LPC2141的无刷直流电机控制系统设计
通过改变加在电机上的电压，可以改变电机的转速。如图4所示，使用PWM输出来控制6个开关三相桥(Q1～Q6)，可以通过改变占空比的PWM信号来调整电机的电压。
3.3电机的反馈
3.3.1 电流测量
电机电流的低成本测量可以在MOSFET与地之间使用电流感应电阻。小电压出现在电流检测电阻上，经过滤波和放大之后，输入到LPC2141的ADC输入端。
电机的电流测量也经常用于保护模式。当电机在堵转位置时，电流会急剧增加。由于电流的异常突变，ADC的数值会达到一个极限，从而将系统关断，切换到保护模式，从而提高系统的安全系数。
3.3.2 RPM转速测量
作为闭环速度控制，实际的电机速率必须实时监测。通过霍尔传感器连接LPC2141的输入引脚，可以很准确地测量电机转速。常用如下2种方法：
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／SSP、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PH20100S 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40 V，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。PH20100S能够处理的最大漏极电流是34.3 A，峰值电流是137 A，采用表面贴装SOT669(LFPAK)封装。
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