【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 L298N 作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器 L298N 是一款高集成度、雙橋結(jié)構(gòu)的直腳步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。它具有高達(dá) 50v電壓和 4A 電流的驅(qū)動(dòng)能力。 電路簡(jiǎn)單 、 性能穩(wěn)定 、 使用比較方便 。 一片 L298N可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)。 方案二： 使用分立原件搭建電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 使用分立原件搭建電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路造價(jià)低廉，在大規(guī)模生產(chǎn)中使用廣泛。但分立原件 H橋電路工作性能不夠穩(wěn)定，較易出現(xiàn)硬件上的故障，故放棄了這一方案。因此采用 L298N 作為驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 天津工程師范學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 4 硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)整體框圖 圖 41 系統(tǒng)整體框圖 人機(jī)交互硬件 人機(jī)交互硬件主要包括液晶顯示屏、鍵盤(pán)和單片機(jī)。 液晶顯示屏 我選用了 OCM19264_1 是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動(dòng)器 /列驅(qū)動(dòng)器及 192 64 全點(diǎn)陣液晶顯示器組成?？赏瓿蓤D形顯示，也可以顯示 124 個(gè)（ 1616 點(diǎn)陣）漢字。 主要技術(shù)參數(shù)和性能： 電源： VDD： +5V； 顯示內(nèi)容： 192（列） 64 （行）點(diǎn) 全屏幕點(diǎn)陣 七種指令 與 CPU 接口采用 8位數(shù)據(jù)總線并行輸入輸出和 8條控制線 占空比 1/64 主 控 制 器 LED顯 示 L298N驅(qū)動(dòng)電路 單片機(jī)復(fù)位 時(shí)鐘振蕩 按鍵選擇 天津工程師范學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 工作溫度： 20176。C — +70176。C ，存儲(chǔ)溫度： 30176。C — +80176。C 一 、主要硬件構(gòu)成說(shuō)明 圖 42 主要硬件構(gòu)成 IC4 為行驅(qū)動(dòng)器。 IC1， IC2， IC3 為列驅(qū)動(dòng)器。 IC1， IC2， IC3， IC4 含有以下主要功能器件。了解如下器件有利于對(duì)模塊編程。 指令寄存器（ IR） IR是用于寄存指令碼，與數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。當(dāng) D/I=0 時(shí)，在 E信號(hào)下降沿的作用下，指令碼寫(xiě)入 IR。 數(shù)據(jù)寄存器（ DR） DR是用于寄存數(shù)據(jù)的，與指令寄存器指令相對(duì)應(yīng)。當(dāng) D/I=1時(shí)，在下降沿作用下，圖形顯示數(shù)據(jù)寫(xiě)入 DR，或在 E信號(hào)高電平作用下由 DR讀到 DB7∽ DB0數(shù)據(jù)總線。 DR 和 DDRAM之間的數(shù)據(jù)傳輸是模塊內(nèi)部自動(dòng)執(zhí)行的。 忙標(biāo)志 （ BF） BF標(biāo)志提供內(nèi)部工作情況。 BF=1表示模塊在內(nèi)部操作，此時(shí)模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)。 BF=0時(shí)，模塊為準(zhǔn)備狀態(tài)，隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù)。利用 STATUS READ指令，可以將 BF讀到 DB7總線，從檢驗(yàn)?zāi)K之工 作狀態(tài)。 顯示控制觸發(fā)器 （ DFF） 此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開(kāi)和關(guān)的控制。 DFF=1為開(kāi)顯示（ DISPLAY ON），DDRAM 的內(nèi)容就顯示在屏幕上， DFF=0為關(guān)顯示（ DISPLAY OFF）。 天津工程師范學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 DDF的狀態(tài)是指令 DISPLAY ON/OFF和 RST信號(hào)控制的。 XY地址計(jì)數(shù)器 XY地址計(jì)數(shù)器是一個(gè) 9位計(jì)數(shù)器。高 3位是 X地址計(jì)數(shù)器，低 6位為 Y地址計(jì)數(shù)器，XY地址計(jì)數(shù)器實(shí)際上是作為 DDRAM的地址指針， X地址計(jì)數(shù)器為 DDRAM的頁(yè)指針，Y地址計(jì)數(shù)器為 DDRAM的 Y地址指針。 X地址計(jì)數(shù) 器是沒(méi)有記數(shù)功能的，只能用指令設(shè)置。 Y地址計(jì)數(shù)器具有循環(huán)計(jì)數(shù)功能，各顯示數(shù)據(jù)寫(xiě)入后， Y地址自動(dòng)加 1， Y地址指針從 0到 63。 顯示數(shù)據(jù) RAM（ DDRAM） DDRAM是存儲(chǔ)圖形顯示數(shù)據(jù)的。數(shù)據(jù)為 1表示顯示選擇，數(shù)據(jù)為 0表示顯示非選擇。 