【文章內(nèi)容簡介】 ，電機中會流過一個更大的電流，對于直流電機來說，在這種狀態(tài)下負載是最大的。因此，當(dāng)電機的軸被卡住不能旋轉(zhuǎn)時，如果繼續(xù)給電機加電壓就會燒毀電機。請大家千萬不要忘記，直流電機在不轉(zhuǎn)時負載是最大的。 電機驅(qū)動資料匯總 驅(qū)動電路（1）帶光耦H橋直流電機驅(qū)動電路直流電機驅(qū)動電路使用最廣泛的就是H型全橋式電路，這種驅(qū)動電路可以很方便實現(xiàn)直流電機的四象限運行，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動。 它的基本原理圖如圖1所示。 全橋式驅(qū)動電路的4只開關(guān)管都工作在斬波狀態(tài)，SS2為一組，SS4為另一組，兩組的狀態(tài)互補，一組導(dǎo)通則另一組必須關(guān)斷。當(dāng)SS2導(dǎo)通時，S S4關(guān)斷，電機兩端加正向電壓，可以實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動；當(dāng)SS4導(dǎo)通時，SS2關(guān)斷，電機兩端為反向電壓，電機反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動。 在小機器人動作的過程中，我們要不斷地使電機在四個象限之間切換，即在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)之間切換，也就是在SS2導(dǎo) 通且SS4關(guān)斷，到SS2關(guān)斷且S S4導(dǎo)通，這兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。在這種情況下，理論上要求兩組控制信號完全互補，但是，由于實際的開關(guān)器件都存在開通和關(guān)斷時間，絕對的互補控制邏輯必然導(dǎo)致上下橋臂直通短路，比如在上橋臂關(guān)斷的過程中，下橋臂導(dǎo)通了。 因此，為了避免直通短路且保證各個開關(guān)管動作之間的協(xié)同性和同步性，兩組控制信號在理論上要求互為倒相的邏輯關(guān)系，而實際上卻必須相差一個足夠的死區(qū)時間，這個矯正過程既可以通過硬件實現(xiàn)，即在上下橋臂的兩組控制信號之間增加延時，也可以通過軟件實現(xiàn) 驅(qū)動電流不僅可以通過主開關(guān)管流通，而且還可以通過續(xù)流二極管流通。當(dāng)電機處于制動狀態(tài)時，電機便工作在發(fā)電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子電流必須通過續(xù)流二極管流通，否則電機就會發(fā)熱，嚴(yán)重時燒毀。 開關(guān)管的選擇對驅(qū)動電路的影響很大，開關(guān)管的選擇宜遵循以下原則： ①由于驅(qū)動電路是功率輸出，要求開關(guān)管輸出功率較大； ②開關(guān)管的開通 和關(guān)斷時間應(yīng)盡可能??； ③小車使用的電源電壓不高，因此開關(guān)管的飽和壓降應(yīng)該盡量低。 （2）集成電路H 型橋式驅(qū)動電路為了使電路簡化，建議使用集成有橋式電路的電機專用驅(qū)動芯片，如L293，性能比較穩(wěn)定可靠。 利用L293內(nèi)部的橋式電路來驅(qū)動直流電機，這種方法有一系列的優(yōu)點。每一組PWM波用來控制一個電機的速度，而另外兩個I/O口可以控制電機的正反轉(zhuǎn)，控制比較簡單，電路也很簡單。 P W M 控制 PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制，通常 配合橋式驅(qū)動電路實現(xiàn)直流電機調(diào)速， 非常簡單，且調(diào)速范圍大，它的原理就 是直流斬波原理。若SS4 關(guān)斷，SS2受PWM控制，假設(shè)高電平 導(dǎo)通，忽略開關(guān)管損耗，則在一個周期 內(nèi)的導(dǎo)通時間為t，周期為T，波形如圖 6，則電機兩端的平均電壓為： U=Vcc t/ T=αVcc ，其中，α=t/T稱為占空比，Vcc為電源電壓（電源電壓減去兩個開關(guān) 管的飽和壓降）。 電機的轉(zhuǎn)速與電機兩端的電壓成比例，而電機兩端的電壓與控制波形的占空比成正比，因此電機的速度與占空比成比例，占空比越大，電機轉(zhuǎn)得越快，當(dāng)占空比α＝1時，電機轉(zhuǎn)速最大。 PWM控制波形的實現(xiàn)可以通過模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)，例如用555搭成的觸發(fā)電路，但是，這種電路的占空比不能自動調(diào)節(jié)，不能用于自動控制小車的調(diào) 速。