畢業(yè)設計答辯論文題目：直流電機的單片機控制-咨詢培訓-

論文題目：直流電機的單片機控制答辯人:賈晶晶

學號：01208316專業(yè):自動化系別：電子工程系指導老師:李振東東南大學成賢學院2012屆畢業(yè)生畢業(yè)論文答辯日期：2012年5月26日論文框架研究背景及意義課題介紹硬件結構PWM脈寬調(diào)制L298電機驅(qū)動主程序流程圖背景及意義背景隨著電力電子技術、微電子技術及控制理論的發(fā)展，需要滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊要求，從而對直流電機提出了較高的要求，改變電樞回路電阻調(diào)速、改變電壓調(diào)速等技術已遠遠不能滿足現(xiàn)代科技的要求，這時通過PWM方式控制直流電機調(diào)速的方法就應運而生。在很多場合，都要求有直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)來進行調(diào)速，如許多民用與商用領域仍擁有廣泛用途，在電機學習研究中具有其獨特的優(yōu)秀經(jīng)典價值，結合教學特點與設備實際，本課題擬用單片機方式實現(xiàn)直流電機傳動的基本控制功能。意義直流電動機具有良好的起動、制動性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動領域中得到了廣泛的應用課題介紹本系統(tǒng)采用AT89S52單片機控制輸出數(shù)據(jù)，由PWM信

號發(fā)生電路產(chǎn)生PWM信號，經(jīng)過L298驅(qū)動電路，電感濾波后送給直流電機，通過按鍵的操作來控制電機的軟啟動，爬坡，從而實現(xiàn)對電機速度和轉向的控制，達到直流電機調(diào)速的目的。利用AT89S52進行低成本直流電動機控

制系統(tǒng)的設計，能夠簡化系統(tǒng)構成、降低系統(tǒng)成本、增強系統(tǒng)性能、滿足更多應用場合的需要。系統(tǒng)總體設計框圖如下：單片機PWM信號產(chǎn)生電路驅(qū)動電路直流電機PWM技術控制電機運行的原理PWM的基本原理PWM（脈沖寬度調(diào)制）是通過控制固定電壓直流電源的

開關，改變負載兩端的電壓，從而達到控制要求的電壓調(diào)整方法。它可以應用在許多方面，比如：電機調(diào)速、溫度控制、壓力控制等。在PWM驅(qū)動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接

通和斷開電源，并且根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)“接通”和

“斷開”時間的長短。即通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來達到改變平均電壓大小的目的，從而來控制電動機的轉速。PWM方波如圖2.9所示：PWM技術控制電機運行的原理設電機始終接通電源時，電機轉速最大為Vmax，設占空比為D=t1/T，則電機的平均速度約為Va=Vmax

*

D，其中Va指的是電機的平均速度；Vmax是指電機在

全通電時的最大速度；D=t1/T是指占空比。由上式可見，當改變占空比D=t1/T時，就可以得到不同的電機平均速度Vd，從而達到調(diào)速的目的。嚴格來說，平均速度Vd與占空比D并非嚴格的線性關系，但是在一般的應用中，可以將其近似地看成是線性關系。直流電機PWM調(diào)速的基本原理如圖：PWM技術控制電機運行的原理可控開關S以固定的周期重復地接通和斷開，當開關S接通時，直流供電電源U通過開關S施加到直流電機兩端，電機在電源作用下轉動，同時電機電樞電感存儲能量：當開關

S斷開時，供電電源停止向電動機提供能量，但此時電樞電流仍然產(chǎn)生電磁轉矩使得電機繼續(xù)旋轉。開關S重復動作時，在電機電樞兩端就形成了一系列的電壓脈沖波形，如圖所示：PWM技術控制電機運行的原理課題電路中，由單片機外部控制定時器8254，用定時器0和定時器2產(chǎn)生PWM信號，信號經(jīng)過單片機的P0端口傳給8254的接口D0-D7，在8254內(nèi)部，從OUT0輸出口輸出，將信號傳遞出來了，此時，OUT0為信號發(fā)生器，最后經(jīng)過OUT2端口產(chǎn)生PWM信號，PWM信號與方向信號相與送給L298的控制端子。PWM技術控制電機運行的原理PWM控制流程圖開始AT89S52通電啟動程序控制單片機輸出PWM脈沖PWM輸入L298電機驅(qū)動進行脈沖處理電機轉動，加速、減速、急停結束L298電機驅(qū)動本設計中所選用的驅(qū)動芯片是LN298，L298是SGS公司

的產(chǎn)品，采用15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部包含

邏輯驅(qū)動電路，可以驅(qū)動兩個直流電機，本控制板將

L298兩個通道并聯(lián)，驅(qū)動一個機組，最大驅(qū)動電流可達

4A，所以對本設計機組已足夠了。而輸出接了4個二極管用于保護驅(qū)動芯片。

L298N接受標準TTL邏輯電平信號，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2．5

A，可驅(qū)動電感性負載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨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，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動機，本實驗裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉。EnA，EnB接控制使能端，控制電機的停轉。L298電機驅(qū)動L298引腳圖：L298電機驅(qū)動L298內(nèi)部結構圖及其說明：當使能端為高電平時，輸入端IN1為PWM信號，IN2為低電平信號時，電機正轉；輸入端IN1為低電平信號，IN2為PWM信號時，電機反轉；IN1和IN2相同時，電機快速停止。當使能端為低電平時，電動機停止轉動。主程序流程圖首先運行程序主函數(shù)main，進行系統(tǒng)初始化，設置定時/計數(shù)器工作方式1，開啟T0中斷。然后進行按鍵查詢，本系統(tǒng)用了三個按鍵，加速、減速、緊急停止。如果有按鍵按下，根據(jù)相應的脈沖信號，顯示出與之相對應的速度。主函數(shù)main系統(tǒng)初始化函數(shù)init，啟動中斷，設置定時時間查詢按鍵，得到相應的脈沖采用定時器中斷實現(xiàn)脈沖調(diào)制顯示速度硬件連接實物接線圖實物設計成果按下S2鍵，電機正向加速運轉實物設計成果按下S3鍵，電機反向減速運轉實物設計成果整個過程演示衷心感謝各位評審老師！感謝你們在百忙之