DDRAM與地址和顯示位置的關(guān)系見(jiàn) DDRAM地址表（見(jiàn)第 6 頁(yè)）。 Z地址計(jì)數(shù)器 Z地址計(jì)數(shù)器是一個(gè) 6位計(jì)數(shù)器，此計(jì)數(shù)器具備循環(huán)記數(shù)功能，它是用于顯示行掃描同步。當(dāng)一行掃描完成，此地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加 1，指向下一行掃描數(shù)據(jù)， RST復(fù)位后 Z地址計(jì)數(shù)器為 0。 Z 地址 計(jì)數(shù)器可以用指令 DISPLAY START LINE預(yù)置。因此，顯示屏幕的起始行就由此指令控制，即 DDRAAM的數(shù)據(jù)從哪一行開(kāi)始顯示在屏幕的第一行。此模塊的 DDRAM共 64 行，屏幕可以循環(huán)滾動(dòng)顯示 64 行。 二、引腳說(shuō)明 見(jiàn)表 31 三、指令說(shuō)明 指令表： 1. 顯示開(kāi)關(guān)控制 (DISPLAY ON/OFF) 表 42 開(kāi)關(guān)控制代碼表 代碼 R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 形式 0 0 0 0 1 1 1 1 1 D D=1:開(kāi)顯示 (DISPLAY ON)意即顯示器可以進(jìn)行各種顯示操作 D=0:關(guān)顯示 (DISPLAY OFF)意即不能對(duì)顯示器可以進(jìn)行各種顯示操作 2. 設(shè)置顯示起始行 表 43 顯示起始行代碼表 代碼 R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 形式 0 0 1 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0 天津工程師范學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 表 41 引腳說(shuō)明 管腳號(hào) 管腳名稱(chēng) 電平 管腳功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VDD +5V 電源電壓 3 VO 5V 液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電壓 4 D/I（ RS） H/L D/I=“H”，表示 DB7∽ DB0為顯示數(shù)據(jù) D/I=“L”，表示 DB7∽DB0為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W H/L R/W=“H”， E=“H”數(shù)據(jù)被讀到 DB7∽ DB0 R/W=“L”， E=“H→ L”數(shù)據(jù)被寫(xiě)到 IR或 DR 6 E H/L R/W=“L”， E信號(hào)下降沿鎖存 DB7∽ DB0 R/W=“H， E=“H”DDRAM數(shù)據(jù)讀到 DB7∽ DB0 7 DB0 H/L 數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 數(shù)據(jù)線 9 DB2 H/L 數(shù)據(jù)線 10 DB3 H/L 數(shù)據(jù)線 11 DB4 H/L 數(shù)據(jù)線 12 DB5 H/L 數(shù)據(jù)線 13 DB6 H/L 數(shù)據(jù)線 14 DB7 H/L 數(shù)據(jù)線 15 /CS1 L 選擇 IC1，即左 64列 16 /RST L 復(fù)位控制信號(hào)，/RST=0有效 17 /CS2 L 選擇 IC2，即中 64列 18 /CS3 L 選擇 IC3，即右 64列 19 VEE 13V LCD驅(qū)動(dòng) 負(fù)電壓 20 LED+ +5V LED背光電源正 天津工程師范學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 前面在 Z地址計(jì)數(shù)器一節(jié)已經(jīng)描述了顯示起始行是由 Z地址計(jì)數(shù)器控 制的。 A5∽A0的 6位地址自動(dòng)送入 Z地址計(jì)數(shù)器，起始行的地址可以是 0∽ 63 的任意一行。 例如： 選擇 A5∽ A0是 62，則起始行與 DDRAM行的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： DDRAM 行： 62 63 0 1 2 3 28 29 屏幕顯示行： 1 2 3 4 5 6 31 32 3. 設(shè)置頁(yè)地址 表 44 頁(yè)地址代碼表 代碼 R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 形式 0 0 1 0 1 1 1 A2 A1 A0 所謂頁(yè)地址就是 DDRAM的行地址 ,8行為一頁(yè) ,模塊共 64行即 8頁(yè) , A2 ∽ A0表示 0∽ 7頁(yè)。讀寫(xiě)數(shù)據(jù)對(duì)地址沒(méi)有影響，頁(yè)地址由本指令或 RST信號(hào) 改變復(fù)位后頁(yè)地址為 0。頁(yè)地址與 DDRAM的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn) DDRAM地址表。 4. 設(shè)置 Y地址 (SET Y ADDRESS) 表 45 Y地址代碼表 代碼 R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 形式 0 0 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0 此指令的作用是將 A5∽ A0送入 Y地址計(jì)數(shù)器 ,作為 DDRAM的 Y地址指 針。在對(duì)DDRAM進(jìn)行讀寫(xiě)操作后， Y地址指針自動(dòng)加 1，指向下一個(gè) DDRAM單元。 (STATUS READ) 表 47 狀態(tài)代碼表 代碼 R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 形式 1 0 BUSY 0 ON/ OFF RET 0 0 0 0 當(dāng) R/W=1 D/I=0 時(shí)，在 E 信號(hào)為 “H” 的作用下，狀態(tài)分別輸出到數(shù)據(jù)總線（ DB7∽ DB0）的相應(yīng)位。 BF：前面已敘述過(guò)（見(jiàn) BF標(biāo)志位一節(jié)）。 ON/OFF：表示 DFF 觸發(fā)器的狀態(tài)（見(jiàn) DFF 觸發(fā)器一節(jié)）。 天津工程師范學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 RST： RST=1表示內(nèi)部正在初始化，此時(shí)組件不接受任何指令和數(shù)據(jù)。 (WRITE DISPLAY DATE) 表 48 寫(xiě)顯示數(shù)據(jù)代碼表 代碼 R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 形式 0 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7∽ D0 為顯示數(shù)據(jù) ,此指令把 D7∽ D0 寫(xiě)入相應(yīng)的 DDRAM 單元， Y 地指針自動(dòng)加 1。 (READ DISPLAY DATE) 表 49 讀顯示數(shù)據(jù)代碼表 代碼 R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 形式 1 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 此指令把 DDRAM 的內(nèi)容 D7∽ D0 讀到數(shù)據(jù)總線 DB7∽ DB0， Y 地址指針自動(dòng)加 1。 四．讀寫(xiě)操作時(shí)序 圖 43 寫(xiě)操作時(shí)序圖 天津工程師范學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 44 讀操作時(shí)序圖 圖 45 液晶顯示器原理圖 名 稱(chēng) 符 號(hào) 最小值 典型值 最大值 單位 E周期時(shí)間 Tcyc 1000 ns E高電平寬度 Pweh 450 ns E低電平寬度 Pwel 450 ns E上升時(shí)間 Tr 25 ns VCC RS RWE D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7VCC10KR20VCC1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20P1 液晶 192X64CS1 CS2CS3RET天津工程師范學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 表 410 鍵盤(pán) 圖 46 鍵盤(pán) 按鍵功能有：模式選擇鍵、確定鍵、暫停鍵。 LED 及蜂鳴器 LED指示系統(tǒng)當(dāng)前的通電情況，當(dāng)完成洗衣時(shí)蜂鳴器提示報(bào)警，原理圖如下： E下降時(shí)間 Tf 25 ns 地址建立時(shí)間 Tas 140 ns 地址保持時(shí)間 Tah 10 ns 數(shù)據(jù)建立時(shí)間 Tdsw 200 ns 數(shù)據(jù)延遲時(shí)間 Tddr 320 ns 寫(xiě)數(shù)據(jù)保持時(shí)間 Tdhw 10 ns S2S3S4模式選擇確定暫停228。195。249。198。D0 177。168。190。175。181。198。 Q2 1K R3 470 R8 天津工程師范學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 47 蜂鳴器原理圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 L298N 圖 48 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 功能特性 L298N 是 ST 公司生產(chǎn)的一種高電壓、 大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用 15 腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá) 46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá) 3A，持續(xù)工作電流為 2A；內(nèi)含兩個(gè) H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。使用 L298N 芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，可 以直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；并可以直接用單片機(jī)的 I/O 口提供信號(hào)；而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便。 引腳定義 天津工程師范學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 一片 L298N 中包含了兩路控制放大電路，也就是說(shuō)，用一片 L298N 芯片可以搭成兩個(gè)同類(lèi)型電機(jī)的控制電路。取其中的一路搭建的電機(jī)控制電路如下圖所示。其中，1 14 腳為電機(jī)控制輸出端，直接接在電機(jī)的兩個(gè)輸入端； 1 12 腳為邏輯電路輸入端，可以直接與單片機(jī)、 PLC 等控制芯片相連； 9 腳 VSS 接 +5V 的邏輯電路電源， 4 腳 VS 接電機(jī)的電源，電壓大小即電機(jī)額定輸入電壓； 8 腳接地。這里 VSS 及VS 兩端與地之間須要接一個(gè) 100nF 的電容，電容的位置要盡量靠近接地點(diǎn)。如果這兩端與地之間在距離接地點(diǎn)較遠(yuǎn)的位置已經(jīng)接