【浙江理工大学】嵌入式电机控制实验平台
功能、作用介绍
目前，国内外对于低压电机的研究已有很多，且各有优缺。浙江理工大学自动化系在多年教学实践的基础上，应用嵌入式技术、电力电子技术、DC-AC逆变等现代调速技术，研制了以直流电机/直流无刷电机/交流永磁同步电机等为实验对象的、由一块控制板和两块驱动板组成的全数字嵌入式电机实验平台，不仅满足了自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器、计算机等相关专业的嵌入式系统、运动控制等相关课程实验的的开设，而且也为学生的毕业设计、综合性课程设计等实践教学活动和电子设计竞赛、单片机竞赛等大学生科技活动的开展提供了创新实验平台。
该自制平台的核心是控制板和驱动板，前者主要有主控制芯片、串口通讯模块、外部按键、数码管显示、指示灯、模拟调节按钮等;后者主要是三相逆变模块，以及在此基础上补充的过压、过流和过热保护电路，反电动势和过零点检测模块，霍尔信号检测模块，整流滤波、直流电源等。此外还配置了一个单片机的仿真器。
特别的，不同于以往的原理性验证的需求，本自制实验平台重点加强了工程的部分，将各个模块清晰标注，特别对产品中的各类保护做了重点突出，各类错误都配置了指示灯，出现错误一目了然，板子上提供了各类测试点，可以直接用示波器挂钩来观测对应波形，方便学生深入了解细节，培养良好工程素养。
自制实验设备的软件选用keil uvision4作为编程调试的平台，Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。各模块自由接线或选默认接线，在搭建好实验电路后，利用U-EC5 C8051F仿真器仿真和下载上述基于Keil uVision 4平台编写的程序即可进行实验。在该众多模块基础上还可以实现各种功能的综合应用系统，满足各方面的教学创新要求。
C8051F310低压电机试验平台的具体构成如下：
1. CPU：C8051F310，LQFP-32封装，硬件实现的SMBus/ I2C、增强型UART和增强型SPI串行接口，29个数字端口I/O
2. 一个仿真器接口
3. 一个复位按键，十个外部按键
4. 一路电位器输入模拟信号，可用来验证模数转换(A/D)
5. 一个RS485网络通讯接口
6. 一个LED指示灯，四个LED数码管
7. 一个I2C的EEPROM，AT24C02
8. 一个电源指示灯
在该平台上提供的基础实验包括：
1. IO口的输入输出实验。通过一个LED灯的闪烁来观察IO口的输出情况，通过一个独立按键控制LED等使其状态变化来实现IO口的输入。
2. 串口通信实验。通过PC端的串口调试助手发送串口数据，单片机接收(通过查询或者中断方式)并返回接收到的数据到串口调试助手
3. EEPROM读写实验。直接往EEPROM某几个连续的地址空间内写入数据，然后再从EEPROM相同的地址空间读取数据。或者基于I2C协议实现EEPROM的读写功能。
4. ADC模数转换实验。选择timer2溢出作为ADC0的触发源，ADC0采集数据后通过UART0串口传送到PC端，然后在PC端对数据做进一步分析和处理等。
5. CH452数码管驱动和键盘驱动实验。CH452 的数码管显示驱动与键盘扫描控制之间相互独立，单片机可以通过操作命令分别启用、关闭、设定这两个功能。
6. PWM输出实验。利用C8051F系列单片机的ADC功能采集电位器电压，并根据采样值进行PWM占空比的调节输入，实现LED灯亮度的变化。
7. 直流电机单极性PWM调速实验。编程实现直流电机单极性PWM调速，并在数码管上显示转速。
8. 直流电机H桥正反转实验。H桥式电机驱动电路包括4个场效应管和一个电机，利用C8051F系列单片机来控制，实现H桥驱动电路控制电机正反转。
9. 直流电机的闭环调速实验，实验指导书提供PID编程思路。
10. 有传感BLDC调速实验。利用C8051F310单片机控制无刷直流电机实现有传感情况下的调速。
11. 无刷直流电机的无位置传感器实验，实验系统提供了两套无位置传感器的启动及稳定方案。
12. 交流电机开环调速实验。用三相桥驱动交流电机，对功率为60w的同步电机进行调速控制。
13. 选配模块，可选配步进电机驱动器模块，可以利用步进电机驱动器实现步进电机定位等功能。
14.接口规范，便于开展板载器件外的扩展性实验，如可以通过外接变压器，构建逆变电路实验。
作品名称：嵌入式电机控制实验平台
完成单位：浙江理工大学
