高效节能型开关磁阻电机控制系统研究设计 波波形。
单稳态触发器LM555 输出的单稳态脉冲的宽度T1 由外接的电阻和电容的取值来确定。计算脉宽的公式为：
T = ln 33 R3C
在本文中，输出的单稳态脉冲的宽度是固定的。在这里R=10K,C=0.022uF,则：
T=ln3310K30.022uF=0.24ms
3.8 高速电压斩波电路
SR 电动机进入高速电动运行后就将控制方式切换到电压斩波控制方式。电压斩波的实质是PWM 调节，通过调节PWM 波占空比来实现绕组端平均电压调节和速度闭环控制，PWM 方案的选择既要充分发挥CPU 的潜力，又要兼顾功率开关器件的工作频率要求，在功率开关允许的范围内尽量提高PWM 波的频率有利于降低SRM 的振动和噪声应有所考虑。
LPC2101 的脉宽调制器PWM 建立在标准定时器之上，定时器对外设时钟PCLK进行计数，可以选择中断或基于匹配寄存器，在到达指定的定时值时执行其它动作（设置为高/低电平，翻转或者无动作）。它还包括捕获输入，用于在输入信号发生跳变时捕获定时器值，并可选择在事件发生时产生中断。PWM 是一个附加特性，建立在匹配寄存器事件基础之上。
本系统所采用的PWM调制技术可以方便的利用LPC2101 内含的两个各自独立的32 位通用定时器、两个各自独立的16 位通用定时器。每个定时器对应四个匹配寄存器以及对应于匹配寄存器的外部输出，而且每个定时器的匹配寄存器可以配置为PWM，允许使用多达3 个匹配输出作为但便控制的PWM 输出。本系统使用与匹配寄存器对应的PWM1 和PWM2 作为功率驱动电路的输入，其时间基准由T1 定时器提供。当定时器Tl 的计数值与全比较单元的比较寄存器中的值相同时，产生比较匹配，发生比较输出转换。因此，通过及时改变比较寄存器中的值即可改变PWM 输出占空比。
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第4章 开关磁阻电机的软件设计
要使驱动系统可靠、稳定的运行，离不开程序的可靠执行。为了增加了程序的可读性和可移植性，系统软件实行模块化设计。在本论文中，程序主要是由主程序、初使化子程序、PID 算法子程序、中断服务程序、显示子程序、滤波子程序等组成的。软件的实现采用了自上而下的写法，使程序循环运行，实现了电机的稳定、可靠的运行。
下面将介绍其中的几个主要的程序模块。
4.1 主程序框架
首先，系统完成必要的初始化工作，包括LPC2101 内部各寄存器的初始化、I/O口功能和初始态的初始化、看门狗设置、禁止全部中断以及设置各中断的触发方式、定时器/计数器的工作方式、PWM 产生方式、SPI 模块工作方式等情况，且关闭所有的相输出信号以保护系统的安全。初始化完成后，便可进入循环程序框架了，首先等待键盘输入起动的命令且LED 提示，起动命令下达后，电机判断转子的位置并导通合适的相，使得电机缓慢加速至150rpm 后便切换到正常的调速模式。在正常的调速模式中，由转子位置信号触发捕获单元的中断，并在中断程序中读取CAP 值来计算电机的当前转速，然后判断是否该调用调速子程序对电机进行加减速，且在一定的时间刷新显示LED 一次，显示电机当前的转速。若有按键命令的下达，会跳转到按键处理的程序中进行按键的功能识别；若下达的按键是电机停转的命令，则程序会关闭所有相，程序跳回到起动前的位置，继续等待启动按键的指令。整个主程序流程图如图4.1 所示:
4.2 初始化子程序
初始化子程序主要完成系统硬件功能以及寄存器的初始化工作。因为在初始化系统硬件的时候，不允许有中断发生，故程序在初始化系统硬件之前，首先禁止所有可屏蔽中断。
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Y 需要调速？ 有按键请求？ 显示子程序并等待键盘指令 开始 初始化子程序N 启动命令? Y 启动子程序 N 启动成功？ 显示 停转程序 Y Y 停转命令？ Y N 停转程序 测速子程序 按键处理函数 相判断子程序 N 图4.1 主程序流程图
