直流電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制設(shè)計

1、直 流 電 動 機(jī)正 反 轉(zhuǎn) 控 制 系 統(tǒng) 項(xiàng) 目 設(shè) 計學(xué) 校： 天津農(nóng)學(xué)院 院 （系）： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 班 級： 2011級升本班 學(xué) 生： 鄭 智 勛(31) 學(xué) 號： 1106062131 指導(dǎo)教師： 單 慧 勇 摘 要當(dāng)今,自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,而直流驅(qū)動控制作為電氣傳動的主流在現(xiàn)代化生產(chǎn)中起著主要作用.長期以來,直流電動機(jī)因其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)及正反轉(zhuǎn)控制比較靈活,方法簡單,易于大范圍平滑調(diào)速,控制性能好等特點(diǎn),一直在傳動領(lǐng)域占有統(tǒng)治地位.它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床,工業(yè)機(jī)器人等工廠自動化設(shè)備中.隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,各個行業(yè)對直流電

2、機(jī)的需求愈 益增大,并對其性能提出了更高的要求.為此,研究并制造高性能,高可靠性的直流電機(jī)控制系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義 關(guān)鍵字：直流電動機(jī)、正反轉(zhuǎn)控制 Abstract Nowadays,automatic control systems have been widely used and developed in every aspect of life. As the artery in the area of electric drive systems, DC drivers become more and more important modern production. For

3、a long time, DC motor has possessed the main role in the area of electric drive because of its neatly adjustment, simple method and smooth timing in a wide range,besides,its control performance is excellent. DC motor is widely used on the automatic equipments ,such as CNC and industrial robot. As th

4、e scale of production becomes larger and larger the demand and requirements become higher and higher,so the research on improving the DC controlling system behavior has important sense. This paper system of DC motor multiple speeds based on STCMCU is designed,as its necessary test equipment. It fini

5、shed the total project design of system and model selection. The hardware and software designof the system according to the preceding solutions are discussed detailed項(xiàng)目設(shè)計思路及要求： 本項(xiàng)目的設(shè)計思路及要求是通過ATmega16單片機(jī)來控制L298芯片工作，L298電機(jī)驅(qū)動芯片來控制直流電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)與停止。PD口的PD1、PD4、PD7三個接三個控制電機(jī)動作的按鍵，分別為正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止。PB口的PB0、PB1、PB2三個位

6、來控制L298電機(jī)驅(qū)動芯片的IN1、IN2、ENA三個控制口，用高低電平來控制電動機(jī)的工作。項(xiàng)目設(shè)計使用芯片介紹：Atmega16單片機(jī)介紹：ATmega16是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8 位CMOS微控制器。由于其先進(jìn)的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS/MHz，從而可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmega16 AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和32 個通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與運(yùn)算邏單元(ALU) 相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內(nèi)同時訪問兩個獨(dú)立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC

7、 微控制器最高至10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率。ATmega16 有如下特點(diǎn):16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即RWW)，512 字節(jié)EEPROM，1K 字節(jié)SRAM，32 個通用I/O 口線，32 個通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG 接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個具有比較模式的靈活的定時器/ 計數(shù)器(T/C),片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益(TQFP 封裝) 的ADC ，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，一個SPI 串行端口，以及六個可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式。 工作于空閑模式時CPU 停止

8、工作，而USART、兩線接口、A/D 轉(zhuǎn)換器、SRAM、T/C、SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個時間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時終止CPU 和除了異步定時器與ADC 以外所有I/O 模塊的工作，以降低ADC 轉(zhuǎn)換時的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時具有快速啟動能力；擴(kuò)展Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。本芯片是以Atmel 高密度非易失性

9、存儲器技術(shù)生產(chǎn)的。片內(nèi)ISP Flash 允許程序存儲器通過ISP 串行接口，或者通用編程器進(jìn)行編程，也可以通過運(yùn)行于AVR 內(nèi)核之中的引導(dǎo)程序進(jìn)行編程。引導(dǎo)程序可以使用任意接口將應(yīng)用程序下載到應(yīng)用Flash存儲區(qū)(ApplicationFlash Memory)。在更新應(yīng)用Flash存儲區(qū)時引導(dǎo)Flash區(qū)(Boot Flash Memory)的程序繼續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了RWW 操作。 通過將8 位RISC CPU 與系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash 集成在一個芯片內(nèi)， ATmega16 成為一個功能強(qiáng)大的單片機(jī)，為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的解決方案。ATmega16 具有一整套的編程與系統(tǒng)開

10、發(fā)工具，包括：C 語言 編譯器、宏匯編、 程序調(diào)試器/ 軟件仿真器、仿真器及評估板。ATmega16引腳功能 VCC 電源正 GND 電源地 端口A(PA7.PA0) 端口A 做為A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。端口A 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口A 處于高阻狀態(tài)。 端口B(PB7.PB0) 端口B 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時

11、，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口B 處于高阻狀態(tài)。 端口B 也可以用做其他不同的特殊功能. 端口C(PC7.PC0) 端口C 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口C 處于高阻狀態(tài)。如果JTAG接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳 PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。端口C 也可以用做其他不同的特殊功能. 端口D(PD7.PD0) 端

12、口D 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口D 處于高阻狀態(tài)。端口D 也可以用做其他不同的特殊功能. RESET 復(fù)位輸入引腳。持續(xù)時間超過最小門限時間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。持續(xù)時間小于門限間的脈沖不能保證可靠復(fù)位。 XTAL1 反向振蕩放大器與片內(nèi)時鐘操作電路的輸入端。 XTAL2 反向振蕩放大器的輸出端。 AVCC AVCC是端口A與A/D轉(zhuǎn)換器的電源。不使用ADC時，該引腳應(yīng)直接與VCC連接。使用ADC時應(yīng)通過一

13、個低通濾波器與VCC 連接。 AREF A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。直流電機(jī)的控制，可以采用芯片 L298（高壓、大電流雙橋驅(qū)動器）其控制邏輯如下: （為輸出高電平“”、為輸出低電平“”、為輸出高低任意一種電平“或”）電機(jī)運(yùn)行情況 EN A（B） IN1（IN3） IN2（IN4） 正轉(zhuǎn)HHL反轉(zhuǎn)HL H 快速停止H同IN2（IN4）同IN1（IN3） 停止 L XX 即：通過用單片機(jī)對L29的相應(yīng)管腳寫0或者1，即可實(shí)現(xiàn)。比如，想實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)，將ENA連的管腳寫1，將IN1 和 IN2連的管腳寫0，即可實(shí)現(xiàn)。直流電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電氣圖控制系統(tǒng)流程圖電路系統(tǒng)接線圖：項(xiàng)目設(shè)計中所遇到的問題： 在此項(xiàng)目中，運(yùn)用的是直流電動機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制，由于直流電動機(jī)工