基于飞思卡尔的无刷直流电动机驱动控制系统
26421587_基于MC34937的无刷直流电机智能化驱动控制系统
电气传动2016年第46卷第4期基于MC34937的无刷直流电机智能化驱动控制系统赵鸿宇1，扈宏杰1，韩磊2（1.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191；2.飞思卡尔半导体（中国）有限公司，天津300385）摘要：MC34937是一款新型的场效应晶体管（FET ）前置驱动器，专用于三相电机控制，具有稳定的数字精度。
介绍的基于MC34937的电动自行车无刷直流电机智能化驱动控制系统，提供了更灵活的软、硬件方案，并大大降低了控制系统成本，具有较高的实用价值。
实验表明系统启动及空载运行平稳，突然加、减负载时电机转速稳定。
关键词：无刷直流电机；智能化；驱动系统；MC34937中图分类号：TM351文献标识码：ABrushless Motor Intelligent Drive System Based on MC34937ZHAO Hongyu 1，HU Hongjie 1，HAN Lei 2（1.School of Automation Science and Electrical Engineering ，Beihang University ，Beijing 100191，China ；2.Freescale Semiconductor ，Tianjin 300385，China ）Abstract:The MC34937is a new field -effect transistor （FET ）pre -driver designed to enable three -phase motorcontrol configurations with stable digital accuracy.Presented an intelligent drive system of the brushless DC motor based on MC34937.This system provided a more flexible hardware and software solutions ，and greatly reduced the cost of the control system and was of high practical value.Experiments show that the system is smooth and steadywhen it starts and idle runs ，and the motor speed keeps stable with sudden add or subtraction of the load.Key words:brushless DC motor （BLDCM ）；intelligent ；drive system ；MC34937作者简介：赵鸿宇（1992-），女，硕士研究生在读，Email ：***********************.cn无刷直流电机（BLDCM ）既具有交流电机运行可靠的优点，又具有传统有刷直流电机优越的调速性能。
基于单片机的无刷直流电机调速控制系统设计
基于单片机的无刷直流电机调速控制系统设计摘要：无刷直流电机是一款有别于普通电机的新型直流电机，它的组成结构里没有电刷，他采用的是电子换向器。
这款电机作为风力发动机在应用中拥有许多独特的优点，例如：使用周期长、运行效率高、运转低噪声、工作转速高、不产生换向火花、运转可靠及易于保养维护。
目前无刷直流电机广泛应用于洗衣机、新能源电动汽车、航模、船舶、医疗电子及工业自动化关键词：单片机；直流电机；调速系统引言近年来，直流无刷电动机(BLDCM)的无位置传感器控制已成为电机传动领域的一项重要技术。
无传感器控制的关键是取得可靠转子位置信号，就是从硬件和软件两方面间接地取得转子位置信号以取代传统位置传感器。
无刷电动机采用无传感器控制技术，具有体积小、结构简单、可维护性强、可靠性高的优点，在许多领域获得了广泛应用。
当前，无传感器无刷电动机的控制方案多数是基于DSP软件。
然而，因为DSP执行速度慢、计算量大、成本高，该控制算法不适合未来的市场推广。
与此同时，也有某些用于无传感器无刷直流电机控制的专用集成电路，不过这类芯片通用性差、扩展性差、价格高，只适合低功率、低压场合。
一、系统简介直流电动机是将直流电转换为机械能的电动机。
在许多需要电力转移的实际生产领域，电力发动机必须能够调整速度以适应生产过程。
与交流电机相比，直流电机具有良好的起动和制动性能，可以平滑转速控制、高过载能力，不受电机功率的限制，因此广泛应用于许多行业。
