【正文】 速系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 5 （ 1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓 U。在電動(dòng)機(jī)電樞回路外串電阻進(jìn)行調(diào)速的方法，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。用靜止 的可控整流器，如汞弧整流器和晶閘管整流裝置，產(chǎn)生可調(diào)的直流電壓。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類(lèi)型，可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。加到電動(dòng)機(jī)上；當(dāng) VT 斷開(kāi)時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)電樞端電壓為零。 （ 2）同樣由于開(kāi)關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài) 抗擾能力強(qiáng)。恒頻率波形發(fā)生器的作用就是產(chǎn)生頻率恒定的振蕩源作為比較的基準(zhǔn)，如三角波。對(duì)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)離不開(kāi)半導(dǎo)體功率器件。這樣，對(duì)應(yīng)者輸入的電平高低，直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組兩端的電壓波形如圖25(b)所示。 （ 2）調(diào)寬調(diào)頻法。 （ 2）軟件模擬法。新一代單片機(jī)增加了許多功能，其中包括 PWM 功能。 主要特性： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8kB 可反復(fù)擦寫(xiě) (大于 1000 次） Flash ROM； 32個(gè)雙向 I/O 口； 256x8bit 內(nèi)部 RAM； 3個(gè) 16位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷； 時(shí)鐘頻率 024MHz； 2個(gè)串行中斷，可編程 UART 串行通道； 2個(gè)外部中斷源，共 8個(gè)中斷源； 2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線， 3級(jí)加密位； 低功耗空閑和掉電模式， 軟件 設(shè)置睡眠和喚醒功能； 1有 PDIP、 PQFP、 TQFP 及 PLCC 等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 管腳說(shuō)明 圖 7 AT89C52引腳 如圖 7所示 AT89C52P 為 40 腳雙列直插封裝的 8 位通用微處理器如圖 所示，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。對(duì)端口 P2 寫(xiě)“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC指令才能將 ALE 激活。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。圓盤(pán)隨被測(cè)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，光線只能通過(guò)因孔或缺口照射到光電管上。 紅外發(fā)光二極管的伏安特性與普通硅二極管極為相似。 判別紅外發(fā)光二極管的正、負(fù)電極時(shí)。另外，在紅外接收二極管的管體頂端有一個(gè)小斜切平面，通常帶有此斜切平面一端的引腳 為負(fù)極，另一端為正極。從而使電路達(dá)到最簡(jiǎn)化！靈敏度和抗干擾性都非常好，可以說(shuō)是一個(gè)接收紅外信號(hào)的理想裝置。廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 對(duì)于引腳順序相 同的可直接按順序接入，如引腳順序不對(duì)，則可用細(xì)導(dǎo)線引接。 圖 10 輸出端加接反相器 晶振 晶振是電路中常用用的時(shí)鐘元件 ,全稱(chēng)是叫晶體震蕩器，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。 晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。所以， Cv變大時(shí)，降低槽路頻率的作用越來(lái)越小， Cv 變小時(shí)，升高槽路頻率的作用卻越來(lái)越大。另外如果用鑷子碰晶體另外一個(gè)腳，這個(gè)電壓有明顯變化，證明是起振了的。 每種芯片的手冊(cè)上都會(huì)提供外部晶振輸入的標(biāo)準(zhǔn)電路，會(huì)表明芯片的最高可使用頻率等參數(shù)，在設(shè)計(jì)電路時(shí)要掌握。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。一般用于顯示時(shí)鐘中的秒 。 。 。這兩種封裝的圖形以及引腳序號(hào)、引腳功能如附圖 15所示。通過(guò) 輸入高電平信號(hào)， 輸入低電平，電機(jī)正轉(zhuǎn)；通過(guò) 輸入低電平信號(hào)， 輸入高電平，電機(jī)反轉(zhuǎn)； 、 同時(shí)為高電平或低電平時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（ GaAs）、砷鋁化鎵（ GaAlAs）等材料，采用全透明 或淺藍(lán)色、黑色的樹(shù)脂封裝。這種特性稱(chēng)為“光電導(dǎo)”。 紅外 計(jì)數(shù)電路 紅外計(jì)數(shù)電路硬件設(shè)計(jì)如圖 18 所示 圖 18 計(jì)數(shù)測(cè)速電路 紅外計(jì)數(shù)電路主要由紅外發(fā)射和接收電路組成 . 