步进电机控制系统实验指导书

基于TMS320F28027LaunchPad步进电机控制系统实验指导书《DSP控制器及其应用》第8组2014年7月1目录第一章简介............................................................................................................11.1TMS320F28027硬件资源简介.............................................................................................11.2TMS320F28027引脚图及结构框图....................................................................................21.3TMS320F28027引脚图及结构框图....................................................................................31.4步进电机控制系统硬件模块简介......................................................................................4第二章实验环境介绍..............................................................................................72.1使用CCSv5.4建立项目工程..................................................................................................72.2使用VisualBasic6.0建立上位机工程...............................................................................9第三章步进电机控制实验....................................................................................123.1实验目的............................................................................................................................123.2系统设计方案.....................................................................................................................123.3硬件部分设计.....................................................................................................................123.4软件部分设计.....................................................................................................................153.5实验结果及结论.................................................................................................................211第一章简介1.1TMS320F28027硬件资源简介◆高效32位中央处理单元（CPU）·可有60MHz、50MHz、40MHz的时钟周期·16×16和32×132媒介访问控制（MAC）运算·16×16双MAC·哈佛（Harvard）总线架构·快速中断响应和处理·统一存储器编程模型·高效代码（使用C/C++和汇编语言）◆低器件和系统成本：·3.3V单电源·无需电源排序·集成性加电和欠压复位·可采用至38引脚小型封装·低功率·无模拟支持引脚◆计时：·两个内部零引脚振荡器·片载晶振振荡器/外部时钟输入·支持动态锁相环路（PLL）比率变化·安全装置定时器模块·丢失时钟检测电路◆外设：·多达22个具有输入滤波功能可单独编程的多路复用GPIO引脚·可支持所有外设中断的外设中断扩展（PIE）模块·三个32位CPU定时器2·每个ePWM模块具有独立的16位定时器◆片载存储器：·闪存，SRAM，OTP，引导ROM可用·128位安全密钥/锁·保护安全内存块·防止固件逆向工程◆串行端口外设：·一个SCI（UART）模块·一个SPI模块·一个SPI模块一个内部集成电路（I2C）总线1.2TMS320F28027引脚图及结构框图TMS320F28027引脚图如图1.1、图1.2所示，结构框图如图1.3所示。图1.1TMS320F2802748引脚图3图1.2TMS320F2802738引脚图图1.3TMS320F28027结构图注：其引脚具体功能请参考TMS320F28027数据手册1.3TMS320F28027引脚图及结构框图图1.4TMS320F28027LaunchPad硬件实物图。4图1.4TMS320F28027LaunchPad硬件实物图1.4步进电机控制系统硬件模块简介1.4.1步进电机模块本模块主要有步进电机28BYJ48和ULN2003驱动板，如图1.5所示。图1.528BYJ48步进电机和ULN2003驱动板实物图5步进电机步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用进电机来控制变的非常的简单。ULN2003驱动板ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成。该电路的特点如下：ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路。直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。1.4.2LCD显示模块带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64，内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字.也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。基本特性：（1）低电源电压（VDD:+3.0--+5.5V）；（2）显示分辨率:128×64点；（3）内置汉字字库，提供8192个16×16点阵汉字(简繁体可选)；（4）内置128个16×8点阵字符；（5）2MHZ时钟频率；（6）显示方式：STN、半透、正显；（7）驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS；（8）视角方向：6点；（9）背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/5—1/10；（10）通讯方式：串行、并口可选；（11）内置DC-DC转换电路，无需外加负压；（12）无需片选信号，简化软件设计；（13）工作温度:0℃—+55℃,存储温度:-20℃—+60℃。6图1.6LCD12864实物图图1.7LCD12864外形尺寸图7第二章实验环境介绍2.1使用CCSv5.4建立项目工程(1)点击project-new添加工程名和路径，点击OK后左边生成一个文件列表。(2)把example里面的DSP2802x_common和DSP2802x_headers拷贝到项目目录中。(3)添加cmd文件。右击刚刚建立的工程项目名AddFiletoProject先选择DSP2802x_common的cmd目录点击28027_RAM_lnk.cmd选择，继续选择DSP2802x_headers目录中cmd目录DSP2802x_Headers_nonBIOS.cmd。(4)添加H文件。右击工程名，选择BuildOptions选择Compiler选项卡左边标签选择Preprocessor在IncludeSearchPath里面把你工程目录下的H文件路径拷贝到这里，一共两个，用分号分开，比如路径为D:\C2000\TMSF2802xProject\myproject2\DSP2802x_common\include;D:\C2000\TMSF2802xProject\myproject2\DSP2802x_headers\include。(5)添加源代码用添加cmd文件的方式找到source文件夹添加如下几个文件分别在两个source目录中。图2.1source文件目录图(6)添加LIB库文件右击添加找到CCS安装目录：比如C:\CCStudio_v5.4\C2000\cgtools\lib添加rts2800_ml.lib文件8(7)最后的文件目录如下：图2.2工程目录图(8)建立一个main文件库文件已经添加完成，接下去添加源代码。点击file-new-sourcefile新建一个源文件，点击保存保存在工程目录中，保存成.c文件格式，然后把这个文件也添加到source文件夹中，在main中添加代码，一个简单的LED闪烁代码如下：#includeDSP28x_Project.hvoidmain(){//系统初始化，关闭看门狗//选择内部时钟1位系统时钟//使能外设时钟InitSysCtrl();InitPieCtrl();//GPBselet,OUTPUT,PUDUP//GPB设置成输出，上拉方式//EALLOW为解锁寄存器，对应EDIS为锁定寄存器（C2000里面保护寄存器的特殊方式）EALLOW;GpioCtrlRegs.GPBMUX1.bit.GPIO34=0;//选择GPIO34为普通IO口模式GpioCtrlRegs.GPBDIR.bit.GPIO34=1;//方向输出GpioCtrlRegs.GPBPUD.bit.GPIO34=0;//上拉EDIS;for(;;){9//GPIO34低电平输出GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIO34=0;//delay1sDELAY_US(1000000);//GPIO34高电平输出GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIO34=1;DELAY_US(1000000);}}2.2使用VisualBasic6.0建立上位机工程(1)串口通信简介一般说来,计算机都提供一个或多个符合RS-232标准的串行端口,它们依次为Com1、Com2、...,这些串口提供了外部设备与PC间进行数据传输和通信的通道,并在CPU和外设之间充当解释器的角色。当字符数据从CPU发送给外设时,这些字符数据将被转换成串行比特流数据;当接收数据时,比特流数据被转换为字符数据传递给CPU。通过对串口芯片进行编程,可以使串口具有不同的工作方式、不同的波特率和不同的数据位数等。(2)VB6.0的MSCo