[摘 要]基于嵌入式单片机的电机控制系统可以显著提升电机工作运行的稳定性和安全性，有效简化了电路的设计，提升了保护的可靠性和抗干扰性。而且控制系统具有较强的适用性，只需要适当对软件进行修改就可以应用在电机以及变频系统控制等系统中。本文首先阐述了给予嵌入式单片机的电机系统设计的基本内容，然后分析了基于嵌入式单片机的电机控制系统的硬件和软件设计。
　　[关键词]嵌入式；单片机；电机控制系统；设计
　　中图分类号：TV674 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）34-0279-01
　　一、引言
　　电机是我国工业行业中应用较为广泛的机电设备，加强对电机控制的研究一直以来都是工业领域重点研究的内容。传统的电机控制方式是通过模拟器件实现的，这种电机控制系统的优势主要在于，它的结构较为简单，成本也比价低廉，但是其可靠性也比较低，在这种情况下，数字式的控制系统应运而生，传统的51芯片已经逐渐落后，DSP系列芯片逐渐普及开来。高性能数字式控制芯片的广泛应用极大丰富了电机的功能，让无刷直流电动机控制系统的性能更强大。
　　二、基于嵌入式单片机的电机控制系统设计的基本内容
　　1.基于嵌入式单片机设计的现实意义
　　嵌入式单片机具有较强的稳定性和实践性，而且还能将硬件与软件系统进行充分融合，从而提高电机的各方面的功能。将数字电路应用到嵌入式单片机设计中可以进一步实现自动化的控制。而且现在高性能的单片机已经问世，用更为简单的硬件系统实现更多电机功能的目标指日可待，这种高级单片机可以显著提升电力系统运行的整体效率，简化原本复杂的电力系统，降低电力的运行成本，提高单片机运行的稳定性和抗干扰性。
　　2.单机芯片体系的构建
　　在构建单机芯片体系之前应该深入分析电机的基础结构，电机内部电力体系主要可分为三个部分：第一，主电路。主电路系统的结构比较简单，在结构上没有过多的变化。第二，控制电路。控制线路发挥着连接电机与单片机的重要功能，它不仅能够对电机的转动方式进行有效控制，比如是正转还是反转，还具有控制单片机停止的功能。第三，辅助电路。辅助电路可以对主电路和控制电路功能的发挥起辅助作用。随着传统51芯片发展到如今的DSP芯片，单片机的整体设计也趋于完善，数字芯片设计变得更加可靠。即便如此，在构建单机芯片体系过程中也存在一些问题，其中较为明显的就是电机控制和单片机的协调问题。单机芯片体系结构在电机高速运转的过程中还有改进的空间，所以单片机在正常运行的时候也会时不时地出现不稳定的现象，这就需要加强电流过流保护工作来增加单机芯片的驱动功率。
　　三、基于嵌入式单片机电机控制系统的设计
　　1.基于嵌入式单片机电机控制系统的硬件设计
　　（1）硬件总体结构设计
　　电机控制系统可以通过传感器来检测电机转子的运行情况，传感器当电子转子通过控制芯片时可以将其具体位置发送到驱动模块上，通过提前设置好的指令来决定输出的驱动逻辑电平情况；通过驱动电机的旋转来检测转子的位置，立足于实际的运行条件科学设置电机的转速；电机的运行速度是通过主芯片计算出来的，对比实际速度可以最初的设计速度如果发现转速出现了偏差，通过主控芯片就可以将偏差信号转变为控制信号，然后将信号传输给电机。下图即是基于嵌入式单片机控制系统的硬件总体结构设计。
　　（2）电机转子位置检测电路设计
　　霍尔位置传感器可以分为静止和动态两个部分，先在机座上固定静止部分，在转轴上固定转动部分，转动部分会随着转子的运动而运动，操作遮光盘齿部的遮挡可以产生各种不同的电平信号，将转子的位置信息提供给电动机。利用霍尔位置传感器可以加强对电机转子的实时监测，将参数信息传输给电机，最大限度确保了信息数据的准确性。
　　（3）驱动电路的设计
　　驱动系统主要由三个部分组成，其一是电动机，其二是功率变换器，其三是控制器。目前使用较多的是直流电动机，它的操作方式比较简单，在实际运行中也容易实现直流电源，所以其拥有良好的性能。
　　2.基于嵌入式单片机电机控制系统的软件设计
　　（1）软件功能的划分
　　系统uClinux的应用比较多，此系统具有操作多个任务的程序所以在运行中可以对多个任务进行调度。用户通过pClinux的任务调度函数就可以对准备好的任务中任意调度函数。根据电机的控制要求和基本的任务划分可以将软件功能进行如下划分：第一，预防性。软件系统可以对电机进行有效保护，可以针对故障问题进行预警；第二，测控性。软件系统可以对数据信息进行高效处理；第三，人机交互功能。
　　（2）软件控制程序设计
　　电机控制系统可以通过本地数据的采集程序来完成任务，根据任务的区别可以将本地数据的采集程度分为数据采集模块、数据处理模块以及数据保存模块等。通过数据采集模块可以对用户设定的不同参数进行操作。
　　四、结束语
　　基于嵌入式单片机的电机控制系统设计可以有效提升电机的整体运行效率，在设计过程中應该首先明确单片机设计意义和单机芯片体系的构建内容，不断完善电机的体系结构。做好嵌入式单片机的硬件和软件设计，提升各种硬件设施搭配的合理性，进一步优化软件体系设计，增加单片机的运行功能，从而提升基于嵌入式单片机的电机控制系统设计的科学性，对于我国工业的发展也发挥着重要的作用。
　　参考文献
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　　[5] 朱国勇.电机控制系统中嵌入式单片机的应用[J].自动化应用，2016（05）.
　　作者简介：
　　黄志飞（1987·02）男；民族：汉族；籍贯：广东清远市。职称：嵌入式工程师，研究方向：无刷直流电机控制技术及基于单片机的弱电子技术开发。