随着电子技术的迅速发展，电机调速已被数字调速广泛取代。
数字调速控制精度高，性能稳定，效率高，调速控制主要由单片机执行。
单片机在工业生产中发挥着越来越重要的作用，并已成为一个关键组成部分，其优点包括功能强大、体积小、可靠性高、成本低和开发周期短。
单片机控制的直流电机调速系统通过键盘输入控制直流电机的启动和关闭、转速和同步时间的调整。
电机转速和同步时间的设置由一组数字编码管道显示。
与传统控制系统相比，该系统提供了更大的控制灵活性，提高了生产率，节省了工作人员，从而降低了系统成本。
基于单片机的无刷直流电机的控制系统设计
【基于单片机的无刷直流电机的控制系统设计】1. 引言无刷直流电机（BLDC），作为一种高效、低噪音、长寿命的电动机，被广泛应用于各种领域。
而采用单片机进行控制，实现对BLDC的精准控制，则成为现代工业中的热门技术。
本文将围绕基于单片机的无刷直流电机控制系统设计展开探讨，深入剖析其原理和实现过程。
2. 无刷直流电机的工作原理无刷直流电机是一种采用电子换相技术的电机，其工作原理与传统的直流电机有所不同。
它不需要使用碳刷和电刷环来实现换向，而是通过内置的电子控制器来精确控制转子上的永磁体和定子上的电磁线圈的相互作用，实现转子的旋转运动。
3. 单片机在无刷直流电机控制中的作用单片机在无刷直流电机的控制系统中扮演着核心角色，它通过内置的PWM模块生成PWM波形，用于控制电机驱动器中的功率器件，同时监测电机的运行状态，并根据需要进行调整和反馈控制，实现对电机的精准控制。
4. 基于单片机的无刷直流电机控制系统设计（1）硬件设计在设计基于单片机的无刷直流电机控制系统时，需要考虑到电机的功率和控制要求，选择合适的单片机和电机驱动器，设计电机驱动电路以及检测装置，确保系统能够稳定可靠地工作。
（2）软件设计利用单片机的PWM模块生成PWM波形，采用适当的控制算法（如PID控制算法），编写控制程序，实现对无刷直流电机的精准控制。
考虑到系统的实时性和稳定性，需要进行充分的软件优化和调试。
5. 个人观点和理解在基于单片机的无刷直流电机控制系统设计中，充分理解无刷直流电机的工作原理和单片机的控制特点，合理选择硬件和编写软件，是至关重要的。
只有系统全面、深刻地理解，才能设计出高质量、稳定可靠的控制系统。
6. 总结本文围绕基于单片机的无刷直流电机控制系统设计展开了探讨，从无刷直流电机的工作原理、单片机在控制系统中的作用，到具体的硬件设计和软件设计，全面、深入地阐述了相关内容。
希望通过本文的阐述，读者能够对基于单片机的无刷直流电机控制系统设计有更深入的理解和应用。
基于DSP的直流无刷电机控制器的硬件设计
972005中国工业以太网发展论坛将于10月18~19日在上海举行，敬请关注！ 基于DSP 的直流无刷电机控制器的硬件设计DSP-based Hardware Design of Brushless DC Motor Controller（华南理工大学自动化科学与工程学院，广东 广州 510640）曹华平，彭达洲，胥布工，黄健平摘要：本文提出了一种基于DSP 的直流无刷电机控制器的硬件电路，包括电流环、速度位置环和IPM （智能功率模块）驱动的硬件电路设计。
关键词：DSP 控制器；直流无刷电机；硬件设计Abstract: In the paper, the hardware circuit design of a DSP-based Brushless DC Motor Controller is given, which includes a current loop, a speed position loop, and IPM (Intelligent Power model) driver. Key words: DSP; Brushless DC Motor; Hardware design1 引言随着电力电子技术，新的永磁材料以及具有快速运算能力的DSP （数字信号处理器）的发展，直流无刷电机应用日益普及。
直流无刷电机具有和直流电机相似的优良调速性能，又克服了直流电机采用机械式换向装置所引起的换向火花、可靠性低等缺点，且具有体积小、重量轻、效率高、电机的形状和尺寸灵活等优点，因此广泛应用在伺服系统、数控机床、电动车辆和家用电器各领域，成为现代伺服技术的主方向。
本文的主要内容是基于DSP 芯片MC56F8323的直流无刷电机控制器的硬件设计。
主要包括电流环、速度位置环和IPM（智能功率模块）驱动电路的硬件设计。
2 控制器系统设计2.1 系统硬件框架设计MC56F8323是FREESCALE （飞思卡尔）半导体公司56800E 系列的一款DSP 芯片，内置FLASH ，在核心频率为60MHz 下运算速度可达到60MIPS （Million Instruction Per Second ，每秒百万条指令）。
