【文章內容簡介】 ENSING B）。 第 8 腳（ GND）接地。 第 9 腳（ VSS）接 +5V電供芯片使用。 第 4 腳（ VS）接 +12V電供驅動電機使用，因此通往 4 腳的都是大電流電源。 第 4 和 9 腳要通過一瓷片電容接地，以便排除交流干擾。 L298N 可驅動 2 個電機 ： 第 2 腳和 3 腳（ OUTl、 OUT2）、第 13 腳和 14 腳（ OUT OUT4） 之間分別接 2 個電動機。 第 5 腳（ IN1）和 7 腳（ IN2） 、 第 10 腳（ IN3）和 12 腳 （ IN4） 接輸入控制電平，控制電機 2 的正反轉， ENA， ENB 接控制使能端，控制 兩個 電機的停轉。 注： IN1~IN4 引腳、 EN A、 EN B 全部要接上拉電阻。 本次實訓采用專用芯片 L298N 作 為電機驅動芯片且只驅動一個電機。 L298N 是一個具有高電壓大電流的全橋驅動芯片，它相應頻率高，帶有控制使能端。用該芯. 片作為電機驅動，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。 L298N 的邏輯功能如表 1 所列 ENA(B) IN 1 (IN 3) IN 2 (IN 4) 電機狀態(tài) H H L 正轉 H L H 反轉 H H H 剎車停止 L X X 自己停止 表 1 硬件電路設計 顯示電路的設計 該部分采用 LED（ 發(fā)光二極管 ）顯示 模塊 ， 是一種固態(tài)的半導體器件 ， 它可以直接把電轉化為光。 LED 的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是 P 型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是 N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個 “PN結 ”。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向 P 區(qū)，在 P 區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED 發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成 PN結的材料決定的。 LED 是一種價格較便宜 ,節(jié)能環(huán)保 的顯 示器件。單片機可通過寫控制字的方式 輸出高低電平 來實現(xiàn)對 LED 亮滅 的控制。 圖 3 LED 顯示電路 . 鍵盤電路的設計 鍵盤電路采用行式鍵盤電路。 圖 4 鍵盤電路的設計 圖 5 電機驅動電路 工作原理簡述如下： 當 IN1=1,IN2=0：則 OUT1=1, OUT2=0,于是電流 i 流經電機 M 的路徑為：VS?L298N? OUT1?MOTOR? OUT2?地，電機正轉 ,此時綠燈亮，燈的亮度變化表示速度的快慢，速度越快則等越亮，越慢則燈越暗，電機停止時則燈滅。 . 當 IN1=0,IN2=1：則 OUT1=0, OUT2=1,于是電流 i 流經電機 M 的 路徑為：VS?L298N? OUT2?MOTOR? OUT1?地，電機反轉 ,此時黃燈亮，燈的亮度變化表示速度的快慢，速度越快則等越亮，越慢則燈越暗，電機停止時則燈滅。 2 系統(tǒng)軟件設計 設計要求 要求： 利用 L298N 芯片設計并制作一個直流電機控制電路； 控制直流電機的啟動和停止； 控制直流電機的正轉和反轉； 控制直流電機的 轉動速度由按鍵開關控制。 總體設計方案 設計思路 要求設計一個直流電機的驅動電路，系統(tǒng)可以分為控制部分和顯示部分。設計中采用 STC89C52 芯片為主控制核心，鍵盤為控制部分，顯示部分采用 LED 顯示直流電機的正反轉、加減速。通過單片機軟件產生 PWM 波來控制電機，經過電路，實現(xiàn)電機轉向控制和速度的實時調節(jié)。 