【導(dǎo)讀】本文是對直流電機(jī)PWM控制器設(shè)計(jì)的研究，主要實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制。主要是實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)速器的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止等操作。入模塊、光電隔離模塊及H型驅(qū)動模塊組成。采用帶中斷的獨(dú)立式鍵盤作為命令的。而改變電動機(jī)的電樞電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的調(diào)速。和可靠性，使整個系統(tǒng)的性能得到提高。

　　

【正文】 K 1 0 5 8Q42 S K 1 0 5 8R11KV1+ 9 V2 31U17 4 1 2 62 31U27 4 1 2 6直流電機(jī)驅(qū)動電路直流電機(jī)+ 8 8 .8● MOTORENCODER : 直流電機(jī) ● RES : 電阻 ● AT89C51 : 單片機(jī) (在此并未顯示 ) 圖 312 直流電機(jī)驅(qū)動電路 然而考慮市場的行情，既然已有專門地為電機(jī)驅(qū)動而設(shè)計(jì)的芯片，就沒必要再從新來設(shè)計(jì)；選用 L298 芯片來構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)基本上跟上圖一樣。恒壓恒流橋式 2A驅(qū)動芯片 L298N L298 是 SGS 公司的產(chǎn)品，比較常見的是 15 腳 Multiwatt 封裝的 L298N，內(nèi)部同樣包含 4 通道邏輯驅(qū)動電路?？梢苑奖愕尿?qū)動兩個直流電機(jī)，或一個兩相步進(jìn)電機(jī)。 EnA IN1 IN2 運(yùn)行狀態(tài) L298N 可接受標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號 VSS， VSS 可接 4． 5～ 7 V 電壓。 4 腳VS 接電源電壓， VS 電壓范圍 VIH 為＋ 2． 5～ 46 V。輸出電流可達(dá) 2． 5 A，可驅(qū)動電感性負(fù)載。 1 腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。 L298 可驅(qū)動 2 個電動機(jī)， OUT1， OUT2 和 OUT3， OUT4 之間可分別接電動機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機(jī)。 5， 7， 10， 12 腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 EnA， EnB 接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。表 32 是 L298N功能邏輯圖。 表 32 In3， In4 的邏輯圖與表 1 相同。由表 1 可知 EnA 為低電平時(shí)，輸入電平對電機(jī)控制起作用，當(dāng) EnA 為高電平，輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。同為低電平電機(jī)停止，同為高電平電機(jī)剎停。 由 L298 芯片組裝的驅(qū)動模塊如圖 313 所示。所用元器件如下所示： ● 1N4006 : 二極管 ● AT89C51 : 單片機(jī) (在此并未顯示 ) ● RES : 電阻 ●MOTORENCODER : 直流電機(jī) 0 X X 停止 1 1 0 正轉(zhuǎn) 1 0 1 反轉(zhuǎn) 1 1 1 剎停 1 0 0 停止 ● L298 : 電機(jī)驅(qū)動芯片 ● RESPACK8: 排阻 圖 313 直流電機(jī)及其驅(qū)動電路 霍爾元件測速電路 霍爾元件測速法是利用霍爾開關(guān)元件測轉(zhuǎn)速的。霍爾開關(guān)元件內(nèi)含穩(wěn)壓電路、霍爾電勢發(fā)生器、放大器、施密特觸發(fā)器和輸出電路。 運(yùn)用霍爾元件作為檢測傳感器，將霍爾傳感器安裝在靠近圓盤的固定位置上，并在圓盤上分別安裝上 8 個磁鋼，當(dāng)磁鋼轉(zhuǎn)到霍爾附近時(shí) , 霍爾元件的輸出端輸出低電平信號。當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時(shí)，單片機(jī)可通過檢測脈沖信號測出傳感器的狀態(tài)，從而能方便地測出轉(zhuǎn)盤的運(yùn)轉(zhuǎn)速度 .。通過對脈沖信號的計(jì)數(shù)，可計(jì)算出在電機(jī)轉(zhuǎn)動過程中懸繩擺動的變化量。此電 路運(yùn)行穩(wěn)定，檢測靈敏度高又不防礙單擺運(yùn)動工作。具體結(jié)構(gòu)與電路如 下圖所示。 圖 314 圖 315 總電路圖 直流電機(jī) PWM 調(diào)制控制系統(tǒng)具有加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止控制功能。操作開關(guān)通過中斷控制直流電機(jī)的加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止控制功能，并通過 LCD 液晶顯示。振蕩、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路由 80C51 單片機(jī)內(nèi)部給出。直流電機(jī)轉(zhuǎn)動速度由 LCD 液晶顯示。 圖 316 總電路圖 D1 D0D2D3D4D5D6D7 E RW RS VEE VDD VSS1234567891011121314RSRWE75%1234567829303119189XTAL1XTAL2RSTPSENALEEA101112131415161728272625242322213233343536373839123456789R4R5R6571012611115823131449U2D1 D3D2D41N40 0 3 1N40 0 31N40 0 3 1N40 0 3加速減速正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)停止AND_5U ?RSRWEU1R1R2VCCC1C2Y1 4 軟件設(shè)計(jì) 驅(qū)動電路程序設(shè)計(jì)流程圖 41 驅(qū)動電路程序設(shè)計(jì)流程圖 直流電機(jī)的中斷鍵盤控制 外部中斷設(shè)置 （ 1）外部中斷允許設(shè)置 中斷控制寄存器 IE 的 EX0 對應(yīng) INT0， EX1 對應(yīng) INT1， EA 為中斷的總開關(guān)，若要開放外部中斷，只要將 IE 對應(yīng)的位和總開關(guān) EA 置 1 即可。 