紅外發(fā)射和接收電路 : 在電動(dòng)機(jī)上安裝一對(duì)紅外發(fā)射和接收管 , 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ,對(duì)紅外光反射、散射和折射 ,穿過(guò)紅外光的光強(qiáng)瞬間減少 , 紅外接收管導(dǎo)通程度也在瞬間減小 , 因而產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào) 。例如，如圖 20 所示，當(dāng) Q1管和 Q4 管導(dǎo)通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng) Q1 從左至右穿過(guò)電機(jī)，然后再經(jīng) Q4 回到電源負(fù)極。基于上述原因，在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中通常 要用硬件電路方便地控制三極管的開(kāi)關(guān)。當(dāng)三極管 Q1 和Q4 導(dǎo)通時(shí)，電流將從左至右流過(guò)電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周?chē)募^指示為順時(shí)針?lè)较颍?。電路得名于?H 橋驅(qū)動(dòng)電路”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜?H。如果在外電路上接上負(fù)載，負(fù)載上就獲得了電信號(hào)，而且這個(gè)電信號(hào)隨著光的變化而相應(yīng)變化。以上決定紅外線發(fā)射管產(chǎn)品的主要性能及使用范圍。 要實(shí)現(xiàn)按住加 /減速鍵不放時(shí)恒加或恒減速直到放開(kāi)停止，就需在判斷是否松開(kāi)該按鍵時(shí)，每進(jìn)行一次增加 /減少一定的占空比。如對(duì)于 78**正壓系列，①腳高電位，②腳接地。 顧名思義，三端 IC 是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。 。世面上的四位一體的數(shù)碼管一般都沒(méi)有datasheet，所以掌握他們管腳的分布是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。 4 位數(shù)碼管的引腳圖 4 位數(shù)碼管的引 腳圖如圖 13 所示 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 13 4位數(shù)碼管的引腳圖 4 位數(shù)碼管的參數(shù) 8字高度： 8字上沿與下沿的距離。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)， 相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。 另外說(shuō)明一點(diǎn)，可能有些初學(xué)者會(huì)對(duì)晶振的頻率感到奇怪， 12M、 24M 之類(lèi)的晶振較好理解，選用如 的晶振給人一種奇怪的感覺(jué)，這個(gè)問(wèn)題解釋起來(lái)比較麻煩，如果初學(xué)者在練習(xí)串口編程的時(shí)候就會(huì)對(duì)此有所理解，這種晶振主 要是可以方便和精確的設(shè)計(jì)串口或其它異步通訊時(shí)的波特率。 先說(shuō) DIP：常用尺寸有 HC49U/T， HC49S， UM1， UM5，這些都是 MHZ 單位的。通過(guò)晶振的原理圖你應(yīng)該大致了解了晶振的作用以及工作過(guò)程了吧。 下面我就具體的介紹一下晶振的作用以及原理，晶振一般采用如圖 11a 的電容三端式 (考畢茲 ) 交流等效振蕩電路；實(shí)際的晶振交流等效電路如圖 11b，其中 Cv是用來(lái)調(diào)節(jié)振蕩頻率，一般用變?nèi)荻O管加上不同的反偏電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，這也是壓控作用的機(jī)理；把晶體的等效電路代替晶體后如圖 11c。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬(wàn)分之五十。 。實(shí)際上無(wú)論何種型號(hào)的接收頭均可采用常見(jiàn)型號(hào)代換。以阻值較小的一次為準(zhǔn)，紅表筆所接的管腳為負(fù)極，黑表筆所接的管腳為正極。因紅外發(fā)光二極管呈透明狀，所以管殼內(nèi)電極 清晰可見(jiàn)，內(nèi)部電極較寬較大的一個(gè)為負(fù)極，而較窄且小的一個(gè)為正極。因此要求工作電壓準(zhǔn)確、穩(wěn)定，否則影響輻 射功率的發(fā)揮及其可靠性。光源被遮擋物遮住時(shí)，光電管反向電阻很大，輸出端就沒(méi)有信號(hào)輸出。 XTAL2 振蕩器反相放大器的輸出端。 PSEN 程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī) 復(fù)位。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX RI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 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) 13 P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩（電流）與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，可以做一個(gè)圖來(lái)表示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，如圖 6所示。這種方法要占用 CPU大量時(shí)間，使單片機(jī)無(wú)法進(jìn)行其它工作，因此也逐漸被淘汰。 （ 3）定頻調(diào)寬法。 圖 5 PWM 調(diào)速控制原理和電壓波形圖 占空比 8279SL1+5VIRQCLKA0CSRDWRD0D7CNTLSHIGTRESET1512 141311109876543210RL3RL2RL1RL0SL0SL2SL3A03B0 3驅(qū)動(dòng)器P0WRRDALEINT183C5521KAT89S51表示了在一個(gè)周期 T里，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間與周期的比值。