基于飞思卡尔单片机的双电机定位控制系统
第30卷第2期Vol 130 No 12长春师范学院学报(自然科学版)Journal of Changchun Normal Universi ty(Natural Science)2011年4月Apr.2011基于飞思卡尔单片机的双电机定位控制系统任丽莉1,康 冰2,闫冬梅3(1.长春师范学院网络中心,吉林长春 130032;2.吉林大学通信工程学院,吉林长春 130023;3.吉林大学和平校区网络中心,吉林长春 130023)[摘 要]本文介绍了一种以飞思卡尔单片机系列MC9S12DG128控制两个直流无刷电机以实现定位的方法。
结合PID 算法,通过MATLAB 仿真和实验,该系统成功地控制了两台电机的运行,并取得了很好的控制效果。
[关键词]MC9S12DG128;直流无刷电机;定位[中图分类号]TM302 [文献标识码]A [文章编号]1008-178X(2011)02-0057-04[收稿日期]2011-01-16[作者简介]任丽莉(1978-),女,吉林长春人,长春师范学院网络中心讲师,从事自动控制、网络控制及软件设计与维护研究。
在现代工业设备中,双电机系统广泛应用于定位系统中,本文利用两个无刷直流电机实现X 轴和Y 轴的定位。
无刷直流电机的控制要求实时性能高,调速特性好。
由飞思卡尔单片机系列MC9S12DG128(以下简称DG128)作为控制芯片的控制系统能很好地实现上述目标,方便控制并协调双电机工作。
图1 电机控制系统系统框图1 控制芯片简介MC9S12DG128是飞思卡尔公司推出的16位高性能的微控制器。
其内部资源包括:16路精度为16位的AD 转换引脚;8路精度为16位的PW M 引脚;可进行串行通信的SCI 接口;8路定时捕捉引脚,可以捕捉光电编码器输出的脉冲信号。
外接16MHz 晶振芯片,通过内部锁相环PLL 最高可以使总线频率达到40MHz 。
另外,该单片机还具有丰富的中断功能,例如外部中断IRQ 、XI RQ,以及内部的定时器中断。
无刷直流电机驱动控制系统设计与实现
无刷直流电机驱动控制系统设计与实现无刷直流电机（BLDC）是现代电机控制系统中非常重要的一种类型。
相比于传统的有刷直流电机，BLDC具有更高的效率和更低的噪音。
在现代工业、医疗器械、汽车等领域都有着广泛的应用。
本文将从系统设计和实现两方面来介绍无刷直流电机驱动控制系统的相关知识。
一、系统设计无刷直流电机的驱动控制系统由电力部分和控制部分两部分组成。
电力部分主要包括电源、功率驱动器和电机。
控制部分主要包括控制器、传感器和触发器。
1. 电压和电流的选择BLDC电机需要三相交流电源才能正常工作。
在设计驱动控制系统时，需要考虑电源的电压和电流的选择。
电源的电压要足够驱动电机，并且需要注意电源的电压不能超过电机的耐压范围。
通常情况下，电源的电压范围在12V至48V之间。
电流的选择需要根据电机的额定电流来确定。
过大的电流可能会损坏电机，而过小的电流可能会影响电机的运行效率。
2. 电机驱动器的选择BLDC电机驱动器有三种类型：普通型（FET），集成型（MOSFET）和高速型（IGBT）。
普通型的转速一般在2,000 rpm以下，集成型的转速在3,000 rpm以下，高速型的转速达到3,000 rpm以上。
根据电机的需求和应用环境的不同，选择合适的电机驱动器。
3. 传感器的选择传感器是BLDC电机控制系统中的关键部件，用于检测电机的位置和速度。
目前常用的传感器有霍尔元件和编码器。
霍尔元件适用于低速或中速的控制系统，而编码器适用于高速和精密控制系统。
根据系统的控制要求和预算来选择合适的传感器。
4. 控制器的选择控制器是BLDC电机控制系统的核心部件，用于控制电机的速度和转向。
控制器需要支持PWM调制方式，以控制电机的转速。
在控制器的选择上，需要考虑电机的功率和电流，以及系统的控制要求和应用场景。
目前市场上常见的控制器有单片机控制器、嵌入式控制器和FPGA控制器等。
二、系统实现1. 基本控制方式BLDC电机控制系统的基本控制方式有正序、反序和斜坡控制。
一种基于飞思卡尔单片机的直流电机恒速控制系统[发明专利]
