關(guān)角度變化對諧波含量的影響很大。一般采用微處理器在整個工作頻率的范圍內(nèi)尋優(yōu)，計算出一個周期內(nèi)實現(xiàn)某一特定目標(biāo)所有的開關(guān)角度，因而難以實現(xiàn)實時控制。空問電壓矢量可描述為當(dāng)對電動機定子繞阻施加

41、三相電壓時，三相定子電壓合成為一個在空間旋轉(zhuǎn)的空問電壓矢量，氣隙磁鏈以一定的角速度旋轉(zhuǎn)，氣隙磁鏈運行軌跡為圖形或近似圓形。利用空問電壓矢量來研究 PWM 逆變器的控制，可很好地滿足電動機調(diào)壓調(diào)頻控制的需要。跟蹤型 PWM 控制是根據(jù)控制量采用給定值的不同可分為：電流跟蹤型 PWM控制、電壓跟蹤型 PWM 控制和磁通跟蹤型控制。電流跟蹤型 PWM 控制是利用滯環(huán)比較器原理來實現(xiàn)的。電壓跟蹤型 PWM 控制與電流跟蹤型 PWM 控制的區(qū)別在于，電壓跟蹤型采用滯環(huán)比較器輸出的電壓控制驅(qū)動橋臂上的半導(dǎo)體器件的開通和關(guān)斷。當(dāng)跟蹤給定值為零時，該控制電路產(chǎn)生方波的自激振蕩電路。2222第四章第四章 基于基

42、于 ARM 的電動機的控制系統(tǒng)的電動機的控制系統(tǒng)4.1 步進電動機的驅(qū)動控制電路設(shè)計步進電動機的驅(qū)動控制電路設(shè)計隨著步進電動機應(yīng)用的日益廣泛，其驅(qū)動電路的發(fā)展也相當(dāng)迅速，把驅(qū)動電路集成化是提高電路性能最好的手段之一。目前已經(jīng)有多種步進電動機驅(qū)動集成電路芯片，大多集驅(qū)動與保護于一體，功能豐富、操作簡便。本節(jié)將分別介紹三種基于集成電路芯片的步進電動機驅(qū)動控制線路設(shè)計。 圖 4-1 永磁式步進電動機的結(jié)構(gòu)原理圖4.1.1 兩相永磁式步進電動機的驅(qū)動控制電路永磁式步進電動機的結(jié)構(gòu)如圖 4-1 所示，定子上為二相或多相繞組，轉(zhuǎn)子為一對極或多對極的星形磁鋼，轉(zhuǎn)子磁鋼的極數(shù)與每相定子繞組的極數(shù)相同。圖 4-

43、1 是定子具有二相二對磁極的繞組(AO 和 BO)，轉(zhuǎn)子為二對極的磁鋼。從圖中不難看出,當(dāng)定子繞組按 A-B-(-A)-(-B)-A 的順序輪流通電時，轉(zhuǎn)子將沿順時針的方向，每改變一次通電狀態(tài)就轉(zhuǎn)過 45間角，也就是步距角 45一般說來，在不同的相數(shù)和極數(shù)時，永磁式步進電動機的步距角值為 360/m1p 式中 m1 為相數(shù)；p 為極對數(shù)。A3977 是一種專門用于兩相永磁步進電動機驅(qū)動集成電路，其內(nèi)部集成了步進和直接譯碼接口、正反轉(zhuǎn)控制電路、雙 H 橋驅(qū)動。電流輸出 2.5A，最大輸出功率可接近 90W。它主要的設(shè)計功能包括：自動混合模式電流衰減控制、PWM電流控制、同步整流、低輸出阻抗的 D

44、MOS 電源輸出，全、半、1/4 及 1/8 步進操作、HOME 輸出、休眠模式以及易實現(xiàn)的步進和方向接口等。其應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)簡單，使用及控制方便。2323大多步進電動機驅(qū)動器都需要一些額外的控制線，通過 D/A 轉(zhuǎn)換器為 PWM電流調(diào)節(jié)器設(shè)置參考值以及通過相輸入完成電流極性控制等。許多改進型驅(qū)動器仍然需要一些輸入來調(diào)整 PWM 電流控制模式使其工作在慢、快活或混合衰減模式。這就需要系統(tǒng)的微處理器額外負(fù)擔(dān) 8-12 個需要依靠 D/A 變換處理的輸入端。如果一個系統(tǒng)需要如此多的控制輸入，而且其微處理器還要存儲實現(xiàn)其控制的時序表，這就增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜程度。A3977 可以通過其特有的譯碼器來