實(shí)際生活中，絕大多數(shù)直流電動(dòng)機(jī)采用開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)方式 /開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)方式是使半導(dǎo)體 功率器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，通過(guò)脈寬調(diào)制 PWM 來(lái)控制電動(dòng)機(jī)電樞電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。調(diào)制產(chǎn)生 PWM信號(hào)的工作原理如圖 4(a)所示。 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用脈寬調(diào)制式變換器，簡(jiǎn)稱(chēng) PWM 變換器。 （ a）原理圖 （ b）電壓波型 圖 3 直流斬波器原理電路及輸出電壓波型 采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。它的另一個(gè)缺點(diǎn)是運(yùn)行條件要求高，維護(hù)運(yùn)行麻煩。用恒定直流電源或不可控整流電源供電，利用直流斬波或脈寬調(diào)制的方法產(chǎn)生可調(diào)的直流平均電壓。 改變電阻調(diào)速缺點(diǎn) 很多，目前很少采用，僅在有些起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)及電車(chē)等調(diào)速性能要求不高或低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不長(zhǎng)的傳動(dòng)系統(tǒng)中采用。對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這種方法最好。當(dāng)外力作用使其旋轉(zhuǎn)，駛?cè)霗C(jī)械能時(shí)，電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，輸出電能；當(dāng)在電刷兩端施加電壓輸入電能時(shí)，電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)輸出機(jī)械能。在我國(guó)許多工業(yè)部門(mén)，如軋鋼、礦山采掘、海洋鉆探、金屬加工、紡織、造紙以及高層建筑等需要高性能可控電力拖動(dòng)的場(chǎng)合，仍然廣泛采用直流調(diào)速系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)方法具有頻率響應(yīng)高 (響應(yīng)頻率達(dá) 20 kHz 以上 )、輸出幅值不變、抗電磁干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。 利用 H 橋控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目發(fā)展 目前使用的電機(jī)模擬控制 電路 都比較復(fù)雜，測(cè)量范圍與精度不能兼顧，且采樣時(shí)間廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 較長(zhǎng)，難以測(cè)得瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。無(wú)論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、商務(wù)與辦公設(shè)備中，還是在日常生活中的家用電器中，都大量地使用著各種各樣的電動(dòng)機(jī)。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題目： 基于 H 橋控制的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) （英文）： Based on the Hbridge driver circuit of DC motor speed control system design 院 別： 自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化（師范） 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 2021105444028 指導(dǎo)教師： 日 期： 2021 年 5 月 基于 H 橋控制的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) 摘要 本文介紹了 基于 H橋驅(qū)動(dòng)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)， 系統(tǒng)采用 芯片 LN298 搭建 H 橋驅(qū)動(dòng)電路， PWM 調(diào)速信號(hào)由單片機(jī) AT89AC52 提供，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)控制由單片機(jī)控制 H橋，H橋再驅(qū)動(dòng)直流電機(jī) 。 digital display 目 錄 1 緒論 .................................................... 1 基于 H 橋控制的 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的和意義 ........... 1 選題的目的和意義： ................................ 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)述： .............................. 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所采用的研究