畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯論文題目：直流電機(jī)的單片機(jī)控制-咨詢培訓(xùn)-

論文題目：直流電機(jī)的單片機(jī)控制答辯人:賈晶晶

學(xué)號(hào)：01208316專業(yè):自動(dòng)化系別：電子工程系指導(dǎo)老師:李振東東南大學(xué)成賢學(xué)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(jié)構(gòu)PWM脈寬調(diào)制L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)主程序流程圖背景及意義背景隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及控制理論的發(fā)展，需要滿足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊要求，從而對(duì)直流電機(jī)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(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代科技的要求，這時(shí)通過(guò)PWM方式控制直流電機(jī)調(diào)速的方法就應(yīng)運(yùn)而生。在很多場(chǎng)合，都要求有直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行調(diào)速，如許多民用與商用領(lǐng)域仍擁有廣泛用途，在電機(jī)學(xué)習(xí)研究中具有其獨(dú)特的優(yōu)秀經(jīng)典價(jià)值，結(jié)合教學(xué)特點(diǎn)與設(shè)備實(shí)際，本課題擬用單片機(jī)方式實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)傳動(dòng)的基本控制功能。意義直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)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(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用課題介紹本系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)控制輸出數(shù)據(jù)，由PWM信

號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生PWM信號(hào)，經(jīng)過(guò)L298驅(qū)動(dòng)電路，電感濾波后送給直流電機(jī)，通過(guò)按鍵的操作來(lái)控制電機(jī)的軟啟動(dòng)，爬坡，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度和轉(zhuǎn)向的控制，達(dá)到直流電機(jī)調(diào)速的目的。利用AT89S52進(jìn)行低成本直流電動(dòng)機(jī)控

制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠簡(jiǎn)化系統(tǒng)構(gòu)成、降低系統(tǒng)成本、增強(qiáng)系統(tǒng)性能、滿足更多應(yīng)用場(chǎng)合的需要。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)PWM信號(hào)產(chǎn)生電路驅(qū)動(dòng)電路直流電機(jī)PWM技術(shù)控制電機(jī)運(yùn)行的原理PWM的基本原理PWM（脈沖寬度調(diào)制）是通過(guò)控制固定電壓直流電源的

開(kāi)關(guān)，改變負(fù)載兩端的電壓，從而達(dá)到控制要求的電壓調(diào)整方法。它可以應(yīng)用在許多方面，比如：電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等。在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接

通和斷開(kāi)電源，并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和

“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短。即通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來(lái)達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。PWM方波如圖2.9所示：PWM技術(shù)控制電機(jī)運(yùn)行的原理設(shè)電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為Vmax，設(shè)占空比為D=t1/T，則電機(jī)的平均速度約為Va=Vmax

*

D，其中Va指的是電機(jī)的平均速度；Vmax是指電機(jī)在

全通電時(shí)的最大速度；D=t1/T是指占空比。由上式可見(jiàn)，當(dāng)改變占空比D=t1/T時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度Vd，從而達(dá)到調(diào)速的目的。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，平均速度Vd與占空比D并非嚴(yán)格的線性關(guān)系，但是在一般的應(yīng)用中，可以將其近似地看成是線性關(guān)系。直流電機(jī)PWM調(diào)速的基本原理如圖：PWM技術(shù)控制電機(jī)運(yùn)行的原理可控開(kāi)關(guān)S以固定的周期重復(fù)地接通和斷開(kāi)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通時(shí)，直流供電電源U通過(guò)開(kāi)關(guān)S施加到直流電機(jī)兩端，電機(jī)在電源作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)電樞電感存儲(chǔ)能量：當(dāng)開(kāi)關(guān)

S斷開(kāi)時(shí)，供電電源停止向電動(dòng)機(jī)提供能量，但此時(shí)電樞電流仍然產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使得電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。開(kāi)關(guān)S重復(fù)動(dòng)作時(shí)，在電機(jī)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(shù)控制電機(jī)運(yùn)行的原理課題電路中，由單片機(jī)外部控制定時(shí)器8254，用定時(shí)器0和定時(shí)器2產(chǎn)生PWM信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)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(hào)傳遞出來(lái)了，此時(shí)，OUT0為信號(hào)發(fā)生器，最后經(jīng)過(guò)OUT2端口產(chǎn)生PWM信號(hào)，PWM信號(hào)與方向信號(hào)相與送給L298的控制端子。PWM技術(shù)控制電機(jī)運(yùn)行的原理PWM控制流程圖開(kāi)始AT89S52通電啟動(dòng)程序控制單片機(jī)輸出PWM脈沖PWM輸入L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行脈沖處理電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，加速、減速、急停結(jié)束L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)本設(shè)計(jì)中所選用的驅(qū)動(dòng)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(dòng)電路，可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，本控制板將

L298兩個(gè)通道并聯(lián)，驅(qū)動(dòng)一個(gè)機(jī)組，最大驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)

4A，所以對(duì)本設(shè)計(jì)機(jī)組已足夠了。而輸出接了4個(gè)二極管用于保護(hù)驅(qū)動(dòng)芯片。

L298N接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，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(dòng)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(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)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)。L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)L298引腳圖：L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)L298內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及其說(shuō)明：當(dāng)使能端為高電平時(shí)，輸入端IN1為PWM信號(hào)，IN2為低電平信號(hào)時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；輸入端IN1為低電平信號(hào)，IN2為PWM信號(hào)時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；IN1和IN2相同時(shí)，電機(jī)快速停止。當(dāng)使能端為低電平時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。主程序流程圖首先運(yùn)行程序主函數(shù)main，進(jìn)行系統(tǒng)初始化，設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式1，開(kāi)啟T0中斷。然后進(jìn)行按鍵查詢，本系統(tǒng)用了三個(gè)按鍵，加速、減速、緊急停止。如果有按鍵按下，根據(jù)相應(yīng)的脈沖信號(hào)，顯示出與之相對(duì)應(yīng)的速度。主函數(shù)main系統(tǒng)初始化函數(shù)init，啟動(dòng)中斷，設(shè)置定時(shí)時(shí)間查詢按鍵，得到相應(yīng)的脈沖采用定時(shí)器中斷實(shí)現(xiàn)脈沖調(diào)制顯示速度硬件連接實(shí)物接線圖實(shí)物設(shè)計(jì)成果按下S2鍵，電機(jī)正向加速運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)物設(shè)計(jì)成果按下S3鍵，電機(jī)反向減速運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)物設(shè)計(jì)成果整個(gè)過(guò)程演示衷心感謝各位評(píng)審老師！感謝你們?cè)诎倜χ?/p>