电机板说明书

研旭电机扩展板使用手册V1.0

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声明

南京研旭电气科技有限公司保留随时对其产品进行修改、改进和完善的权利，同时也保留在不作任何通告的情况下，终止其任何一款产品的供应和服务的权利。用户在下订单前应获取相关信息的最新版本，并验证这些信息是当前的和完整的。

版权?2009，南京研旭电气科技有限公司

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1.直流电动机的工作原理

定义输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。

本例中，直流电机是两相的，电流从A相流向B相（电流从B相流向A 相），就可以实现电机的顺时针（逆时针）转动。

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2.步进电动机的工作原理

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进机有不同的驱动节拍，下面有一个典型的范例

下面步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反

应式步进电机工作原理示意图。

图1四相步进电机步进示意图

开始时，开关s b接通电源，s a 、s c 、s d断开，b相磁极和转子0、3号齿对齐，

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同时，转子的1、4号齿就和c 、d相

绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和d 、a 相绕组磁极产生错齿。

当开关s c 接通电源，s b 、s a 、s d断开时，由于c 相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和c 相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和a 、b 相绕组产生错齿，2、5号齿就和a 、d 相绕组磁极产生错齿。依次类推，a 、b 、c 、d 四相绕组轮流供电，则转子会沿着a 、b 、c 、d方向转动。

四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。

单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a 、b 、c

所示：

a .单四拍

b .双四拍

c 八拍

图2.步进电机工作时序波形图

本例中，采用的是四相八拍的28B Y J -48步进机。从一个相切换到另外一个相之间的间隔倒数为工作频率。

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3.直流电机的驱动电路(见直流电机部分附图)

直流电机的驱动电流约为几十毫安，使用三极管就可以驱动，由于需要切换转动方向所以A相与B 相的驱动电路是一样的。

它的工作原理是，如果要顺时针转动，即A相通电，B 相接地，则X P WM5置高电平，则X P WM6置低电平，三极管Q 1导通，Q 2截止，相应的，Q 4导通，Q 3截止，那么Mo t o r A与5V导通，Mo t o r B与地导通，对应的转动方向指示灯（D 6、D 7）D 6会点亮，D 7不亮；逆时针则反之，分析同上，不再赘述。

如果在X P WM5加的是P WM 信号，那么直流电机就可以在顺时针时调速。逆时针亦可。

4．步进电机驱动电路(见步进电机部分附图)

步进电机的驱动电路较为简单，只使用了一片U L N 2003A驱动芯片，它可以提供高达500mA的输出电流，5V供电，可以提供7对输入/输出通道。关于此芯片的资料网上很丰富，用户可以很轻松的找到关于它的描述，中英文都有，在此不赘述。

5．关于本电机驱动板的使用说明

本板可以接一个步进电机和一个直流电机，实现D S P 对电机的控制。J P 1端口为控制引脚输入端，J 2为5V与地电源端，J 2-1为+5V ，J 2-6为地，发光二极管D 5为电源指示灯。

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5.1步进机部分

J 3接步进机28B Y J -48，28B Y J -48有5根线，J 3-5，J 3-4，J 3-3，J 3-2，J 3-1依次接+5V ，A相，B相，C相，D相。相应的控制I O口为J P 1-1，J P 1-2，J P 1-3，J P 1-4，这些I O口可以接D S P 上的端口顺序依次为X P WM1，X P WM2，X P WM3，X P WM4。当然，驱动板上I O口也可以由用户自由选择。

注意：驱动板上的26脚插座J P 1不可以使用26脚排线连接，否则可能造成不可预测的后果，建议使用跳线。

5.2直流机部分

J 4端子接直流电机，电机A相或B 相用户自己定义，J P 1-5控制J 4-1，J P 1-6控制J 4-2。可以选择接X P WM5，X P WM6，也可以自由选择。

