实验题目类型：设计型

《电机与拖动》实验报告

实验题目名称：直流电动机实验

实验室名称：电机及自动控制实验室

实验组号： 1组指导教师：

报告人：学号： 201317104022

实验地点：科技楼605 实验时间：

指导教师评阅意见与成绩评定

年5月30日 2015

 

第二篇：linux实验报告2.9(直流电机实验)

嘉应学院电子信息工程学院学生实验报告

班级： 082班 座号： 姓名： 成绩： 课程名称：嵌入式Linux应用程序开发标准教程

实验项目：直流电机实验

一、实验目的

1、熟悉ARM 本身自带的PWM，掌握相应寄存器的配置。

2、Linux 下编程实现ARM 系统的PWM 输出，从而控制直流电机。

3、了解直流电机的工作原理，学会用软件的方法实现步进电机的脉冲分配。

3、掌握带有PWM 的CPU 编程实现其相应功能的主要方法。

二、实验内容

学习直流电机的工作原理，了解实现电机转动对于系统的软件和硬件要求。学习ARM PWM 的生成方法。使用Redhat Linux 9.0 操作系统环境及ARM 编译器，编译直流电机的驱动模 块和应用程序。运行程序，实现直流电机的调速转动。

三、预备知识

C 语言的基础知识、程序调试的基础知识和方法，Linux 的基本操作。Linux 关于module 的必要知识。

四、实验设备及工具

硬件：UP-TECH S2410/P270 DVP 嵌入式实验平台、PC机Pentium 500 以上，硬盘10G以上 软件：PC 机操作系统REDHAT LINUX 9.0＋MINICOM＋ARM LINUX 开发环境

五、实验原理

1、直流电动机的PWM 电路原理

晶体管的导通时间也被称为导通角а，若改变调制晶体管的开与关的时间，也就是说通过 改变导通角а 的大小，如图2.9.1 所示，来改变加在负载上的平均电压的大小，以实现对电 动机的变速控制，称为脉宽调制 (PWM)变速控制。在PWM 变速控制中，系统采用直流电 源，放大器的频率是固定，变速控制通过调节脉宽来实现。

构成PWM 的功率转换电路或者采用"H"桥式驱动，或者采用 "T"式驱动。由于"T"式电路 要求双电源供电，而且功率晶体管承受的反向电压为电源电压的两倍。因此只适用于小功 率低电压的电动机系统。而"H"桥式驱动电路只需一个电源，功率晶体管的耐压相对要求 也低些，所以应用得较广泛，尤其用在耐高压的电动机系统中。

脉宽调制 (PWM)变速

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2、直流电动机的PWM 等效电路

如图2.9.2 a 所示：是一个直流电动机的PWM 控制电路的等效电路。在这个等效电路中， 传送到负载 (电动机)上的功率值决定于开关频率、导通角度及负载电感的大小。

开关频率的大小主要和所用功率器件的种类有关，对于双极结型晶体管(GTR)，一般为lkHz 至5kHz，小功率时(100W，5A 以下)可以取高些，这决定于晶体管的特性。对于绝缘栅双 极晶体管(IGBT)，一般为5kHz 至l2kHz；对于场效应晶体管(MOSFET)，频率可高达2OkHz。 另外，开关频率还和电动机电感有关，电感小的应该取得高些。

等效电路 PWM 电路中电流和电压波讨论

当接通电源时，电动机两端加上电压UP，电动机储能，电流增加，当电源中断时，电枢 电感所储的能量通过续流二极管VD 继续流动，而储藏的能量呈下降的趋势。

除功率值以外，电枢电流的脉动量也与电动机的转速无关，仅与开关周期、正向导通时间 及电机的电磁时间常数有关。

六、程序分析

Linux 下的直流电机程序包括模块驱动程序和应用程序两部分。Module 驱动程序实现了以 下方法：

static struct file_operations s3c2410_dcm_fops = { owner: THIS_MODULE, open: s3c2410_dcm_open, ioctl: s3c2410_dcm_ioctl, release: s3c2410_dcm_release, };

开启设备时，配置IO 口为定时器工作方式：

({ GPBCON &=~ 0xf; GPBCON |= 0xa; })

配置定时器的各控制寄存器：

({ TCFG0 &= ~(0x00ff0000);

TCFG0 |= (DCM_TCFG0); TCFG1 &= ~(0xf); TCNTB0 = DCM_TCNTB0; /* less than 10ms */ TCMPB0 = DCM_TCNTB0/2; TCON &=~(0xf); TCON |= (0x2); TCON &=~(0xf);

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TCON |= (0x19); })

在s3c2410_dcm_ioctl 中提供调速功能接口：

case DCM_IOCTRL_SETPWM:

return dcm_setpwm((int)arg);

应用程序dcm_main.c 中调用：

ioctl(dcm_fd, DCM_IOCTRL_SETPWM, (setpwm * factor));

实现直流电机速度的调整。

七、实验步骤

1、编译直流电机模块

cd /arm2410cl/kernel-2410classic

make menuconfig

进入Main Menu / Character devices 菜单，选择DC MOTOR 为模块加载：

编译内核模块：

make dep

make

make modules

直流电机模块的编译结果为：

/arm2410cl/kernel/linux-2.4.18-2410cl/drivers/char/s3c2410-dc-motor.o

2、编译应用程序

cd /arm2410cl/exp/basic/09_dcmotor/

make

生成dcm_main

3、运行程序

在超级终端中，通过加载NFS 运行编译结果（注意：首先要设定/arm2410cl 为NFS 共享 目录）：

mount –t nfs 192.168.0.xxx:/arm2410cl /host

insmod /host/exp/basic/09_dcmotor/driver/ dc-motor.o

cd /host/exp/basic/09_dcmotor/

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./dcm_main

程序运行结果：直流电机变速转动。

........

setpwm = -265

setpwm = -266

setpwm = -267

setpwm = -268

setpwm = -269

setpwm = -270

setpwm = -271

setpwm = -272

setpwm = -273

......

setpwm = 290

setpwm = 291

setpwm = 292

setpwm = 293

setpwm = 294

setpwm = 295

setpwm = 296

setpwm = 297

setpwm = 298

......

屏幕显示转速。