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基于ARM的工业监控平台研究—直流电机的转速监控系统 共57页，24685字
摘 要
目前，基于ARM技术的嵌入式系统几乎已经深入应用到各个领域，是当今32位嵌入式系统应用的主流。ARM在工业控制领域的应用也受到越来越多的关注。
本课题设计了一个基于ARM的嵌入式直流电机转速监控系统。该系统使用PHILIPS公司的以ARM7TDMI-S为内核的LPC2124芯片作为控制核心，配置相应的外设及接口电路，运用性能价格比较好的集成电机控制芯片L298作为直流电动机的PWM驱动器件；采用光电编码器实现对转速信号的采集；采用LPC2124内部集成定时器的捕获功能对编码器生成的脉冲序列信号进行测量；采用74LS74作为鉴相器而识别电动机实时转向；采用单闭环PI控制调节转速；采用LCD1602系列显示屏即时显示电动机的转动信息；采用4×4矩阵键盘对转速及转向进行设置和控制。系统软件主要使用C语言编写，遵循模块化设计的原则，编写了转速的测量、转速的PWM驱动、转速的PI调节、转速的显示、键盘输入等程序模块，程序代码具有良好的易维护性和可移植性。最后使用Proteus ISIS仿真工具对系统仿真，并在仿真平台上对系统性能进行测试与分析。
本系统的设计精度可以满足一般工业控制的要求，能够应用到实际的生产生活中，满足现代化生产的需要。而且能够防止用户的误操作，增强了系统运行的安全性和稳定性，具有一定的实用性和较高的社会推广价值。
关键词：ARM；嵌入式系统；直流电机转速控制；LPC2124
目 录
1 绪论 1
1.1 课题引入 1
1.2 本课题研究背景和意义 2
1.3 本课题的主要任务及工作 2
1.4 嵌入式系统概述 2
1.4.1 嵌入系统的定义、特点 3
1.4.2 嵌入式系统的发展状况 3
1.4.3 嵌入系统的发展趋势 4
2 系统的总体方案设计 5
2.1 系统分析 5
2.1.1 系统功能分析 5
2.1.2 系统原理结构 5
2.1.3 技术方案可行性研究 6
2.2 系统硬件体系结构设计 7
2.2.1 嵌入式系统的硬件 7
2.2.2 系统硬件体系结构 8
2.2.3 核心控制电路 8
2.2.4 电动机接口电路 8
2.2.5 用户接口电路 8
2.3 系统软件体系结构设计 9
2.3.1 嵌入式系统的软件 9
2.3.2 系统软件体系结构设计 9
2.3.3 后台程序组成 9
2.3.4 前台程序组成 10
2.4 本章小结 10
3 系统硬件的详细设计 11
3.1 微控制器电路 11
3.1.1 ARM微处理器介绍 11
3.1.2 ARM微处理器的工作模式和异常处理 12
3.1.3 ARM寄存器 14
3.1.4 ARM微处理器的选型 15
3.2 PWM电动机驱动电路 16
3.2.1 PWM基本原理 16
3.2.2 PWM调速控制系统介绍 17
3.2.3 PWM控制电路 18
3.2.4 PWM驱动电路 20
3.3 转速检测电路 22
3.3.1 光电编码器介绍及选择 22
3.3.2 转速检测电路 23
3.3.3 转向识别电路 23
3.4 LCD显示电路 25
3.5 键盘电路 26
3.6 本章小结 26
4 系统软件的详细设计 27
4.1 ADS1.2集成开发环境简介 27
4.2 系统启动流程 28
4.3 主程序模块 28
4.4 转速检测模块 29
4.4.1 转速测量原理 29
4.4.2 转速检测程序 30
4.5 PWM驱动模块 31
4.5.1 PWM方案选择 31
4.5.2 PWM的寄存器介绍 32
4.5.3 PWM初始化子程序 33
4.5.4 PWM脉宽控制子程序 33
4.6 液晶显示模块 36
4.6.1 1602显示原理 36
4.6.2 1602液晶显示流程 38
4.7 键盘扫描模块 39
4.8 本章小结 39
5 系统的仿真 41
5.1 Proteus ISIS介绍 41
5.1.1 Proteus ISIS的特点 41
5.1.2 Proteus仿真注意事项 41
5.2 系统电路仿真图设计 42
5.3 各子系统仿真设计 43
5.3.1 转速检测电路仿真 43
5.3.2 电机驱动电路仿真 44
5.3.3 键盘输入仿真 44
5.4 系统仿真的运行流程 45
5.5 仿真性能测试及分析 47
5.5.1 性能测试 47
5.5.2 性能分析 47
5.6 本章小结 48
结束语 49
致谢 50
参考文献 51