45、使這些功能實現(xiàn)簡單化，邏輯圖如 4-2 所示，其最簡單的步進輸入只需“STEP” （步進）和“DIR”(方向)兩條輸入線，輸入有 DMOS 的雙 H 橋完成。通過“STEP”腳簡單的輸入 1 個脈沖就可以使電動機完成 1 次步進，省去了相序表、高頻控制或微處理器負(fù)擔(dān)過重的場合。同時也省去了一些額外的控制線。另外，其內(nèi)部輸出阻抗的 N 溝道功率 DMOS 輸出結(jié)構(gòu)，可以使其輸出達到2.5A、35V。這一結(jié)構(gòu)的另一優(yōu)點是：使它能完成同步整流功能。由于有同步整流，即降低了系統(tǒng)的功耗，又可以在應(yīng)用時省去外加的肖特基二極管。A3977的休眠功能可以使系統(tǒng)不工作時的功耗達到最低。休眠時芯片的大部分內(nèi)部電路

46、，如輸出 DM0s、比較器及電荷泵等都將停止工作。從而在休眠模式時，包括電動機驅(qū)動電流在內(nèi)的總電流消耗在 40IxA 以內(nèi)。此外，內(nèi)部保護電路還有利用磁滯實現(xiàn)的熱停車、低壓關(guān)斷及換流保護等功能。 圖 4-2 A3977 邏輯框圖2424集成電路的主要特點為：(1)額定輸出為：25A， 35V。(2)低輸出阻抗，源端 045Q，接收端 036Q。(3)自動電流衰減檢測并選擇混合、快和慢等電流衰減模式。(4)邏輯電平范圍為 3055V。（5）HOME 輸出。（6）降低功耗的同步整流功能。（7）內(nèi)部低壓關(guān)斷、熱停車電路及環(huán)流保護。表 4.1 A3977 引腳功能說明引腳(A 3977SIPA 397

47、7SED)符 號功能說明1，143，21SENSEI，SENSE2H 橋的電流檢測電阻接人端24HOME預(yù)設(shè)的初始狀態(tài)35DIR電動機方向控制邏輯輸入4，2511，186，401828OUTlA，1B0UT2A2BH 橋的兩對輸出59PFD電流衰減控制6，910，15RC1，RC2H 橋固定截止時間模擬輸入814REFGm 參考輸入12，1319，20MS2，MSl步進控制邏輯輸入1626SR同步整流控制1727RESET復(fù)位輸入1931STEP步進控制2032VREG去耦調(diào)節(jié)2236VCP存儲電容器23，2437，38CPl，CP2電荷泵電容器2641ENABI_。E使能輸入2742SLEE

48、P休眠輸入2525A3977 有兩種封裝：一種是 44 引腳銅標(biāo)塑封（后綴為 ED，A3977SED） ，另一種是 28 引腳帶散熱襯墊的塑封（后綴為 LP，A3977SLP） ，其引腳功能說明見表 4.1。26264.2 基于基于 ARM 的直流電動機的調(diào)速系統(tǒng)的直流電動機的調(diào)速系統(tǒng)4.2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計為了提高系統(tǒng)效率、降低功耗，功放驅(qū)動電路采用基于雙極性 H 橋型脈沖寬調(diào)制方式（PWM）的集成電路芯片 L298N。采用 Samsung 公司的 3C44BOX 作為系統(tǒng)的核心控制芯片，這是基于ARM7TDMI 核的 16/32 為 RISC 處理器，每個定時器可以按照中斷模式

49、或 DMA 模式運行。定時器 0、1、2、3、4 具有 PWM 功能，定時器 5 是一個內(nèi)部定時器。定時器 0 和 1，2 和 3、4 和 5 各分別共享一個 8 位的預(yù)分頻器（Prescaler)，預(yù)分頻值的范圍為 0255，通過寄存器 TCFGO 設(shè)定這三個預(yù)分頻器的值；定時器 0、1、2、3 還各擁有一個具有 5 個不同分頻信號(12、l4、18、116、l32)的時鐘分割器(Dvider)，定時器 4 和 5 則各具有一個包含 4 個分頻信號(12，14，18，l16)的時鐘分割器。這 6個定時器的分割值通過寄存器 TGFG1 設(shè)定。定時器輸入時鐘頻率：MCI。KPrescalerDv

