【文章內(nèi)容簡介】 采用 L298N 作為直流電機的驅(qū)動器 L298N 是一款高集成度、雙橋結(jié)構(gòu)的直腳步進電機驅(qū)動器。它具有高達 50v電壓和 4A 電流的驅(qū)動能力。 電路簡單 、 性能穩(wěn)定 、 使用比較方便 。 一片 L298N可以同時驅(qū)動兩個電機。 方案二： 使用分立原件搭建電機驅(qū)動電路 使用分立原件搭建電機驅(qū)動電路造價低廉，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)動芯片，驅(qū)動電機的正反轉(zhuǎn)。 天津工程師范學院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 5 4 硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)整體框圖 圖 41 系統(tǒng)整體框圖 人機交互硬件 人機交互硬件主要包括液晶顯示屏、鍵盤和單片機。 液晶顯示屏 我選用了 OCM19264_1 是一種圖形點陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動器 /列驅(qū)動器及 192 64 全點陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示，也可以顯示 124 個（ 1616 點陣）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 全屏幕點陣 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)動電路 單片機復(fù)位 時鐘振蕩 按鍵選擇 天津工程師范學院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 6 工作溫度： 20176。C — +70176。C ，存儲溫度： 30176。C — +80176。C 一 、主要硬件構(gòu)成說明 圖 42 主要硬件構(gòu)成 IC4 為行驅(qū)動器。 IC1， IC2， IC3 為列驅(qū)動器。 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)相對應(yīng)。當 D/I=0 時，在 E信號下降沿的作用下，指令碼寫入 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應(yīng)。當 D/I=1時，在下降沿作用下，圖形顯示數(shù)據(jù)寫入 DR，或在 E信號高電平作用下由 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)部自動執(zhí)行的。 忙標志 （ BF） BF標志提供內(nèi)部工作情況。 BF=1表示模塊在內(nèi)部操作，此時模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)。 BF=0時，模塊為準備狀態(tài)，隨時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?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和關(guān)的控制。 DFF=1為開顯示（ DISPLAY ON），DDRAM 的內(nèi)容就顯示在屏幕上， DFF=0為關(guān)顯示（ DISPLAY OFF）。 天津工程師范學院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 7 DDF的狀態(tài)是指令 DISPLAY ON/OFF和 RST信號控制的。 XY地址計數(shù)器 XY地址計數(shù)器是一個 9位計數(shù)器。高 3位是 X地址計數(shù)器，低 6位為 Y地址計數(shù)器，XY地址計數(shù)器實際上是作為 DDRAM的地址指針， X地址計數(shù)器為 DDRAM的頁指針，Y地址計數(shù)器為 DDRAM的 Y地址指針。 X地址計數(shù) 器是沒有記數(shù)功能的，只能用指令設(shè)置。 Y地址計數(shù)器具有循環(huán)計數(shù)功能，各顯示數(shù)據(jù)寫入后， Y地址自動加 1， Y地址指針從 0到 63。 顯示數(shù)據(jù) RAM（ DDRAM） DDRAM是存儲圖形顯示數(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 DDRAM地址表（見第 6 頁）。 Z地址計數(shù)器 Z地址計數(shù)器是一個 6位計數(shù)器，此計數(shù)器具備循環(huán)記數(shù)功能，它是用于顯示行掃描同步。當一行掃描完成，此地址計數(shù)器自動加 1，指向下一行掃描數(shù)據(jù)， RST復(fù)位后 Z地址計數(shù)器為 0。 Z 地址 計數(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)滾動顯示 64 行。 二、引腳說明 見表 31 三、指令說明 指令表： 1. 顯示開關(guān)控制 (DISPLAY ON/OFF) 表 42 開關(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:開顯示 (DISPLAY ON)意即顯示器可以進行各種顯示操作 D=0:關(guān)顯示 (DISPLAY OFF)意即不能對顯示器可以進行各種顯示操作 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 天津工程師范學院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 8 表 41 引腳說明 管腳號 管腳名稱 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)被寫到 IR或 DR 6 E H/L R/W=“L”， E信號下降沿鎖存 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，/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 負電壓 20 LED+ +5V LED背光電源正 天津工程師范學院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 9 前面在 Z地址計數(shù)器一節(jié)已經(jīng)描述了顯示起始行是由 Z地址計數(shù)器控 制的。 A5∽A0的 6位地址自動送入 Z地址計數(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)置頁地址 表 44 頁地址代碼表 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 所謂頁地址就是 DDRAM的行地址 ,8行為一頁 ,模塊共 64行即 8頁 , A2 ∽ A0表示 0∽ 7頁。讀寫數(shù)據(jù)對地址沒有影響，頁地址由本指令或 RST信號 改變復(fù)位后頁地址為 0。頁地址與 DDRAM的對應(yīng)關(guān)系見 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地址計數(shù)器 ,作為 DDRAM的 Y地址指 針。在對DDRAM進行讀寫操作后， Y地址指針自動加 1，指向下一個 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 R/W=1 D/I=0 時，在 E 信號為 “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（見 BF標志位一節(jié)）。 ON/OFF：表示 DFF 觸發(fā)器的狀態(tài)（見 DFF 觸發(fā)器一節(jié)）。 天津工程師范學院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 10 RST： RST=1表示內(nèi)部正在初始化，此時組件不接受任何指令和數(shù)據(jù)。 (WRITE DISPLAY DATE) 表 48 寫顯示數(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 寫入相應(yīng)的 DDRAM 單元， Y 地指針自動加 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 地址指針自動加 1。 四．讀寫操作時序 圖 43 寫操作時序圖 天津工程師范學院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 11 圖 44 讀操作時序圖 圖 45 液晶顯示器原理圖 名 稱 符 號 最小值 典型值 最大值 單位 E周期時間 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天津工程師范學院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 12 表 410 鍵盤 圖 46 鍵盤 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)當前的通電情況，當完成洗衣時蜂鳴器提示報警，原理圖如下： E下降時間 Tf 25 ns 地址建立時間 Tas 140 ns 地址保持時間 Tah 10 ns 數(shù)據(jù)建立時間 Tdsw 200 ns 數(shù)據(jù)延遲時間 Tddr 320 ns 寫數(shù)據(jù)保持時間 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 天津工程師范學院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 13 圖 47 蜂鳴器原理圖 電機驅(qū)動模塊 L298N 圖 48 L298N 電機驅(qū)動芯片 功能特性 L298N 是 ST 公司生產(chǎn)的一種高電壓、 大電流電機驅(qū)動芯片。該芯片采用 15 腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達 46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達 3A，持續(xù)工作電流為 2A；內(nèi)含兩個 H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。使用 L298N 芯片驅(qū)動電機，該芯片可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個四相電機，可 以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；并可以直接用單片機的 I/O 口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。 引腳定義 天津工程師范學院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 14 一片 L298N 中包含了兩路控制放大電路，也就是說，用一片 L298N 芯片可以搭成兩個同類型電機的控制電路。取其中的一路搭建的電機控制電路如下圖所示。其中，1 14 腳為電機控制輸出端，直接接在電機的兩個輸入端； 1 12 腳為邏輯電路輸入端，可以直接與單片機、 PLC 等控制芯片相連； 9 腳 VSS 接 +5V 的邏輯電路電源， 4 腳 VS 接電機的電源，電壓大小即電機額定輸入電壓； 8 腳接地。這里 VSS 及VS 兩端與地之間須要接一個 100nF 的