(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201310616096.X(22)申请日 2013.11.27H02P 7/06(2006.01)(71)申请人哈尔滨功成科技创业投资有限公司地址150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街258号船舶大厦西区1614室(72)发明人李冠一王滨(54)发明名称一种基于飞思卡尔单片机的直流电机恒速控制系统(57)摘要一种基于飞思卡尔单片机的直流电机恒速控制系统，其组成包括主控芯片、反馈元件、直流力矩电动机、直流测速发电机、信号调理电路，其中主控芯片通过对设定转速与实际转速做比较，经PID 算法后，由主控芯片的PWM 发生器模块，发出PWM 波对直流电机进行控制，完成直流电机的恒速控制，直流力矩电动机通过皮带带动直流测速发电机转动，直流测速发电机产生与转速成线性比例的电动势，经信号调理电路供单片机采集，主控芯片通过对设定转速与实际转速做比较，经PID 算法后，由主控芯片的PWM 发生器模块，发出PWM 波对直流电机进行控制，完成直流电机的恒速控制，同时将设定转速和实际转速送往数码管进行实时显示。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图1页(10)申请公布号CN 104682790 A (43)申请公布日2015.06.03C N 104682790A1/1页1.一种基于飞思卡尔单片机的直流电机恒速控制系统，其组成包括主控芯片、反馈元件、直流力矩电动机、直流测速发电机、信号调理电路，其中主控芯片通过对设定转速与实际转速做比较，经PID 算法后，由主控芯片的PWM 发生器模块，发出PWM 波对直流电机进行控制，完成直流电机的恒速控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于飞思卡尔单片机的直流电机恒速控制系统，其特征在于直流电机恒速控制系统软件部分主要由下位机部分和上位机部分组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于飞思卡尔单片机的直流电机恒速控制系统，其特征在于直流电机恒速控制系统中，闭环部分主要使用了PID 增量式算法。
飞思卡尔电机控制模块详解
M=2.一、关键点1、MC 模块驱动电机的PWM 波频率在20K 左右时效果比较好。
DITH 位等于0时，计算方法如下：DITH=1时，其中，左对齐和有对齐方式下 M=1，中间对齐是2、MC 模块定时计数器的中断最好禁止，如果开启，在相应的中断服务程序中至少要添加一条“清楚中断标志位”的指令。
3、电机控制模块共8个通道，每个通道有2个Pin 脚组成。
4、Fast 位控制精度，7位或者11位。
5、给周期寄存器写入数值，可启动 MC 计数器，写0关闭所有通道的计数器。
6、MCAM[1:0]写入0x00可关闭某个channel ，写入非零值不是启动MC 计数器，而是控制对齐方式。
为了精确周期寄存器的值应尽量大，Ftc 应尽量小。
二、寄存器寄存器讲解讲解讲解：：1 MCCTL0 (Motor Controller Control Register 0)第7位保留；第6、5位是MCPRE[1:0]控制电机控制器定时计数器时钟f TC 预分频系数。
如下：第4位 MCSWAI 置1，等待模式中电机控制器正常运行，清0，在等待模式中电机控制模块时钟关闭。
第3位，FAST ，清0，电机控制器PWM 模块占空比寄存器分辨率设置为11位，置1，电机控制器PWM 模块占空比寄存器分辨率设置为7位。
第2位，DITH ，清零，电机控制器dith 特性禁止，置1电机控制器dith 特性使能。
第1位保留；第0位MCTOIF ，为1表示，电机控制模块定时计数器溢出；为0，表示自上次复位或清零以来，电机控制模块定时计数器没有发生溢出。
2 MCCTL1 (Motor Controller Control Register 1)第7位，RECIRC控制PWM波极性。
0表示—，1表示+ ；第6到第1位系统保留；第0位，MCTOIE，为0表示Motor Controller Timer Counter Overflow Interrupt禁止，为1标志使能。
飞思卡尔智能车电机驱动方案
6.1 驱动器选择根据电机学和电力拖动理论，电机驱动器要有足够的电流输出能力来保证驱动力的充足。
而电机驱动器本身要能可靠工作还需要有一定的热载荷能力，过流、过压、过热和短路保护，而且驱动器在工作的时候还应保证效率——自身不会将大量电流消耗成为热量。
综合这些考虑，电机驱动器将采用一体化的专用功率驱动集成电路进行设计，分离元件（场效应晶体管）构成的驱动器。
6.1.1 33886根据电机学可知，直流电动机转速n的表达式为：式中U为电枢端电压，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，Ф为每极磁通量，K为电动机结构参数。
