基于

DSP2812

的永磁同步电机控制系统设计

令， 通过译码获取命令， 从而按照变频调速算法去实现变频调
速。 同时

DSP

也在不断地向双口

RAM

中相应的地址发送数据，

包括电流、转速等数据，同理，单片机可以获取电机参数，实时地
用液晶显示，同时通过

RS232

串口送到上位机显示。 当采用上

位机控制时，控制命令由上位机发送，单片机接收。 其他原理都
和采用遥控控制一样。 系统整体框图如图

1

所示。

2．2 PWM

信号产生原理

基于

DSP

的

SVPWM

波形生成思想是： 利用

DSP

的事件

管理器模块（

EVA

）

的

3

个全比较单元、通用定时器

1

、

死区发生

单元及输出逻辑来生成三相六路

SVPWM

波形，如图

2

所示。 这

里 给 出

PWM

在 定 时 器 设 置 为 连 续 增

／

减 计 数 模 式 下 的 生 成 原

理图，如图

3

所示。

图 2 PWM 波硬件电路框图

图 3 PWM 波生成原理

2．3 DSP

的

SCI

电路设计

F2812

内部的异步串行模块有两个：

SCIA

和

SCIB

，

功能完

全一样，它们是内部可编程的标准异步串行数字通信接口，可以
实现半双工或全双工通信及多机之间通信， 传输的数据位数是

1～8

位，提供一个或两个停止位，具有发送和接收两个数据缓冲

区，并且具有自动波特率检测逻辑。

F2812

的

SCIA

与 串 行 口 关 联 的 引 脚 是 发 送 引 脚 （

SCITX-

DA

）

和接收引脚（

SCIRXDA

），

它们是和数字

I ／ O

共用的，通过软

件 可 以 设 定 为 功 能 引 脚 。 其 引 脚 电 平 只 有

3．3V

，

可 通 过

MAX3232

传送到外部设备。 之所以选用

MAX3232

是因为它是

3．3V

，

可以直接与

DSP

相连，这样可以不需要电平转换，简化硬

件电路。

2．4 DSP

测速电路设计

光电码盘是目前广泛采用的测速手段。 它具有精度高、线性

度好的优点。 采用光电码盘测速时，常用的测速方法有

M

法、

T

法

和

M ／ T

法。 其中

M ／ T

法兼顾高低转速，是综合性能最佳的一种。

光电编码器噪声容限大，分辨率高，检 测 精 度 高 ，在 现 代 检

测技术中得到了广泛的应用。 增量式光电编码盘由以下

4

个基

本部分组成：光源、转盘（动光栅）、遮光板（定光栅）和光敏感器。
转盘上刻有均匀的透光缝隙， 相邻两个透光缝隙之间代表着一
个增量周期。 遮光板上刻有与转盘相应的透光缝隙，以用来通过
和阻挡光源和位于遮光板后面的光敏元件之间的光线。 透光缝
隙的多少决定了编码器的分辨率，缝隙越多，分辨率越高。 当旋
转轴转动，带动码盘转动，码盘转动时发射光透过狭缝被接收元

件接收。 在码盘上分别放有

A

、

B

、

Z

三个接收元件。 它们输出周

期脉冲方波。 以差分方式接入脉冲，消除了共模干扰，极大提高
了码盘的抗干扰能力。 码盘脉冲信号输出

A

、

A

非、

B

、

B

非，于是

采用差分输入，本方案采用的是专门差分输入芯片

MC3486

。

A

相和

B

相输出总有四分之一周期的相位差。 当电机朝某一方向

转动时（设为正向），一路输出的电平变 化 总 是 超 前 另 一 路 四 分
之一周期（如图中，

A

相超前

B

相

T ／ 4

）；

反转时

B

相脉冲超前

A

相脉冲

T ／ 4

，

如图

4

所示。 据此可以判别电机的转动方向。

图 4 光电码盘的输出的脉冲

DSP

的

EV

模 块 中 的

QEP

电 路 可 以 用 于 连 接 一 个 光 电 编

码器获得旋转电机的位置和速率信息，

QEP

电路的方向检测逻

辑确定哪个脉冲序列相位超前， 然后产生一个方向信号作为通
用定时器

2

的方向输入， 如果

CAP1 ／ QEP1

引脚的脉冲输入是

相 位 超 前 的 序 列 ， 那 么 定 时 器 就 进 行 递 增 计 数 ； 相 反 ， 如 果

CAP2 ／ QEP2

引脚的输入脉冲序列是相位超前的， 那么定时器

就进行减计数。 正交编码脉冲电路对编码输入脉冲的上升沿和
下降沿进行计数。 因此，由

QEP

电路产生的通用定时器的时钟

输入是每个输入脉冲序列频率的四倍。 这个正交时钟作为通用
定时器的输入时钟。 正交编码脉冲、提供的时钟以及计数方向之
间的关系如图

5

所示。

图 5 正交编码脉冲、译码定时器时钟及方向信号

2．5 DSP

电流检测电路的设计

本方案采用霍尔电流传感器法。 选用电流霍尔传感器型号

为

CSM025A

，

测量电流为

0～25A

，

输 出

0～25mA

，

匝 数 比 是

1

：

1000

。

因为

F2812

上的

ADC

要求输入

0～3V

，

所以采样、调理、

限幅电路须将霍尔传感器输出的电流信号调整成

0～3V

的电压

信号， 这样方能直接送入

F2812

的

ADC

若设定电机的最大启

动电流为

±I

max

，

当检测电流为

I＝＋I

max

时，对应的调理模块送出电

压应为

3V

。

当检测电流为

I＝－I

max

时，对应的调理模块送出电压

应为

0V

。

所以要求运放电路得完成加法和乘法的混合运算。 电

路设计如图

6

所示。

图 6 电流信号采样、调理、限幅电路

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