在总体方案确定之后,首要的任务就是选择一种合适的微处理器芯片。正如前面所讲的,微处理器芯片的种类繁多,选择合适的微处理器芯片是交流电机的数字控制系统设计的关键之一。
以微处理器为控制核心的交流电机的数字控制系统设计时通常有两种方法:①用现成的微处理器总线系统;②利用微处理器芯片自行设计最小目标系统。
1.用现成的微处理器总线系统
以微处理器或单片机构成主控板和各种功能支持板一起组成总线开发系统,包括一个带有电源的插板机箱,以及总线系统的底板。功能支持板的种类很多,如A-D和D-A转换板、打印机接口板、显示器接口板、并行通信板等。它们都具有模块化的结构、通用性强、组合灵活的特点,可以通过统一的标准总线,方便地组成控制系统,并大大减少研究开发和调试时间。但相对来说,这类开发系统结构复杂、硬件费用较高。因此,对某些应用系统,这些板并非是最优的。
2.利用微处理器芯片自行设计最小目标系统
选择合适的微处理器芯片,针对被控对象的具体任务,自行开发和设计一个微处理器最小目标系统,是目前微处理器系统设计中经常使用的方法。这种方法具有针对性强、投资少、系统简单、灵活等特点。特别是对于批量生产,它更具有其独特的优点。(www.daowen.com)
3.微处理器字长的选择
不管是选用现成的微处理器系统,还是自行开发设计,面临的一个共同问题就是怎样选择微处理器的字长,也就是选用几位微处理器。位数越长,微处理器的处理精度越高,功能越强,但成本也越高。因此,必须根据系统的实际需要进行选用,否则将会影响系统的功能及造价。现将各种字长微处理器的用途简述如下。
(1)8位机 8位机是目前工业控制和智能化仪器中应用较多的单片机。它们可在数据处理及过程控制中作为监督控制计算机,用来监控各种参数,如温度、压力、流量、液面、浓度、成分、密度、粘度等。8位机也可以作为性能要求不高的交流电机的控制核心。但在高性能的交流电机的数字控制系统中,只能用来控制一些外围设备,例如液晶或者数码管显示和键盘输入等。
(2)16位机 这是一种高性能单片机,目前已经有许多品种系列。16位单片机基本上可以满足交流电机的数字控制系统的控制精度的要求。许多通用交流电机的数字控制系统都采用16位单片机作为控制核心。
(3)DSP芯片 DSP芯片一般采用的是16位或32位数字系统,因此精度高。16位的数字系统可以达到10-5的精度,加之其运算速度快,可以在较短的采样周期内完成各种复杂的控制算法,非常适合高性能交流电机控制系统的应用。专门为电机控制设计的DSP芯片中,集成了PWM产生模块、A-D采样模块、通信模块等,并有各种中断接口和通用I/O接口,大大简化了外围电路的设计。
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