而目前使用的大多數(shù)單片機都可以直接輸出這種PWM波形，或通過時序模擬輸出，最適合小車的調(diào)速。我們使用的是凌陽公司的SPCE061單片機，它是16位單片機，頻率最高達到49MHz，可提供2路PWM 直接輸出，頻率可調(diào)，占空比16級可調(diào)，控制電機的調(diào)速范圍大，使用方便。SPCE061單片機有32個I/O口， 內(nèi)部設(shè)有2個獨立的計數(shù)器，完全可以模擬任意頻率、占空比隨意調(diào)節(jié)的PWM信號輸出，用以控制電機調(diào)速。 在實際制作過程中，我們認為控制信號的頻率不需要太高，一般在400Hz以下為宜，占空比16級調(diào)節(jié)也完全可以滿足調(diào)速要求，并且在小車行進的過程中，占空比不應(yīng)該太高，在直線前進和轉(zhuǎn)彎 的時候應(yīng)該區(qū)別對待。若車速太快，則在 轉(zhuǎn)彎的時候，方向不易控制；而車速太慢，則很浪費時間。這時圖6可以根據(jù)具體情況慢慢調(diào)節(jié)。在2003年“簡易智能電動車”的實際制作中，我們的小車驅(qū)動信號的占空比一般在8/16以下。 第4章 硬件電路設(shè)計 LED顯示屏LED顯示屏作為一種顯示媒體，是集光電及計算機技術(shù)于一體的高技術(shù)產(chǎn)品。隨著大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的高速發(fā)展，得到了飛速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。在LED顯示系統(tǒng)中，絕大多數(shù)用來進行傳輸、處理、控制的信號都是數(shù)字信號，而目前大多數(shù)計算機與外部顯示設(shè)備之間都是通過模擬VGA接口連接，計算機內(nèi)部以數(shù)字方式生成的顯示圖像信息，被顯卡中的D／A(數(shù)字／模擬)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B三原色信號和行、場同步信號，信號通過電纜傳輸?shù)斤@示設(shè)備中。對于模擬顯示設(shè)備，如模擬CRT顯示器，信號被直接送到相應(yīng)的處理電路，驅(qū)動控制顯像管生成圖像。而對于LCD、DLP等數(shù)字顯示設(shè)備，顯示設(shè)備中需配置相應(yīng)的A／D(模擬／數(shù)字)轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。LED采用全部串聯(lián)方式:要求LED驅(qū)動器輸出較高的電壓。當(dāng)LED的一致性差別較大時，分配在不同的LED兩端電壓不同，通過每顆LED的電流相同，LED的亮度一致。當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良短路時，如果采用穩(wěn)壓式驅(qū)動（如常用的阻容降壓方式），由于驅(qū)動器輸出電壓不變，那么分配在剩余的LED兩端電壓將升高，驅(qū)動器輸出電流將增大，導(dǎo)致容易損壞余下所有LED。如采用恒流式LED驅(qū)動，當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良短路時，由于驅(qū)動器輸出電流保持不變，不影響余下所有LED正常工作。當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良斷開后，串聯(lián)在一起的LED將全部不亮。解決的辦法是在每個LED兩端并聯(lián)一個齊納管，當(dāng)然齊納管的導(dǎo)通電壓需要比LED的導(dǎo)通電壓高，否則LED就不亮了。 LED采用全部并聯(lián)方式:要求LED驅(qū)動器輸出較大的電流，負載電壓較低。分配在所有LED兩端電壓相同，當(dāng)LED的一致性差別較大時，而通過每顆LED的 電流不一致，LED的亮度也不同。可挑選一致性較好的LED，適合用于電源電壓較低的產(chǎn)品（如太陽能或電池供電）。當(dāng)某一個顆LED品質(zhì)不良斷開時，如果采用穩(wěn)壓式LED驅(qū)動（例如穩(wěn)壓式開關(guān)電源），驅(qū)動器輸出電流將減小，而不影響余下所 有LED正常工作。如果是采用恒流式LED驅(qū)動，由于驅(qū)動器輸出電流保持不變，分配在余下LED電流將增大，導(dǎo)致容易損壞所有LED。解決辦法是盡量多并聯(lián)LED，當(dāng)斷開某一顆LED時，分配在余下LED電流不大，不至于影響余下LED正常工作。所以功率型LED做并聯(lián) 負載時，不宜選用恒流式驅(qū)動器。