直流电机部分附图：

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步进电机部分附图：

实验程序（以下实验仅限于至尊板，用户可以根据需要自行选择驱动板与控制板的引脚连接，本实验已在至尊版上运行成功）

引脚连接说明

驱动板接口至尊板接口J P 1—1跳线连接J 5—1J P 1—2跳线连接J 5—2J P 1—3跳线连接J 5—3J P 1—4

跳线连接

J 5—4

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以上连接方式仅限于本示例程序，用户可以根据自己实际需要自行选择连接方式。

#include"DSP2833x_Device.h"#include"DSP2833x_Examples.h"#define StepA_ON GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO0=1//自定义步进机

的四相GPIO 口#define StepA_OFF GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO0=1#define StepB_ON GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO1=1#define StepB_OFF GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO1=1#define StepC_ON

GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO2=1

#define StepC_OFF GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO2=1#define StepD_ON GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO3=1#define StepD_OFF GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO3=1#define DCA_ON GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO4=1

//自定义直

流电机的两相GPIO 口#define DCA_OFF GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO4=1#define DCB_ON

GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO5=1

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#define DCB_OFF GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO5=1

unsigned char sign1=1;

void ConfigtestGpio(void);//配置为普通IO 口输出interrupt void ISRTimer0(void);

//定时器0

interrupt void KEY_ONSHUT(void);//开关选择interrupt void KEY_DECE(void);//减速选择interrupt void KEY_ACCE(void);//加速选择

interrupt void KEY_DIRECT(void);

//转动方向选择

unsigned char sa=1;//步进机四相通电分配顺序

unsigned char direct_st=1,direct_dc=1;//步进机转动方向标志direct_st ，1正向，2反向

//直流机转动方向标志direct_dc ，

1正向，2反向

unsigned char step_speed=0;

//转速等级标志位

float time=20000;//定时器定时时长void main(void){

InitSysCtrl();//初始化InitXintf16Gpio();//DINT;//InitPieCtrl();//

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IER=0x0000;//IFR=0x0000;//InitPieVectTable();//EALLOW;//

PieVectTable.TINT0=&ISRTimer0;//中断函数地址赋给TINT0PieVectTable.XINT5=&KEY_ONSHUT;//按键S4PieVectTable.XINT6=&KEY_ACCE;//按键S5PieVectTable.XINT4=&KEY_DECE;//按键S3PieVectTable.XINT3=&KEY_DIRECT;//按键S2EDIS;//

InitCpuTimers();//

ConfigCpuTimer(&CpuTimer0,150,10000);//定时时间为time StartCpuTimer0();//

//使能CPU 相应的中断允许

//用到的中断对应的PIE 中使能相应的中断允许位PieCtrlRegs.PIECTRL.bit.ENPIE=1;PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7=1;PieCtrlRegs.PIEIER12.bit.INTx1=1;PieCtrlRegs.PIEIER12.bit.INTx2=1;PieCtrlRegs.PIEIER12.bit.INTx3=1;PieCtrlRegs.PIEIER12.bit.INTx4=1;

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IER |=M_INT1;//第一组中断允许IER |=M_INT12;//第十二组中断允许EINT;//ERTM;//ConfigtestGpio();

StepA_ON;//步进机IO 初始化DELAY_US(10);StepB_ON;DELAY_US(10);StepC_ON;DELAY_US(10);StepD_ON;DELAY_US(10);DCA_ON;DELAY_US(10);DCB_OFF;DELAY_US(10);for(;;){}}

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interrupt void ISRTimer0(void)//定时中断函数{

CpuTimer0.InterruptCount++;//

PieCtrlRegs.PIEACK.all =PIEACK_GROUP1;//CpuTimer0Regs.TCR.bit.TIF=1;//CpuTimer0Regs.TCR.bit.TRB=1;switch(sa){

case 1:StepA_OFF;StepB_ON;

StepC_ON;StepD_ON;break;//分

配顺序1

case 2:StepA_OFF;StepB_OFF;StepC_ON;

StepD_ON;break;//分

配顺序2

case 3:StepA_ON;

StepB_OFF;StepC_ON;StepD_ON;break;//分

配顺序3

case 4:StepA_ON;

