ｌｐｃ２１０１是基于１６／３２位　ａｒｍ７　ｃｐｕ嵌入高速ｆｌａｓｈ闪存的微控制器，具备高性能，小体积封装，低功耗，片上可选择多种外设等优点，应用范围很广。

　　其具备的多种３２位和１６位定时器、１０位ａ／ｄ转换器和每个定时器上ｐｗｍ匹配输出特性，尤其适用于工业控制。

　　无刷直流电机是一种易驱动电机，适用于变速和启动转矩很高的应用，它的使用范围从大规模的工业模具到调光控制的小型电机（１２ｖ直流电机），外形和尺寸也是各种各样。

　　１　无刷直流电机的基本原理

　　无刷直流电机一般由定子、转子和金属壳体等组成，如图１所示，通过反向极性的吸引产生扭矩使电机运转。一旦转子开始运转，固定的刷子和转子部分将不断反复地连接、断开，电动势和反电动势在转子旋转过程中产生，新的电极总是和定子极性相反。由于这种变换是固定的，因此转子以一种固定的形式运动。通过给电机施加反向电压和反向的转子线圈电流，使南北极性翻转，电机改变其运动旋转方向。

　　图１　无刷电机组成

　　速度和电机的扭矩大小是依据电机旋转产生的磁场强度来控制的，而电机的旋转能量是依赖于通过电流大小来控制的，因此调整电机转子的电压和电流可以改变电机的速度。本电机速度的控制是根据ｌｐｃ２１０１微控制器的ｐｗｍ信号的变化而产生的。

　　２　无刷直流电机的控制

　　２．１　双向旋转

　　驱动有刷直流电机的双向旋转，可通过全桥驱动电路改变电流来实现完成，如图２所示。这个全桥驱动电路由ｎ通道的ｍｏｓｆｅｔ管组成，当ｑ２和ｑ３关闭的时候，ｑ１和ｑ４导通电机正相旋转；当ｑ１和ｑ４关闭时，ｑ２和ｑ３导通电机反相旋转。

　　图２　使用全桥电路双向旋转

　　２．２　速度控制部分

　　无负载的电机速度与加到电机上的电压有一定的比例关系，因此通过采样加载到电机上的电压，可以控制电机的速度。脉宽调制解调用于产生这种电压的变化，如图３所示。脉宽调制是基于占空比的固定频率脉宽波形。加载到电机上的平均电压与ｐｗｍ占空比成正比关系。

　　图３　ｐｗｍ速度控制

　　ｐｗｍ信号（ｑ１和ｑ２）根据ｌｐｃ２１０１微控制器定时器２的３个匹配寄存器决定信号的时基频率。电机速度（占空比）和方向通过调整电位器输入及改变ｌｐｃ２１０１　ａｄｃ的输入数值来控制，如图４所示。

　　图４　系统配置

　　２．３　电机反馈部分

　　低功耗电机电流测量是在ｍｏｓｆｅｔ和地之间使用电流传感器（参见图４）。通过电流传感器的采样电阻检测微小电压；通过在微控制器的前端进行滤波和放大，电流采集总是在最高级别，在ｐｗｍ产生之前。这个操作通过外部定时器匹配中断，中断后先开始ａ／ｄ转换。转换数值代表了电机的电流。

　　低功耗无传感器电机旋转速度反馈是通过反馈的ｅｍｆ电压测量（参见图４）。反电动势是通过电机转子旋转磁场和外部电磁场产生的。换句话说，电机表现得像一个发电机。ｒｐｍ和反电动势电压是成直接正比关系的，反电动势测量是通过ｍｏｓｆｅｔ切换完成的（刹车模式）。本文中，ｂｅｍｆ测量用于检测电机是否完全停止。电压分压是用于满足反电动势电压（最高为１２ｖ）在０～３．３　ｖ间的。

　　３　无刷直流电机的应用

　　３．１　选用ｌｐｃ２１０２

　　ｌｐｃ２１０２（采用ｌｑｆｐ４８封装）是目前ｌｐｃ２０００系列ａｒｍ７家族中最小、最便宜的一款总线频率高达７０ｍｈｚ的３２位ｃｐｕ处理器；有２　ｋｂ的静态ｒａｍ和８ｋｂ的片上ｆｌａｓｈ存储区。对于使用ｕｓｂ、ｃａｎ总线、ｅｔｈｅｒｎｅｔ以太网总线，可以选用ｌｐｃ２０００系列中更高级别的处理器。本文中ｌｐｃ２１０１，其ｃｐｕ使用代码空间为３ｋｂ，ｃｐｕ负载小于５％。没有使用内部外设资源如下：ｕａｒｔ、ｉ２ｃ、ｓｐｉ／ｓｓｐ、ｒｔｃ、２个定时器和４个ａ／ｄ输入，２０个未用的ｉ／ｏ口可供用户扩展使用。

　　３．２　电机选择

　　设计选用１５０　ｗ　ｍａｘｏｎ　ｒｅ４０电机。在１２　ｖ输入下，无负载的速度是６　９２０　ｒ／ｓ。最大连续电流是６ａ。ｐｗｍ时基信号对电机噪声有很大的影响（因为人耳一般能听到的声波的频率范围是２０　ｈｚ～２０ｋｈｚ），同时影响电机的表现性能。要防止整个周期中电流过零（就是通常所说的不连续的电流