當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良短路時，那么所有的LED將不亮，但如果并聯(lián)LED數(shù)量較多，通過短路的LED電流較大，足以將短路的LED燒成斷路。LED采用混聯(lián)方式:在需要使用比較多LED的產(chǎn)品中，如果將所有LED串聯(lián)，將需要LED驅(qū)動器輸出較高的電壓。如果將所有LED并聯(lián)，則需要LED驅(qū)動器 輸出較大的電流。將所有LED串聯(lián)或并聯(lián)，不但限制著LED的使用量，而且并聯(lián)LED負載電流較大，驅(qū)動器的成本也會大增。解決辦 法是采用混聯(lián)方式。如圖4所示，串并聯(lián)的LED數(shù)量平均分配，分配在一串LED上的電壓相同，通過同一串每顆LED上的電流也基本相同，LED亮度一致。 同時通過每串LED的電流也相近。當(dāng)某一串聯(lián)LED上有一顆品質(zhì)不良短路時，不管采用穩(wěn)壓式驅(qū)動還是恒流式驅(qū)動，這串LED相當(dāng)于少了一顆LED，通過這串LED的電 流將大增，很容易就會損壞這串LED。大電流通過損壞的這串LED后，由于通過的電流較大，多表現(xiàn)為斷路。斷開一串LED后，如果 采用穩(wěn)壓式驅(qū)動，驅(qū)動器輸出電流將減小，而不影響余下所有LED正常工作。 如果是采用恒流式LED驅(qū)動，由于驅(qū)動器輸出電流保持不變，分配在余下LED電流將增大，導(dǎo)致容易損壞所有LED。解決辦法是盡量 多并聯(lián)LED，當(dāng)斷開某一顆LED時，分配在余下LED電流不大，不至于影響余下LED正常工作。 混聯(lián)方式還有另一種接法，即是將LED平均分配后，分組并聯(lián)，再將每組串聯(lián)一起，有一顆LED品質(zhì)不良短路時，不管采用穩(wěn)壓式驅(qū)動還是恒流式驅(qū)動，并聯(lián)在這一路的LED將全部不亮，如果是采用恒流式LED驅(qū)動， 由于驅(qū)動器輸出電流保持不變，除了并聯(lián)在短路LED的這一并聯(lián)支路外，其余的LED正常工作。假設(shè)并聯(lián)的LED數(shù)量較多，驅(qū)動器的 驅(qū)動電流較大，通過這顆短路的LED電流將增大，大電流通過這顆短路的LED后，很容易就變成斷路。由于并聯(lián)的LED較多，斷開一 顆LED的這一并聯(lián)支路，平均分配電流不大，依然可以正常工作，哪么整個LED燈，僅有一顆LED不亮。 如果采用穩(wěn)壓式驅(qū)動，LED品質(zhì)不良短路瞬間，負載相當(dāng)少并聯(lián)LED一路，加在其余LED上的電壓增高，驅(qū)動器輸出電流將大增，極有 可能立刻損壞所有LED，幸運的話，只將這顆短路的LED燒成斷路，驅(qū)動器輸出電流將恢復(fù)正常，由于并聯(lián)的LED較多，斷開一顆LED 的這一并聯(lián)支路，平均分配電流不大，依然可以正常工作，哪么整個LED燈，也僅有一顆LED不亮。 通過對以上分析可知，驅(qū)動器與負載LED串并聯(lián)方式搭配選擇是非常重要的，恒流式驅(qū)動功率型LED是不適合采用并聯(lián)負載的，同樣的，穩(wěn)壓式LED驅(qū)動器不適合選用串聯(lián)負載。和LCD顯示電路，整個系統(tǒng)電路圖如圖41所示。 MSP430F413構(gòu)成時鐘小系統(tǒng) 時鐘小系統(tǒng)電路設(shè)計及功能 時鐘小系統(tǒng)電路以MSP430F413單片機芯片為核心，外加電源、時鐘電路、復(fù)位電路圖41 小系統(tǒng)電路顯示器采用4個COM輸入端，20個段輸入端的普通水表LCD顯示屏，外形圖如圖42所示。各段定義見圖43和表41。時鐘小系統(tǒng)以秒為最小單位計時。滾屏顯示，第一屏顯示時、分、秒；第二屏顯示年、月、日。每個顯示量之間空一格字符。6秒鐘滾屏一次。圖42 圖43表41驅(qū)動連接圖如圖44所示。圖44液晶顯示緩存器各個位與液晶的段一一對應(yīng)。存儲位置位則可以點亮對應(yīng)的液晶段，存儲位復(fù)位液晶段變暗。段、公共極輸出控制能夠自動從顯示緩存器讀取數(shù)據(jù)，送出相應(yīng)信號到液晶玻璃片上。因為不同器件驅(qū)動液晶的段數(shù)不同，所以液晶顯示緩存器的數(shù)量也不一樣。數(shù)量越大，驅(qū)動能力越強，顯示的內(nèi)容就越多。 PWM脈寬調(diào)制MSP430單片機的TIMER1是一個非常有用的定時器，它可支持同時進行的多種時序控制、多個捕獲／比較功能以及多種輸出波形，也可以支持上述功能的組合。這里用Ｔｉｍｅｒ＿Ａ來產(chǎn)生兩路ＰＷＭ信號，并分別接L293D的1，2EN和3，4EN，以用來控制兩個電機的起停、轉(zhuǎn)向及速度。定時器工作在增計數(shù)模式時，可由捕獲／比較寄存器CCR0確定周期Ｔ，而由CCR