50、ider。其中 MCLK=60MHz 是系統(tǒng)的主頻。480 x 本身就帶有 5 個 PWM 輸出口，直接輸出控制信號到 1298N 即可，無須另加電路。硬件系統(tǒng)原理框圖如圖 4-3 所示。 圖 4-3 基于 ARM 的硬件系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)中選用了工作在中斷模式下的定時器 1 和 2 作為產(chǎn)生 PWM 的定時器。通過編程設(shè)定 I0 口 PE4 和 PE5 作為定時器 1、2 輸出 PWM 的端口，接入1298N 的 EnA 和 EnB 端口，根據(jù)定時器 1、2 輸出的 PWM 頻率分別控制兩個直流2727電動機的轉(zhuǎn)速。PE6 設(shè)定為輸出端口連接 IN1 并通過一反向器連接 IN2，同樣，PE7

51、也設(shè)為輸出端口，接入 IN3 并經(jīng)一個反向器接人 IN4。通過接人反向器，IN1 和 IN2、IN3 和 IN4 就不會同時處于高電平或低電平，即不會因為 IN1 和IN2、IN3 和 IN4 電平相同而使電動機停止轉(zhuǎn)動。電動機的停止操作可以通過調(diào)制脈沖寬度為 0，即占空比為 0 或者關(guān)閉定時器的使能為實現(xiàn)。這樣只需一路信號 PE6 就可控制 IN1 和 IN2 的狀態(tài)，PE7 控制 IN3 和 IN4 的狀態(tài)，從而使系統(tǒng)的控制信號得以減少，在一定程度上簡化了系統(tǒng)。為保證 L298N 動芯片正常工作，還要在 L298N 與直流電動機之間加入四對續(xù)流二極管用以將電動機反向電動勢產(chǎn)生的電流分流道地

52、或電源正極，以免反向電動勢對 L298N 產(chǎn)生損害。4.2.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟件設(shè)計在 S3C44BOX 中，每個定時器具有一個倒計時器，通過定時器時鐘源驅(qū)動16 位倒計時寄存器 TCNTn。定時器起動前，要向定時計數(shù)緩沖區(qū)寄存器（TCNBn）寫入一個初始值，這個值在定時器啟動時在入到倒計時器 TCNTn 中。在定時器的比較緩沖器寄存器（TCMPBn）中同樣也要寫入一初始值，運行時用來載入到比較寄存器 TCMPBn 中與倒計時器 TCNTn 的值相比較。系統(tǒng)起動時，需要通過手動刷新位的方式，將 TCMPBn 和 TCNTBn 這兩個緩沖區(qū)的值載入到TCMPn 和 TCNTn 中。TCM

53、PBn 和 TCNTBn 這兩個緩沖區(qū)的應(yīng)用（即雙緩沖器）使定時器能夠在頻率和占空比同時變化時，仍然產(chǎn)生一個未定的輸出。一般起動定時器的步驟如下：（1）將初始值寫入到 TCMPBn 和 TCNTBn 中。（2）設(shè)置對應(yīng)定時器的自動重載位。（3）設(shè)置對應(yīng)定時器的手動更新位，反相器置為 off 狀態(tài)。（4）設(shè)置對應(yīng)定時器的起動位來起動定時器，同時清除手動更新位。此時定時器 TCNTn 開始倒計數(shù)，當(dāng) TCNTn 具有能與 TCMPn 相同的值時，TOUTn 的邏輯電平由低變高。當(dāng)計數(shù)器 TCNTn 到達 0 時將產(chǎn)生定時器中斷請求，通知 CPU 定時器操作已經(jīng)完成。此時，如果自動重載控制位使能，T

54、CNTBn 的值會自動載入到 TCNTc 寄存器中，并開始下一操作周期。如果通過清除定時器使能位等方法使定時器停止，計數(shù)值將不會自動重載。2828對于一個定時器來說，其時鐘源輸入頻率一般不變，即 TCFG0(定時器預(yù)分頻值)和 TCFGO(定時器分割值)的值設(shè)定后就不需改變。這樣對于 PWM 提供了一個穩(wěn)定的時鐘源。電動機的轉(zhuǎn)速與電動機兩端的電壓成比例，而電動機兩端的電壓與控制波形的占空比成正比，因此電動機的速度與占空比成比例，占空比越大，電動機轉(zhuǎn)得越快。系統(tǒng)中 PWM 脈沖頻率就由 TCNTBn 決定，PWM 脈沖寬度值則由 TCMPBn 的值來決定，而占空比即為 TCMPnTCNTn。如果要使電動機轉(zhuǎn)速下降，即得到一個比較低的 PWM 脈寬輸出值，可以減