由式（6-1）可知，直流电动机的转速控制方法可分为两大类：对励磁磁通进行控制的励磁控制法和对电枢电压进行控制的电枢控制法。
其中励磁控制法在低速时受磁极饱和的限制，在高速时受换向火花和换向器结构强度的限制，并且励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以这种控制方法较少使用。
现在，大多数应用场合都使用电枢电压控制法。
本节介绍的是在保证励磁恒定不变的情况下，采用PWM来实现直流电动机的调速方法。
在对直流电动机电枢电压的控制和驱动中，半导体功率器件在使用上可以分为两种方式：线性放大驱动方式和开关驱动方式。
在线性放大驱动方式，半导体功率器件工作在线性区，优点是：控制原理简单，输出波动小，线性好，对邻近电路干扰小。
但是功率器件工作在线性区，效率低和散热问题严重。
开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态，通过脉宽调制（PWM）来控制电动机的电枢电压，从而实现电动机转速的控制。
电动机的电枢绕组两端的电压平均值U0为：占空比D表示了在一个周期T里开关管导通的时间与周期的比值。
D的变化范围为0≤D≤l。
由式（6-2）可知，当电源电压Us不变的情况下，电枢两端电压的平均值U0取决于占空比D的大小，改变D值也就改变了电枢两端电压的平均值，从而达到控制电动机转速的目的，即实现PWM调速。
根据这种理论，此功率驱动集成电路要能工作在脉动状态之下。
基于STC单片机无刷直流电机控制系统的设计
基于STC单片机无刷直流电机控制系统的设计本文将介绍基于STC单片机的无刷直流电机控制系统的设计。
无刷直流电机具有高效率、低噪音、长寿命等优点，在工业自动化、家用电器等领域得到广泛应用。
本设计采用了STC12C5A60S2单片机，通过PWM控制器实现了对无刷直流电机的速度和转向控制。
一、硬件设计1.主控芯片：STC12C5A60S2单片机STC12C5A60S2是一款高性能8位单片机，具有强大的计算能力和丰富的外设资源。
它具有多个定时器/计数器、多路ADC、UART等功能模块，适合于各种应用场合。
在本设计中，该芯片作为主控芯片，负责实现对无刷直流电机的速度和转向控制。
2.驱动模块：L298NL298N是一款双全桥驱动芯片，可实现对直流电机或步进电机的驱动。
它具有较高的输出功率和较低的内部电阻，适合于需要大功率输出的应用场合。
在本设计中，L298N作为无刷直流电机驱动模块，负责将主控芯片输出的PWM信号转化为电机驱动信号。
3.无刷直流电机无刷直流电机具有高效率、低噪音、长寿命等优点，在各种应用场合得到广泛应用。
在本设计中，选择了一款12V、2000rpm的无刷直流电机，作为实验对象。
4.其他元件除上述元件外，还需要使用一些电容、电阻、二极管等元件，以及连接线、面包板等辅助材料。
二、软件设计1.系统框图本设计采用了STC12C5A60S2单片机，通过PWM控制器实现了对无刷直流电机的速度和转向控制。
系统框图如下所示：2.程序流程(1) 初始化各个模块：包括IO口初始化、定时器/计数器初始化等。
(2) 设置PWM占空比：通过改变PWM占空比来实现对电机的速度控制。
(3) 改变输出口状态：根据需要改变输出口状态，实现正反转控制。
(4) 延时：为了保证电机能够正常工作，需要进行适当的延时操作。
(5) 循环执行上述步骤：不断地改变PWM占空比和输出口状态，以实现对电机的控制。
三、实验结果本设计的实验结果表明，采用STC单片机控制无刷直流电机，可以实现精确的速度和转向控制。
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目录摘要 (Ⅰ)Abstract (II)1绪论 (1)1.1 课题研究的背景和意义 (1)1.2 直流无刷电机的研究现状 (1)1.3 主要内容 (2)2无刷直流电动机结构和原理 (4)2.1 无刷直流电动机基本结构 (4)2.1.1 电动机本体 (4)2.1.2 位置传感器 (5)2.1.3 电子换向电路 (5)2.2 无刷直流电动机的原理与运行特性 (6)2.2.1 无刷直流电动机的工作原理 (6)2.2.2 系统方程式 (8)2.2.3 运行特性分析 (9)3 无刷直流电动机控制方法 (13)3.1 直流无刷电机控制分类 (13)3.1.1 三相半桥电路 (13)3.1.2三相Y连接全控电路 (13)3.2 直流无刷电机的正反转控制 (14)3.3 直流无刷电机的双闭环控制 (15)4 直流无刷电机控制系统硬件设计 (15)4.1 系统硬件设计 (15)4.2 逆变主电路设计 (16)4.2.1 功率开关主电路 (16)4.2.2 