自动化113班顾惠南报告.doc

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1、运动控制原理课程实践报告课题名称基于ARM控制的交流伺服系统设计学生姓名顾惠南学号年级专业自动化113班指导教师汤清波2014年1月23日目录摘要3第一章、绪论41.1、课题研究背景41.2嵌入式系统研究现状及发展趋势51.3伺服控制系统研究及应用现状6第二章、原理介绍82.1ARM原理简介82.1.1ARM处理器概述82.2伺服电机的控制原理简介9第三章、硬件设计113.1电机及驱动器的选择113.1.1松下A5伺服电机的介绍：113.1.2伺服电机的优点123.2强电与弱电的隔离133.2.1交流电的隔离133.2.2

2、信号类的直流电的隔离（使用光耦817芯片）133.3控制芯片的选择与对比143.3.180c51单片机143.3.2M0143.3.3stm32153.4显示设备的选择与对比163.4.1LCD1604液晶屏163.4.2数码管163.4.3串口液晶屏（优点：串口传输，使用管口少）173.4.4并口液晶屏（优点：传输数据快，带有触屏功能）173.5系统工作流程18第四章软件设计184.1液晶显示184.2触屏的实现214.3光电编码器的使用26总结28附录：29摘要运动控制技术能够快速发展得益于计算机、高速数字处理器、自动

3、控制、网络技术的发展。基于ARM的控制器逐步成为自动化控制领域的主导产品之一。高速、高精度以及具有良好可靠性始终是运动控制技术追求的目标。本文介绍了基于ARM伺服电机控制器的设计。该控制系统采用PHILIPSLPC2114芯片作为控制核心，经D/A转换控制伺服电机驱动器，从而控制伺服电机的转速。该系统通过硬件实现智能控制算法，同时完成任务的合理调度及实时控制。在该系统中设计一种实时性强的自适应在线插值模糊控制器，具有良好的稳定性、较好自适应性、高可靠性、快速性、高的跟踪精度。本文实现运动控制技术对高速、高精度的追求目标，设

4、计并实现以微处理器为核心的控制器，改变了传统单片机运算能力和控制功能不足的现状和弱点。可以对电机的转速位移进行智能化，精确化控制。关键词：ARM；伺服电机；D/A数据采集；控制器第一章、绪论1.1、课题研究背景随着科学技术的发展，基于嵌入式技术的控制系统在工业领域得到越来越广泛的应用，并日益起着越来越重要的作用。工业控制技术的进步对伺服控制系统的功能要求越来越复杂化、多样化，某些应用于特殊场合的伺服控制系统既要求实现系统的在线自动控制，又要求能够实现现场数据的存储用于科学分析、总结生产规律，还要有可视化的人机接口界面，以实

5、现人机的友好互动。选择本课题的出发点在于为了解决工程实际问题、满足工程实际应用的需要。位置伺服控制系统与其它伺服控制系统相比较既具有相似性又具有差异性，相似性表现为课题研究所用的技术、理论知识相同或相似，差异性主要表现为系统实现功能不同、使用的场合不同。本文运用电子技术、测控技术、嵌入式技术以及机械设计的相关原理和方法，通过分析嵌入式位置伺服控制系统应用平台的各种工况、控制精度及其它要求，在满足国家工业控制标准的基础上进行控制系统的设计，然后制作原理样机，以达到对二维角位移的精确伺服控制。位置伺服控制系统的功能需求主要包括

6、：具有可视化的人机接口功能、具有数据存储功能、具有对存储数据的搜索功能、系统运行状态实时语音报数功能、具有多种定位调节方式功能、采集数据的液晶实时显示等功能。由于本项研究所形成的系统具有良好的经济性、高度的系统稳定性、集成性、灵活而快捷的多种控制方式，将使课题研究的嵌入式位置伺服控制系统具有良好的应用前景。本文讨论了一种基于ARM微处理器的交流伺服电机控制器设计。我们这儿的伺服电机选择交流伺服电机，交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高

7、转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。1.2嵌入式系统研究现状及发展趋势嵌入式应用系统早已走进了我们的日常生活，在消费电子、航空航天、汽车电子、医疗保健、网络通信、工业控制等各个领域已经得到了广泛应用，它正在以各种不同的形式悄悄地影响着、改变着人们的生产、生活方式。嵌入式系统最大的特点是系统功能目标明确，所用的软硬件资源与系统任务相比，性价比非常高，不会出现软硬件资源的冗余，也正是基于此，导致嵌入式系统外观和形式各异。但是通过分析和研究嵌入式系统内部结构形式发现，一个嵌入式系统一般都由嵌入式计

8、算机系统和执行机构组成。其中嵌入式计算机是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。执行机构也称控制对象，它可以接收嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。根据执行任务的不同，执行机构可以分为功能单一型和复杂型。简单的如手机的来电震动，复杂的如嫦娥一号位置定位调节系统等