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msp430無刷電機控制設計電路
2022-06-20

　　msp43概述 　　MSP430是德州公司新開發(fā)的一類具有16位總線的帶HLASH的單片機，由于其性價比和集成度高，受到廣大技術開發(fā)人員的青睞它采用16位的總線，外設和內存統(tǒng)一編址，尋址范圍可達64K，還可以外擴展存儲器。具有統(tǒng)一的中斷管理，具有豐富的片上外圍模塊，片內有精密硬件乘法器、兩個16位定時器、一個14路的12位的模數轉換器、一個看門狗、6路P口、兩路USART通信端口、一個比較器、一個DCO內部振蕩器和兩個外部時鐘，支持8M的時鐘。由于為HLASH型，則可以在線對單片機進行調試和下載，且JTAG口直接和FET（FLASHEMULATIONTOOL）的相連，不須另外的仿真工具，方便實用，而且，可以在超低功耗模式下工作，對環(huán)境和人體的輻射小測量結果為100mw左右的功耗（電流為14mA左右），可靠性能好，加強電干擾運行不受影響，適應工業(yè)級的運行環(huán)境ll，適合與做手柄之類的自動控制的設備.MSP430系列單片機的主要優(yōu)點就是低功耗，所以在選擇MSP430系列單片機設計系統(tǒng)時，除了要考慮外圍電路的低功耗以外，還要根據系統(tǒng)要求選擇合適的MSP430單片機，但是我們原則是夠用就可以，不提倡資源的浪費。 　　MSP430F149特性 　?、俚碗妷?、超低功耗。工作電壓3.6V~1.8V ，正常工作模式280μA@1MHz，2.2V，待機模式1.6μA，RAM數據保存的掉電模式下0.1μA。五級節(jié)電模式。 　?、诳焖偬K醒，從待機模式下恢復工作，只需要不到6μS時間。 　?、?6位精簡指令集MCU，命令周期125nS。 　?、?2位ADC，具有內部參考電壓源，并且具有采樣、保持、自動掃描等功能。具有12位的模數轉換器可以得到很高的精度，并且省去了使用專門的模數轉換器給設計電路板帶來的麻煩。 　?、?個16位計數器。具有捕獲、門限功能。 　?、蘧哂衅瑑缺容^器。 　?、咧С諭SP（在線系統(tǒng)編程），方便開發(fā)和項目升級。 　?、嘀С中蛄刑?，熔絲位燒寫。方便簡單。 　?、犭p串口 　　⑩支持超小型封裝：64P-QFP、64P-QFN。 　　MSP430F149引腳及功能 　　因為MSP430F149的引腳較多所以在此只將用到的引腳做以下說明。 　　P1.1/TA0--普通數字I/O引腳‘TImer-A，捕獲;CCIO輸入，比較：OUTO輸出。 　　P1.2/TA1--普通數字I/O引腳/TImer-A，捕獲;CCI1輸入，比較：OUT1輸出。 　　P1.3/TA2-普通數字I/O引腳，’TImer-A，捕獲;CCI2輸入，比較：OUT2輸出。 　　P1.4/SMCLK--普通數字I/O引腳/SMCLK信號輸入。 　　P1.5/TA0--普通數字IO引腳/Timer-A，比較：OUTO輸出。 　　P1.6/TA1--普通數字I/O引腳/Timer-A，比較：OUT1輸出。 　　P1.7/TA2-普通數字I/O引腳/Timer-A，比較：OUT2輸出。 　　P2.0/ACLK--普通數字I/O引腳/ACLK輸出。 　　P2.1/TAINCLK--普通數字I/O引腳/Timer-A，吋狆信號TAINCLK 　　P2.2/CAOUT/TAO--普通數字IO引腳/Timer-A：捕荻：CCIOB輸入比較器-A輸出。 　　P2.3/CAOTA1--普通數字I/O引腳Timer-A：比較：OUT1輸出/比較器-A輸出。P2:4/CA1/TA2--普通數字IO引腳/Timer-A：比較：OUT2輸出/比較器-A輸出。P2.5/Rosc一普通數字I/O引腳/定乂DOC杯稱頻率的外部屯阻輸入。P2.6/ADC12CLK--普通數字1O引腳/綾換吋紳-12位ADC。 　　P3.O/SETO--普通數字IO引腳/從岌送使能-USARTO/SPI方式。 　　P3.1S1M00--普通數字I/o引腳從輸入主輸出-USARTOISPI方式。P3.2SOMI0--普通數字I/O引腳從輸出/主輸入-USARTOISPI方式。 　　P33/UCLKO--普通數字I/O引腳外部吋狆輸入-USARTO/UART/SPI方式。 　　P3.4/UTXDO--普通數字I/O引腳/岌送數據輸出-USARTO/UART方式。 　　P3.5/URXDO--普通數字I/O引腳/接收數據輸出-USARTOUART方式。 　　RSTNMI--夏位輸入，非屏蔽中斷輸入端口，或引尋裝載程序后劫（FLASH器件）。 　　XIN--晶體振蕩器XT1的輸入端口，可以達接棕準晶體。 　　XOUT--晶體振蕩器XT1的輸出端口。 　　XT2IN--晶體振蕩器XT2的輸入端口，只能達接棕準晶體。 　　XT2OUT--XT2的輸出端口。 　　Vcc--屯源正端。 　　Vss--屯源灸端。 　　