逆变开关元件选择和计算 (17)4.3 逆变开关管驱动电路设计 (17)4.3.1 IR2110功能介绍 (17)4.3.2 驱动电路设计 (19)4.4 控制单元 (20)4.4.1飞思卡尔单片机的简介 (20)4.4.2 位置信号检测 (22)4.4.3 速度检测 (23)4.5电检测与保护电路 (23)4.6键盘与速度设定电路 (24)5 系统软件设计 (25)5.1直流无刷电机控制程序的设计概况 (25)5.2主程序设计 (25)5.3子程序设计 (27)5.3.1脉冲捕捉中断子程序 (27)5.3.2 A／D转换完成中断子程序 (27)5.3.3 PI调节子程序 (28)6 结论 (29)总结与体会 (29)谢辞...............................................................................................31【参考文献】 (32)附录1…………………………………………………………………….……………错误！未定义书签。
附录2……………………………………………………………………..…………...错误！未定义书签。
基于飞思卡尔的无刷直流电动机驱动控制系统设计摘要电动机作为机电能量转换的主要装置，其主要类型有直流电动机、异步电动机和同步电动机三种。
由于传统的直流电动电动机使用电刷以机械方法换相，因而存在相对的机械摩擦，带来了一系列的问题，从而大大限制了它的应用。
本文利用飞思卡尔但单片机对直流无刷电机的控制系统进行了研究，主要做了以下几个方面的工作。
设计直流无刷电机控制器的硬件电路，包括电源电路、电流检测电路、电压检测电路、位置检测电路、驱动电路、飞思卡尔外围电路。
研究直流无刷电机的电动运行的控制方法，在此基础上完成了软件设计。
软件设计主要包括：换相控制程序、电流和电压采集程序、PWM占空比重载程序、转速计算程序、转速和电流双闭环调节程序和键盘程序等。
通过实验，验证硬件电路的可行性，根据控制要求修改软件设计，提高控制性能。
关键词：直流无刷电动机；飞思卡尔单片机；软件AbstractAs the main conversional device of mechanical energy to electrical energy，the motor has mainly three types, such as,the DC motor, the asynchronous motor .Because of having lots of disadvantages, the application of the DC motor has been limited strongly.The thesis studied the control system of the BLDCM combined with freescale microcomputer .The work of this thesis includes the following aspects：The hardware circuit including power supply circuit，power invertion circuit，current detection circuit，voltage detection circuit，position detection circuit，current chopper circuit，driving circuit，freescale peripheral circuit .The control strategy of BLDCM which provides a basis for the software design including commutation program，current and voltage sampling program，PWM duty ratio reload prograrn，speed calculation prograrn，speed and current double—loop regulation prograrn and keyboard prograrn etc were studied．Through by experiments，the hardware feasibility were tested，the software design was modified according to control requirement and the control performance was improved．Key words: the brushless DC motor；freescale microcomputer；Software1绪论1.1 课题研究的背景和意义直流无刷电机是一种高性能电机，它具有效率高、可靠性好、结构简单、便于维护和体积小等优点。