StepB_OFF;StepC_OFF;StepD_ON;break;//分

配顺序4

case 5:StepA_ON;

StepB_ON;StepC_OFF;StepD_ON;break;//分

配顺序5

case 6:StepA_ON;

StepB_ON;StepC_OFF;StepD_OFF;break;//

分配顺序6

case 7:StepA_ON;

StepB_ON;

StepC_ON;

StepD_OFF;break;//

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分配顺序7

case 8:StepA_OFF;StepB_ON;

StepC_ON;StepD_OFF;break;//

分配顺序8

}

switch(direct_st)//判断步进机转动方向{

case 1:if(sa==8)//正向

sa=1;else

sa++;break;

case 0:if(sa==1)//反向

sa=8;else

sa--;break;

}}

interrupt void KEY_ONSHUT(void)//开关{

DELAY_US(50);

PieCtrlRegs.PIEACK.all =PIEACK_GROUP12;switch(sign1){

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case 1:StopCpuTimer0();sign1=0;break;case 0:StartCpuTimer0();sign1=1;break;}

}

interrupt void KEY_ACCE(void)//加速

{

DELAY_US(50);

PieCtrlRegs.PIEACK.all =PIEACK_GROUP12;if(step_speed==5)

;else {

step_speed++;switch(step_speed)//

{

case 1:time=20000;break;case 2:time=17000;break;case 3:time=14000;break;case 4:time=11000;break;case 5:time=8000;break;

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case 6:time=5000;break;}

InitCpuTimers();//

ConfigCpuTimer(&CpuTimer0,150,time);//重载定时器StartCpuTimer0();//}}

interrupt void KEY_DECE(void)//减速

{

DELAY_US(50);

PieCtrlRegs.PIEACK.all =PIEACK_GROUP12;if(step_speed==1)

//

;

else {

step_speed--;switch(step_speed)//

{

case 1:time=20000;break;case 2:time=17000;break;case 3:time=14000;break;

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case 4:time=11000;break;case 5:time=8000;break;case 6:time=5000;break;}

InitCpuTimers();//

ConfigCpuTimer(&CpuTimer0,150,time);//重载定时器StartCpuTimer0();//}}

interrupt void KEY_DIRECT(void)//正向，反向

{

DELAY_US(50);

PieCtrlRegs.PIEACK.all =PIEACK_GROUP12;switch(direct_st){

case 1:direct_st=0;break;case 0:direct_st=1;break;}

switch(direct_dc){

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case 1:direct_dc=0;DCA_ON;DCB_OFF;break;case 0:direct_dc=1;DCA_OFF;DCB_ON;break;}}

/*管脚IO 口配置*/void ConfigtestGpio(){

EALLOW;

GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO0=0;GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO0=1;GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO1=0;GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO1=1;GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO2=0;GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO2=1;GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO3=0;GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO3=1;GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO4=0;GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO4=1;GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO5=0;GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO5=1;EDIS;

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}

//switch(direct_dc)//{

//case 1:DC_A=~DC_A;DC_B=0;break;//case 2:DC_B=~DC_B;DC_A=0;break;//}

//===========================================================================

//No more.

//===========================================================================

本实验功能说明：按键S 4：启动/停止按键S 3：减速

按键S 5：加速

按键S 2：逆时针（顺时针）转动

本实验现象：连接正确，上电以后，步进机逆时针转动，直流机电流由A 相流向B相，指示灯D 6点亮，按下按键S 2，步进机与直流机转向反转，按下按键S 4，步进机停止转动，直流电机不受影响，按下按键S 3（S 5），可以实现步进机的减速（加速），步进机28B Y J -48工作频率限于100H z 以下，所以相邻两级的速度看不出明显的差别。此实验中，直流机仅可以转动换向，步进机转动较为缓慢，但是第一级速度与第五级速度相比，变速还是比较明显的。

本实验使用的是I O口+定时器实现的步进机调速，用户可以选择使用P WM 功能实现。