方案論證與設計 1 系統(tǒng)控制設計方案論證與選擇 方案一：采用 MCS51 系列的單片機和專用的 PWM 芯片及外部 D/A 轉換電路，同時結合 PID 算法實現(xiàn)實時控制。 方案二：直接采用 STC89C52 單片機由軟件產生脈沖調制信號，經過 PID 算法，來對電機進行控制。 系統(tǒng)要求比較簡單，考慮性價比上，所以采用 STC89C52 單片機芯片，來對電機進行控制。 2 電機控制電路的設計 方案一：采用專用電機控制集成芯片來控制電機轉動，該方案電路簡單、可靠。 方案二：直接采用四個三極管搭成 H 型橋式電路來控制電機的轉動。 系統(tǒng)驅動電機采用小電機，考慮性價比上，采用專用電機控制集成芯片 L289N來控制電機轉動。 3 鍵盤電路的設計 由于系統(tǒng)要求功能簡單，所以直接采用行式鍵盤進行控制。鍵盤用來輸入啟動、停止；正轉、反轉；加速、減速信號和設定的速度值。 4 顯示電路的設計 顯示電路采用 LED 進行對啟動、停止；正轉、反轉；加速、減速的狀態(tài)顯示。 . 系統(tǒng)組成 經過比較與論證，最終確定的系統(tǒng)組成框圖如圖 1 所示，其中采用 STC89C52為主控制芯片，采用 L298 N 進行對直流電機的驅動，顯示電路采用 LED 顯示，鍵盤控制電路和電機控制電路。 圖 6 系統(tǒng)組成框圖 3 硬件制作、調試與軟件 系統(tǒng) PCB 板的設計 PCB 即印刷電路板，是電子電路的承載體。在現(xiàn)代電子產品中，幾乎都要使用 PCB。PCB 板的設計 是電路設計的最后一個環(huán)節(jié)，也是對原理電路的再設計。 因此 PCB 板的設計是理論 設計到實際應用一個十分重要的內容。 印制電路板 (PCB)是電子產品中電路元件和器件的支撐件．它提供電路元件和器件之間的電氣連接。 PCB設計的好壞對抗干擾能力影響很大．因此，在進行 PCB 設計時．必須遵守印制電路板設計原則和抗干擾措施的一般原則，并應符合抗干擾設計的要求。 本次設計采用 Altium 公司 PROTEL 系列設計完成 SCH 到 PCB的設計，并且手工完成電路焊接以及整機的裝配。 采用 Proteus 軟件下載程序仿真調試， Proteus 軟件仿真圖： . 圖 8 Proteus 軟件仿真電路 系 統(tǒng)硬件調試 本系統(tǒng)的硬件調試分為以下 階段 進行調試： （ 1）對每一塊加工好的印刷電路板要仔細的檢查，檢查它的印制線是否斷線，是否有毛刺，是否與其他印制線或焊盤或過孔粘連，焊盤是否脫落，過孔是否有未金屬化等現(xiàn)象，查出的故障及時排除。然后用萬用表復核認為可疑的連接線或接點，檢查它們的通斷狀態(tài)是否與設計規(guī)格相符。再檢查各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象并排除。最后，加電檢查，加電過程中細心觀察芯片或器件是否出現(xiàn)打火、過熱、變色、冒煙和異味等現(xiàn)象，如有，立即斷電檢查。 （ 2）將程序燒入 STC89C52 芯片，分別接上電 源，觀察電源顯示燈是否亮，并觀察電機是否轉動，若轉動則用行列式開關來控電機的正反轉，加速，減速等功能是否實現(xiàn)。 若沒有實現(xiàn)功能則看是電路原因還是軟件程序的原因。 主控程序 程序流程圖： . 圖 7 控制流程圖 程序中幾個關鍵的寄存器的意義： 1. TCNT0：定時器計數(shù)值，定時過程中不斷增大，溢出后重新置數(shù)，開始下一輪。 2. OCR0：定時器比較的值，當 TCNT0 ＝ OCR0 時，會產 生 timer0_p_isr 中斷。 ：控制 timer0 的寄存器。 ：定時器中斷選項，這里允許 timer0 比較中斷，溢出中斷。 ：預分頻器是獨立運行的。也就是說，其操作獨立于 T/C 的時鐘選Y N N N N Y Y Y N Y 系統(tǒng)初始化 主控程序 方向控制按鍵 0？ 開始 加速控制按鍵 0？