虽然系统外接晶振频率为11.052MHz，但ARM 控制器的时钟模块是可编程的，可利用片内的锁相环(PLL)电路来对ARM 的工作时钟进行倍频。具体可通过对时钟控制器PLLCFG 来赋值，把控制器的主频设置为70MHz;在设定PLL 倍率时需要先将PLLFEED 设为0XAA，然后接着将PLLFEED 设为0X55，否则PLL 倍率不能被写入。看门狗的功能是通过设置寄存器(WDMOD)来实现的。看门狗电路包括一个32 位的看门狗计数器(WDTC)，计数溢出时强行复位系统，可通过程序“喂狗”，使看门狗装入预设值。“喂狗”指令为先写入AAH，再写55H，在JTAG 接口调试的环境下，可将看门狗功能先给屏蔽掉。
ARM 控制器的大部分端口都具有功能复用，既可以作为普通的I/O 端口，也可作
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高效节能型开关磁阻电机控制系统研究设计 其它专用的功能。且对于普通的I/O，既可作输入也可作输出。这些功能的开启或工作方式都对应着控制类寄存器和数据类寄存器，前者确定功能类别，后者确定输入还是输出引脚以及当前引脚的电平状态。本系统主要涉及到全比较PWM 输出、捕获输入等复用功能的端口和控制电机相绕组通断的四路输出的I/O 功能的端口。捕获单元的初始化是开启所选用的捕获单元以及确定捕获单元工作的时基和检测的信号类别。全比较单元的初始化，主要是开启全比较单元、确定全比较单元的工作方式和时基、初始化作为时基的定时器以及设置PWM 的工作模式。A/D 模块的初始主要是选择A/D 转换通道、确定转换模式、设置转换时钟分频系数及起动转换的方式。初始化完所有寄存器功能设置后，开总中断，进入循环构架程序中运行系统功能程序。
4.3 相逻辑判断子程序
图4.2对极位置到下一个对极位置需要转15°机械角，就是说每隔15°必须换相一次。而换相由当前位置传感器和正反转信号来确定，具体方法是将正反转信号DIR 和当前位置传感器信号W1、W2 组成一个数据ACC，根据ACC 数值的不同采用一个开关语句来确定应该向ABCD 四相中的两相线圈供电，换相子程序如图4.2 所示。 逻辑换相子程序根据开关磁阻电动机的工作原理，四相8/6 结构的开关磁阻电机工作时，从一个对极位置到下一个对极位置需要转15°机械角，就是说每隔15°必须换相一次。而换相由当前位置传感器和正反转信号来确定，具体方法是将正反转信号DIR 和当前位置传感器信号W1、W2 组成一个数ACC，根据ACC 数值的不同采用一个开关语句来确定应该向ABCD 四相中的两相线圈供电，换相子程序如图4.2 所示。 开始
4.2 逻辑换相子程序
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读位置传感器信号 处理并送入寄存器 确定并控制换相 返回 高效节能型开关磁阻电机控制系统研究设计
4.4 测速子程序
测速子程序对于电机转速的调节是非常关键的，因为只有通过它可以得出实际的转速，进而才能得到PID 算法所需要的参数，才可以进行PID 算法，产生新的PWM波。
这个程序的主要目的有以下几个部分： (1) 对捕获单元检测到的位置信号进行处理； (2) 计算电机的实际转速。
在本论文中，电机的转速的计算采用测周法，捕获中断每15 度产生一次中断，定时器寄存器中所记录的数值就是转子转过15 度定时器的计数值，转子旋转一周将发生24 次中断，每发生一次CAP 捕获中断，就要读一次通用定时器0 的计数值，根据此计数值，就可以计算出实际电机转速。通过以上所述，可知转子的转速可以表示为：
2?2????
?T??24测速子程序流程图如图4.3 所示。
去掉最大值和最小值后求平均值 连续采样10次并把结果排读T0计数器值 初始化
返回 显示 计算并转化为速度 图4.3 测速子程序流程图
4.5 数字滤波子程序
由于存在随机干扰而可能使被测的信号随机变化，针对这种情况，可以采用数据滤波技术。数据滤波技术有比较高的可靠性和稳定性，广泛的应用于计算机的测控系统。数据滤波的常用方法有:中值滤波法、算术平均滤波法、程序判断滤波法。在本论文中，
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