msp430無刷電機控制設計電路 　　1、系統(tǒng)總體功能介紹 　　本設計總體功能如圖4.1所示，以MSP430F149作為控制核心，通過專用驅動芯片LM621連接逆變電路驅動電機工作，按鍵實現(xiàn)加速誠速功能，加速鍵按下一次轉速增加100轉，減速鍵盤按下一次轉速減少100轉，可調范圍在2000轉到4000轉之間，通過渦輪流量計測試實際流量信息反饋到單片機中實現(xiàn)高精度的電機轉速調節(jié)，LCD1602實時顯示流量信息。圖4.2為系統(tǒng)總體軟件流程圖。 　　2、MSP430F149單片機最小系統(tǒng) 　　MSP430F149單片機最小系統(tǒng)由MSP430F149單片機，晶振以及復位電路組成。兩個晶振分別接單片機的XIN1，XOUT1，XIN2xoUT2口，復位電路采用專用復位芯：片SP7085，與單片機RESET口連接，采用SPX1117M3-3.3為單片機供電3.3V。MSP430F149單片機最小系統(tǒng)硬件連接如圖4.3. 　　3、顯示模塊介紹 　　3.1顯示模塊硬件設計 　　本系統(tǒng)采用LCD1602液晶屏顯示，P4口接上拉電阻，LCD1602液晶屏的控制端接在P3口上面，P3.5--P3.7口。 　　3.2顯示模塊軟件設計 　　用LCD顯示一個字符時比較復雜，首先找到顯示屏上某個位置所對應的RAM區(qū)的8個字節(jié)，在有程序分別對這個8個字節(jié)置41”或置*o？，“1”表示點亮，“0”表示 　　不亮，這樣組合起來就能把一個字符點亮。但是有的控制器內部自帶字符發(fā)生器，如LCD1602，顯示一個字符就非常容易了，把控制器的工作設定在文本方式，再根據字符顯示的位置，找到該位置找出顯示RAM所對應的地址，設立光標，在把所需要的字符代碼送上去就可以了。顯示模塊軟件流程圖如圖4.5。 　　4、驅動模塊介紹 　　4.1驅動模塊硬件設計 　　本設計采用電機專用驅動芯片LM621驅動逆變電路實現(xiàn)電機的運行。LM621的HS1，HS2，HS3與霍爾位置傳感器相連，接入位置信號以控制電機的電子換相，引腳11、12、13（灌電流輸出端），引腳14、15、16（抽電流輸出端）分別與逆變電路連接驅動電機，VCC2接+5V電源JINH接單片機P2.7口輸入PWM波，DIR接單片機P2.6口控制轉向，硬件連接圖如圖4.6。 　　4.2PWM控制軟件設計 　　PWM（脈沖寬度調制）是通過控制固定電壓的直流電源開關頻率，改變負載兩端的電壓，從而達到控制要求的一種電壓調整方法。本次設計采用定頻調寬方式MSP430F149本身含有PWM產生模塊，利用MSP430F149單片機的TIMEA的模式7產生PWM波對電機進行調速。根據電機參數設定調速范圍為2000轉~4000轉，每次加速鍵（減速鍵）按下，電機轉速誠少（增加）100轉，調速等級分為20級，經計算，每次占空比改變0.025。 　　5、按鍵模塊介紹 　　5.1按鍵模塊硬件設計 　　本設計采用1*4矩陣鍵盤實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的操作，四按鍵一端分別通過1k的電阻與單片機的P3.0，P3.1，P3.2，P3.3接口連接，另一端通過100k的電阻與+5V電源連接。按鍵模塊連接如圖4.8。 　　5.2按鍵模塊軟件設計 　　本系統(tǒng)使用最簡單的1*4矩陣鍵盤實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的操作。各鍵對應的功能和鍵值加圭4.1 　　各鍵詳細功能如下： 　　BUTTON1：啟動系統(tǒng)。單片機上電初始化后，首先掃描鍵盤，若BUTTON1被按下，則啟動系統(tǒng)，否則將一直掃描鍵盤，此時其他鍵沒有任何功能。BUTTON2和BUTTON4：通過按BUTTON4或BUTTON4，當前位閃爍，此時通過BUTTON2和BUTTON4可對當前位進行+1/-1，若2S內沒有操作，系統(tǒng)自動確認當前輸入值。 　　BUTTON3：正反轉，實現(xiàn)電機機的反轉。按鍵模塊子程序流程圖如圖4.9 　　6、限流電路設計 　　主回路中通過電動機的電流最終是經過電阻R4接地。因此，U=R4IM：其大小正比于電動機的電流IMO而U{同數/模轉換器的輸出電壓UO分別送到LM324運算放大器的兩個輸入端，一旦反饋電壓Uf大于來自數/模轉換器的給定信號Uo，則LM324運算放大器輸出為低電平，通過非門變?yōu)楦唠娖捷斎氲絃M621的引腳17，使輸出關斷，從而截斷了直流無刷電動機定子繞組的所有電流通路，迫使電動機電流下降，一旦電流下降到時Uq小于Uo，則LM324運算放大器輸出回到高電平，通過非門變?yōu)榈碗娖剑覮M621的17腳，LM621正常工作。 　　7、速度反饋電路設計 　　渦輪流量計采用24V直流供電，輸出24V脈沖信號經過電阻分壓變?yōu)?.3V脈沖信號，與單片機P2.5口連接。電路硬件連接見圖4.11。渦輪流量計輸出的電壓脈沖信號與瞬時流量之間的計算公式為Q=3600xfk，通過采集流量反饋信號實現(xiàn)對流量的閉環(huán)精確控制。 閱讀全文

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