与直流电机相比，无刷电机没有电刷和换相器，而采用电子电路进行换相，换相时不会产生电火花，不存在机械换向损耗。
与异步电机相比，无刷电机的转子与定子磁场同步旋转，因此不存在转子损耗。
与同步电机相比，无刷电机控制方法简单，便于工程应用的特性，使其被广泛应用于众多领域。
直流无刷电机的控制方案有多种，如文献采用DSP作为主控制器的控制系统，文献采用FPAG控制无刷电机，文献选用MEGA8单片机控制方案。
这些控制方法都能够实现电机的正反转、启停等控制，但在系统实现成本、控制精度、运行稳定性和外围电路的能源消耗等方面上却有较大的差别。
使用DSP和FPAG的控制方案，系统的控制精度高、稳定性好，可以应用于工业生产中，不足之处在于成本过高，无法大量用于日常生活中。
而采用MEAG8控制方案虽然成本低，与DSP、FPAG相比，系统的性能相差很大，无法满足工业生产的要求。
针对上述问题，提出设计以MC9S12DG128单片机为核心的直流无刷电机控制系统。
该控制系统实现成本低，而电机的控制性能上与DSP和FPGA等高端控制方案上相差不大，可以在工业生产中广泛应用。
文中所选择的主控芯片有丰富A ／D转换和PWM通道，适合电机的控制。
为减少能源消耗和降低电路的复杂性、电路成本，提高控制系统的可靠性，同时也为了便于系统维护和功能扩展，系统硬件电路采用模块化设计的原则，每个模块电路尽可能使用集成芯片。
1.2 直流无刷电机的研究现状八十年代以后，随着磁性材料(尤其是高性能的稀土永磁材料)、电力电子器件和专用控制器的迅速发展，明显改善了直流无刷电动机特性的同时，目前人们又把对直流无刷电动机研究的目光转移到电子换相、稀土永磁材料以及智能控制三个方面，试图来抑制直流无刷电动机的转矩波动。
在电子换相方面，主要分为对电流的控制和对转子位置的检测两个方面，对电流的控制一般采用稳频两态和电流分时反馈等技术，而对转子位置的检测，传统的方法是采用位置传感器，为了减轻系统的负担，国外的一些学者提出无位置传感器法。
在永磁材料方面，人们采用了杉钻、钕铁硼等新型永磁材料。
在智能控制方面，1984年，美国的通用电气公司推出了一种所谓的智能电动机，其实这种电动机是一种以微处理器作为控制芯片的直流无刷电动机。
除直流无刷电机的发展外，随着专用集成电路、微处理器、晶体管、传感器等电路原器件的发展电子换相电路、驱动电路和转子位置检测电路也迅速发展。
目前，应用到直流无刷电机控制系统的控制技术主要有：1．PID控制技术PID控制是一种技术最为成熟、应用最为广泛的控制算法。
传统的直流无刷电机调速通常采用PI控制，它算法简单，PID控制参数相互独立，使用时根据对象特性和负载情况可以合理选择，参数调整方便，具有较好的控制精度。
2．模糊控制技术模糊控制技术是在控制方法上应用模糊集理论、模糊语言变量及模糊逻辑推理来模拟人的模糊思维方法，用计算机实现与操作者相同的控制。
模糊控制技术不依赖于精确的数学模型，对参数变换不敏感，适用性强，具有很好的鲁棒性，它通过把专家的经验或手动操作人员长期积累的经验总结成若干条规则以完成的自动化和智能化的目标。
3．神经网络控制技术神经网络是模拟人脑神经细胞的神经元广泛互连而成的网络。
由于神经网络辨识电机参数不依赖于精确的数学模型，具有很高的控制精度，因而在模式识别、参数辨识领域中得到了广泛的应用。
1.3 主要内容本课题是自选研究课题，旨在研制一套基于飞思卡尔的直流无刷电机驱动系统，主要工作如下：(1)研究直流无刷电动机的运行原理和控制方式。
(2)设计直流无刷电机控制器的硬件电路，包括电源电路、功率电路、电流检测电路、位置检测电路、电流斩波电路、驱动电路、飞思卡尔单片机外围电路。
(3)根据直流无刷电机的控制策略，完成控制系统的软件设计。
实现数据采集；跟踪转子位置，输出相通断信号至功率变换器决定对应的开关器件的开断；根据转子位置信号计算速度值；进行转速环和电流环PI调节；实现电机正反转运行等。
(4)通过实验，验证硬件电路的可行性，根据控制要求修改软件设计，提高控制性能。
2无刷直流电动机结构和原理本章将讨论无刷直流电动机及驱动系统的结构和工作原理，着重介绍位置传感器以及电子换向电路的组合方式和换流方式的无刷直流电动机。
2.1 无刷直流电动机基本结构众所周知，有刷直流电动机具有旋转的电枢和固定的磁场。
因此，有刷直流电动机必须有电刷和换向器，通过它们把电流给旋转着的电枢。
无刷直流电动机却与前者刚好相反，它具有旋转的磁场和固定的电枢。