【正文】 圖 21 H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 使能控制和方向邏輯 驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，保證 H 橋上兩個(gè)同側(cè)的三極管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通非常重要。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三極管。因此，光電三極管也分為兩種，分別別是 NPN 型和 PNP 型。沒(méi)有光照時(shí)，反向電流很?。ㄒ话阈∮? 微安），稱為暗電流。 基于 H 橋驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 27 電機(jī)測(cè)速電路 本設(shè)計(jì)采用的是紅外傳感器（由紅外線發(fā)射管、紅外線接收管構(gòu)成的紅外計(jì)數(shù)電路） 紅外線發(fā)射管 簡(jiǎn)介：紅外線發(fā)射管也稱紅外線發(fā)射二極管，屬于二極管類。脈沖頻率對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有影響，脈沖頻率高連續(xù)性好，但帶帶負(fù)載能力差脈沖頻率低則反之。該系列集成穩(wěn)壓 IC 型號(hào)中的 78 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 7806表示 輸出電壓為正 6V， 7909 表示輸出電壓為負(fù) 9V。 。 。范圍一般為 。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。數(shù)碼管按段數(shù)分為 七段數(shù)碼管 和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光 二極管 單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和 共陰極數(shù)碼管 。 晶振是為電路提供頻率基準(zhǔn)的元器件，通常分成有源晶振和無(wú)源晶振兩個(gè)大類，無(wú)源晶振需要芯片內(nèi)部有振蕩器，并且晶振的信號(hào)電壓根據(jù)起振電路而定，允許不同的電壓，但無(wú)源晶振通常信號(hào)質(zhì)量和精度較差，需要精確匹配外圍電路（電感、電容、電阻等），如需更換晶振時(shí)要同時(shí)更換外圍的電路。一種是皮爾斯振蕩器配置，適用于晶振和陶瓷諧振槽路。可以看出： C1 越小， Co 越大， Cv 變化時(shí)對(duì)整個(gè)槽路電容的作用就越小。 基于 H 橋驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 19 晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。 。目前有一種外觀像塑封三極管的微型接收頭，用于維修代換十分方便。它僅有三條管腳，分別是電源正極、電源負(fù)極以及信號(hào)輸出端，其工作電壓在 5V 左右 .只要給它接上電源即是一個(gè)完整的紅外接收放大器，使用十分方便。 紅外接收二極管的外形和發(fā)射管基本上一樣，僅從外觀上有時(shí)較難分辨，可用觀察和測(cè)量方法識(shí)別管腳極性。 紅外發(fā)光二極管最大輻射強(qiáng)度一般在光軸的正前方，并隨輻射方向與光軸夾角的增加而減小。 紅外發(fā)射二極管由紅外輻射效率高的材料（常用砷化鎵 GaAs）制成 PN 結(jié)，外加正向偏壓向 PN結(jié)注入電流激發(fā)中心波長(zhǎng)為 830 950nm 紅外光。 L298N 之接腳如圖 8 所示， Pin1 和 Pin15 可與電流偵測(cè)用電阻連 接來(lái)控 基于 H 橋驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 15 制負(fù)載的電路； OUTl、 OUT2 和 OUT OUT4 之間分別接 2 個(gè)步進(jìn)電機(jī)； input1~input4 輸入控制電位來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)； Enable 則控制電機(jī)停轉(zhuǎn)。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H— FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ）， 參見(jiàn)表 1。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端， 10 腳和 11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。如果電動(dòng)機(jī)在 4個(gè)象限上都能運(yùn)行，說(shuō)明電動(dòng)機(jī)的控制功能比較強(qiáng)。這些芯片除了有 PWM 信號(hào)發(fā)生功能外，還有“死區(qū)”調(diào)節(jié)功能、保護(hù)功能等。目前，在直流電動(dòng)機(jī)控制中，主要使用定頻調(diào)寬法。 在 PWM 調(diào)速時(shí)，占空比 8279SL1+5VIRQCLKA0CSRDWRD0D7CNTLSHIGTRESET1512 141311109876543210RL3RL2RL1RL0SL0SL2SL3A03B0 3驅(qū)動(dòng)器P0WRRDALEINT183C5521KAT89S51是一個(gè)重要的參數(shù)，以下三種方法都可以改變占空比的值。在圖 25(a)中，當(dāng)開(kāi)關(guān)管 MOSFET 的柵極輸入高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組兩端有電壓 Us 。由此即可產(chǎn)生 PWM 脈沖信號(hào)。 直流電機(jī)調(diào)速 PWM 信號(hào)形成原理 PWM 信號(hào)是由脈寬調(diào)制器（一個(gè)電壓 —— 脈沖變換裝置）生成的，常用的脈寬調(diào)制器有以下幾種：用鋸齒波或三角波作調(diào)制信號(hào)的脈寬調(diào)制器；用多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成的脈寬調(diào)制器；數(shù)字式脈 寬調(diào)制器。脈沖周期 不變，只改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，即通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)進(jìn)行直流調(diào)速。它具有效率高、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于地鐵、電力機(jī)車、城市無(wú)軌電車以及電瓶搬運(yùn)車等電力牽引設(shè)備的變速拖動(dòng)中。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，至少包含兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)， 還要一臺(tái)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不方便等缺點(diǎn)。 調(diào)節(jié)電樞供電電壓或者改變勵(lì)磁磁通，都需要有專門的可控直流電源，常用的可控直流電源有以下三種： （ 1）旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組。改變磁通可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，但只能減弱磁通進(jìn)行調(diào)速（簡(jiǎn)稱弱磁調(diào)速），從電機(jī)額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)速，屬恒功率 調(diào)速方法。 aPNCe 60? (23) (23)式中： p磁極對(duì)數(shù)， N 是導(dǎo)體數(shù)， a是電樞支路數(shù)。如果導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度 l ，其中流過(guò)的電流為 i ，導(dǎo)體所在處的磁通密度為 B，那末導(dǎo)體受到的電磁力的值為式（ 21） BliF? (21) 如圖 21 中 N、 S 極下各根導(dǎo)體所受電磁力的方向，如圖中箭頭所示。 本系統(tǒng)的脈沖寬度調(diào)制 (Pulse Width Modulation)原 理是：脈沖寬度調(diào)制波由一列占空比不同的矩形脈沖構(gòu)成 其占空比與信號(hào)的瞬時(shí)采樣值成比例。