直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

一 方案論證由于使用的是永磁式直流電機(jī)，因此只能對(duì)電樞電壓進(jìn)行控制來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速和方向的控制，因此電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊要能方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的大小和極性控制。可以考慮的方案有：方案一：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)或關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)開(kāi)關(guān)的切換對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是電路比較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間慢、機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短可靠性不高。 方案二：采用功率管組成橋型電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，并利用PWM波來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的有效值大小和極性進(jìn)行控制。這種調(diào)速方式具有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過(guò)載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，能耗小等優(yōu)點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。方案三：采用L298專用芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。L298芯片的工作原理和方案二一致，但是其工作時(shí)較方案二穩(wěn)定，且編程較為簡(jiǎn)單，便于調(diào)試。另外L298內(nèi)部集成了兩個(gè)H橋，能同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)，硬件實(shí)現(xiàn)較方案二簡(jiǎn)單?；谏鲜隼碚摲治?，擬定方案三，為了防止電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)控制模塊的影響，采用光電耦合進(jìn)行隔離。二 電路原理分析圖E.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(注：圖見(jiàn)智能小車論文模塊)圖E.2 L298內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖由于系統(tǒng)有兩個(gè)電機(jī)時(shí)使用PWM信號(hào)控制直流電機(jī)電樞電壓有效值來(lái)改變電機(jī)速度和方向，所以需采用L298芯片來(lái)控制兩個(gè)電機(jī)，引腳6，11用來(lái)PWM控制，將5，7和7，12分別接高低電平，僅用單片機(jī)的兩個(gè)端口輸出PWM控制6，11引腳就可以實(shí)現(xiàn)直行，轉(zhuǎn)彎和后退，由于前輪的驅(qū)動(dòng)能力較大，提高控制的可靠性，縮短導(dǎo)通時(shí)間；六個(gè)光耦器件起到隔離作用，將單片機(jī)發(fā)出的控制與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路隔離(起來(lái))，防止干擾，在電機(jī)的兩端并聯(lián)一個(gè)104的小電容。濾去高頻諧波信號(hào)。其工作原理如下：當(dāng)P10和P11的信號(hào)輸入為高電平和PWM電平時(shí)，L298的2和3引腳分別輸出高低電平，電機(jī)正傳，如果改變P10和P11信號(hào)，則L298的2和3引腳分別輸出低高電平，電機(jī)反轉(zhuǎn)。因此電路的有效值功率其中為PWM波的占空比，U為電機(jī)的供電電壓，I為流過(guò)電機(jī)的電流，通過(guò)改變占空比就能方便的改變電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。若左邊為點(diǎn)電平，右邊為高電平，則電機(jī)反轉(zhuǎn)。光耦的工作原理是：它的內(nèi)部是一個(gè)二極管和一個(gè)光電三極管組成，當(dāng)二極管通電導(dǎo)通是發(fā)出紅外光，是光電三極管導(dǎo)通；二極管的導(dǎo)通一定的電流，所以電阻R的值不能過(guò)大，VCC=5V,選取R=330歐姆,=15mA 圖中的電容都是起濾波的作用，八個(gè)二極管都是當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)是起泄流的作用。圖E.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖圖E.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路頂層PCB圖圖E.5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路頂層絲印圖圖E.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路底層絲印圖注：圖詳見(jiàn)“直流電機(jī)調(diào)速1”程序清單：/本設(shè)計(jì)中采用的脈沖頻率為25Hz，可得hlt+llt=100，#include#ifndef _DEFINE_#define _DEFINE_#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#endif/電機(jī)IO說(shuō)明sbit fwd=P10;sbit rwd=P11;sbit en=P12;bit turnflag;/正反轉(zhuǎn)標(biāo)志uchar hlt,llt;void delayrun(unsigned char dlylevel)/約產(chǎn)生 DLYLEVEL*400us 的延時(shí) int i=50*dlylevel;while(-i);void motorrun()if(turnflag=1)/正轉(zhuǎn)afwd=1;arwd=0;aen=1;/bfwd=1;/brwd=0;/ben=1;delayrun(hlt);/可以測(cè)試一下fwd=0;rwd=0;aen=0;/arwd=0;/aen=0;/ben=0;delayrun(llt);else/反轉(zhuǎn)afwd=0;arwd=1;aen