基于TMS320LF2407A直流电机闭环调速控制系统的设计

摘要：针对某型直流电机调速系统的要求，采用TMS320LF2407A和AT89C51设计一种双核直流电机闭环调速控制系统。TMS320LF2407A采集和调节电机转速信号，AT89C51输入给定转速并显示电机转速。给出系统硬件原理框图和程序流程。试验结果表明该控制系统具有动态响应快、控制精度高、实时显示、数据存储等优点。
关键词：TMS320LF2407A；AT89C51；闭环调速；实时显示；数据存储

直流电动机以其良好的线性调速特性、简单的控制性能、高质高效平滑运转特性，一直在速度和位置控制方面处于主导地位，尤其是调速性能其他电动机无法比拟的。目前采用全控型电力电子器件进行脉宽调制(PWM)控制方式已成为直流电动机数字控制的基础。由于DSP具有运算速度高，死区时间的PWM输出，实现诸如模糊控制等复杂算法，外围硬件少等优点，因此广泛用于电机数字控制。这里采用MS320LF2407A型DSP和AT89C5l单片机为核心设计一种针对直流电机的全数字调速控制系统。

1 TMS320LF2407A简介
图1为TMS320LF2407A内部基本结构框图，该器件采用先进的哈佛结构，流水线作业，在30 MHz的内部时钟频率下，指令周期仅33 ns。由于其内部具有硬件乘法器，一个周期内即可完成16x16的算法，仅需33 ns。该器件内部具有时钟锁相环电路，可通过软件编程设置内部所需高频。

TMS320LF2407A内部存储器中包含DRAM和SRAM两大类。其中，DRAM分为3个RAM块B0、Bl、B2，容量依次为256字、256字、32字。这些RAM都允许在1个指令周期内访问2次，因此数据处理能力显著增加。同时，B0块还可通过程序配置为数据存储器或程序存储器区。若配置为程序存储器区则可在上电时将浮点算法子程序或数据表由外部慢速EPROM装入该空间区，以缓解高速处理器与慢速外设间的矛盾，从而提高控制系统的动态性。TMS320LF2407A内置采样保持的10位精度、高速MD转换器，转换时间最短为500 ns。此外TMS320LF2407A还具有丰富的、功能强大的中断系统以及常用的I／O接口，这些特性大大简化了调速控制系统时硬件电路设计。

2 系统硬件设计
图2为基于TMS320LF2407A直流电机闭环调速控制系统硬件框图。系统主电路采用交／直，交电压型变换器，功率器件采用智能功率模块IPM，该模块包含由4个：IGBT以及4个与IGBT反并联的续流二极管。控制电路部分由AT89C5l控制单元、TMS320LF2407A控制器、电流检测、转速检测、过压保护、欠压保护、过流保护、液晶显示和键盘输入接口等电路组成。