如：開放外部中斷 0 的設(shè)置： SETB EX0 定時(shí)中斷服務(wù)設(shè)置一定的周期0 FF00H將從鍵盤( 中斷) 讀取的數(shù)據(jù)送到 TH0 中, 從而設(shè)置脈寬通過定時(shí)中斷不停給電機(jī)驅(qū)動芯片輸出脈沖 初始設(shè)置 RETI SETB EA 開放外部中斷 0 和 1 的設(shè)置： SETB EX0 SETB EX1 SETB EA （ 2）外部中斷觸發(fā)方式設(shè)置 單片機(jī)外部中斷有兩種觸發(fā)方式，一種是電平觸發(fā)方式，另一種是脈沖觸發(fā)方式，單片機(jī)外部中斷觸發(fā)方式與 TCON 的 IT 位有關(guān)。 電平觸發(fā)設(shè)置方法： CLR ITX，為低電平觸發(fā)方式。 脈沖觸發(fā)設(shè)置方法： SETB ITX＝ 1，為脈沖下降沿觸發(fā)方式。 在使用外部中斷時(shí)，如果不進(jìn)行設(shè)置，則為電平觸發(fā)方式。 （ 3）外部優(yōu)先級設(shè)置 外部中斷 IN0、 INT1 的中斷優(yōu)先級的設(shè)置是通過設(shè)置 IP 寄存器實(shí)現(xiàn)的， IP 的PX0 對應(yīng) INT0， PX1 對應(yīng) INT1。 PX 置 1 為高級中斷， PX 為 0 為低級中斷。 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 PS PT1 PX1 PT0 PX0 外部中斷X0=0?X1=0?X2=0?X3=0?X4=0?停止操作， RETI反轉(zhuǎn)操作， RETI正轉(zhuǎn)操作， RETI減速操作， RETI加速操作， RETI 當(dāng)系統(tǒng)檢測到有中斷請求時(shí)，響應(yīng)如下中斷服務(wù)流程圖 42 中斷服務(wù)流程 顯示程序流程圖如圖所示 圖 43 顯示程序流程圖 開始對 LCD 進(jìn)行一些初始化操作將已知要提示的內(nèi)容送入 LCD 中并使其顯示在第一行判斷設(shè)置電機(jī)的速度是否為0 ，若是，一直等待將從鍵盤讀取的速度和轉(zhuǎn)向送入 LCD 中并使其在第二行顯示判斷是否有命令輸入，若沒，一直等待LJMP 主程序 結(jié)束語 在學(xué)習(xí)單片機(jī)理論課時(shí)就感覺內(nèi)容很多，知識點(diǎn)眾多，且繁瑣。在老師的精心講解下，并通過自己的努力也了解了單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造和工作原理，以及接外部電路的情況，但也知識皮毛而已。真正難的是把理論聯(lián)系到實(shí)踐中去，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我選的是直流電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過這次設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)要想做成一件事并做好一件事必須付出一定的努力，必須花時(shí)間多作準(zhǔn)備，查閱大量資料，認(rèn)真分析每一個模塊要實(shí)現(xiàn)的功能，然后分部驗(yàn)證，最后整合成一個整體，這個過程并不是一朝一夕能完成的。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我更深入的學(xué)到了有關(guān)單片機(jī)的原理及應(yīng)用，并且自主 的動腦、動手能力得到了很大的提高。重要的是能夠?qū)纹瑱C(jī)與實(shí)際生活中的一些應(yīng)用聯(lián)系起來，同時(shí)通過畢業(yè)設(shè)計(jì)對 PC 機(jī)通過串口控制單片機(jī)有一定的了解。上位機(jī)控制單片機(jī)系統(tǒng)，可以用于對多個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，也可通過調(diào)制 /解調(diào)器對遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。另外，上位機(jī)不需要進(jìn)行復(fù)雜的編程，直接用微機(jī)的通信串行口進(jìn)行命令控制，并且命令符可自定義?？傊芤娣藴\，這將為我以后的學(xué)習(xí)以及工作打下良好的基礎(chǔ)。在這過程中雖然遇到了很多困難，也有很多不懂的地方，但在老師的耐心指導(dǎo)下全部弄懂，只有自己親自去解決問題，才會有收 獲。 致 謝 經(jīng)過長期的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已基本完成，作為一個還沒畢業(yè)的本科生，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致許多方面考慮不周全，幸好得到了指導(dǎo)老師的督促和同學(xué)們的幫忙，才能夠順利完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這里，我要先感謝我的指導(dǎo)老師，是她對我的悉心指導(dǎo)，以及對畢業(yè)設(shè)計(jì)各方面提供的意見，幫我理清了許多疑問。還要感謝同學(xué)對我的幫助，因?yàn)樗麄?，我才順利完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。最后，感謝我的母校為我提供了這么一個優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境，培育我成長起來。 在這里，我要對在校期間幫助過我的所有人說聲謝謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 張毅剛彭喜元 .單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì) [M]. 北京：北京市海淀區(qū)四季青印刷廠，20xx. 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