本系統(tǒng)通過(guò) 紅外 傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)述： 電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)的發(fā)展得力于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、永磁材料技術(shù)、電動(dòng)控制技術(shù)、微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的最新發(fā)展成果。另外，本系統(tǒng)中使用了測(cè)速發(fā)電機(jī)對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過(guò)濾波電路后，將測(cè)量值送到 A/D 轉(zhuǎn)換器，并且最終作為反饋值輸入到單片機(jī)進(jìn)行 PI運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流電機(jī)速度的控制。 關(guān)鍵詞： PWM 調(diào)速； H 橋驅(qū)動(dòng)；直流電機(jī)測(cè)速；數(shù)碼管顯示 Based on the Hbridge driver circuit of DC motor speed control system design ABSTRACT This article describes the DC motor speed control system based on the Hbridge driver, the system uses the chip LN298 build Hbridge driver circuit, PWM speed control signal is provided by the microcontroller AT89AC52 control Hbridge motor drive operation is controlled by a microcontroller, Hbridge DC motor drive. Articles using a specialized chip posed of a PWM signal generating system, and on the principle of the PWM signal generating method, and how to adjust the duty cycle of the PWM signal by software programming, thereby controlling the input signal waveform are made. elaboration. In addition, this paper also uses a chip LN298 as a forward speed of a DC motor power amplifier circuit driver module. In addition, the present system uses a tachogenerator to measure the rotational speed of the DC motor, after the filtering circuit, the measured value to the A / D converter, and, ultimately, as a feedback value PI operator input to the microcontroller, thus realizing the DC motor speed control. Key words： PWM speed control。正是這些技術(shù)的進(jìn)步使電機(jī)控制技術(shù)在近 20 多年內(nèi)發(fā)生了翻天覆地的變化，其中電動(dòng)機(jī)的控制部分已由模擬控制逐漸讓位于以單片機(jī) 和 H橋驅(qū)動(dòng)模塊 為主的微處理器控制，形成數(shù)字和模擬的混合控制系統(tǒng)和純數(shù)字控制的應(yīng)用，并曾向全數(shù)字化控制方向快速發(fā)展。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)包括硬件和軟 件兩大部分，其中硬件設(shè)計(jì)包括方案選定、電路原理圖設(shè)計(jì)、PCB 繪制；軟件設(shè)計(jì)包括內(nèi)存空間的分配，直流電機(jī)控制應(yīng)用程序模塊的設(shè)計(jì)，程序調(diào)試等。 基于 H 橋驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 3 2 直流電機(jī)調(diào)速控制概述 直流電機(jī)調(diào)速方法通常有機(jī)械的、電氣的、液壓的、氣動(dòng)的幾種，僅就機(jī)械與電氣調(diào)速方法而言，也可采用電氣與機(jī)械配合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸形成順時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子而使其旋轉(zhuǎn)。 KCe ?? (24) (24)式中：當(dāng)電機(jī)型號(hào)確定后， CeΦ為常數(shù)，故式式 (21)改為 K RaIUn NN ?? (25) 在中小功率直流電機(jī)中，電樞回路電阻非常小，式 (25)中 INRa 項(xiàng)可省略不計(jì)，由此可見(jiàn)，當(dāng)改變電樞電壓時(shí)，轉(zhuǎn)速 n隨之改變，達(dá)到直流電機(jī)的調(diào)速的目的。 變化時(shí)間遇到的時(shí)間常數(shù)同 變化遇到的相比要大得多，響應(yīng)速度較慢，但所需電源容量小。用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。且技術(shù)落后，因此擱置不用。 圖 3 為直流斬波器的原理電路和輸出電壓波型，圖中 VT 代表開(kāi)關(guān)器件。 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 與 VM系統(tǒng)相比， PWM 調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)： （ 1）由于 PWM調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動(dòng)很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達(dá) 1：10000 左右。這里簡(jiǎn)要介紹一下用三角波作調(diào)制信號(hào)的脈寬調(diào)制器生成 PWM 波的方法。 直流電機(jī)電樞的 PWM 調(diào)壓調(diào)速原理 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速 n的表達(dá)式為式（ 26）： ??? K IRUn (26) 式中： U—— 電樞端電壓； I—— 電樞電流； R—— 電樞電路總電阻； ? —— 每極磁通量； K—— 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)。 1t 秒后，柵極變?yōu)榈碗娖?，開(kāi)關(guān)管截止，電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓為 0。 （ 1）定寬調(diào)頻法。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 PWM 控制信號(hào)產(chǎn)生的方法 （ 1）分立電子元件組成的 PWM 信 號(hào)電路。在單片機(jī)控制直流電動(dòng)機(jī)中，使用專用的 PWM 集成電路可以減輕單片機(jī)的負(fù)擔(dān)，工作可靠。 圖 6 電動(dòng)機(jī) 4個(gè)運(yùn)行象限 基于 H 橋驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 11 3 系統(tǒng)元器件介紹 單片機(jī)的選型： AT89C52 是 51 系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是 ATMEL 公司生產(chǎn)的。 P0口是一組 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口， 也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。對(duì) P3 口寫(xiě)入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