直流電機轉速控制

1、直流電機轉速控制課程設計 姓名： 學號： 班級： 目錄1 直流電機轉速控制方案設計 (2)1.1設計要求(2)1.2設計框圖(2)2直流電機轉速控制硬件設計(3) 2.1主要器件功能(3) 2.2硬件原理圖(6)3直流電機轉速控制軟件設計(7)4調(diào)試(8) 4.1硬件測試 (8) 4.2軟件調(diào)試 (11 1 直流電機轉速控制方案設計1.1設計要求通過設計了解如何運用電子技術來實現(xiàn)直流電機轉速控制，完成直流電機轉向和轉速的控制，提高分析電路設計、調(diào)試方面問題和解決問題的能力。1、 用按鍵1控制旋轉方向 ，實現(xiàn)正轉和反轉。2、 電機的設定轉速與電機的實際轉速在數(shù)碼管上顯示。3、 旋轉速度可實時改變

2、。1.2設計框圖本課題中測量控制電路組成框圖如下所示： 圖1 2 直流電機轉速控制硬件設計2.1主要器件功能1、L298N 是專用驅(qū)動集成電路，屬于H 橋集成電路，與L293D 的差別是其輸出電流增大，功率增強。其輸出電流為2A，最高電流4A，最高工作電壓50V，可以驅(qū)動感性負載，如大功率直流電機，步進電機，電磁閥等，特別是其輸入端可以與單片機直接相聯(lián)，從而很方便地受單片機控制。當驅(qū)動直流電機時，可以直接控制步進電機，并可以實現(xiàn)電機正轉與反轉，實現(xiàn)此功能只需改變輸入端的邏輯電平。此外可能通過使能端的高低電平的變換,從而使電機通斷,來控制電機的轉速。 圖2板上的EN1 與EN2 為高電平時有效，

3、這里的電平指的是TTL 電平。EN1 為IN1 和IN2 的使能端，EN2為IN3 和IN4 的使能端。POWER 接直流電源，注意正負，電源正端為VCC，電源地為GND。2、ZLG7290的核心是一塊ZLG7290B芯片，它采用I2C接口，能直接驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管，同時可掃描管理多達64只按鍵，實現(xiàn)人機對話的功能資源十分豐富。除具有自動消除抖動功能外，它還具有段閃爍、段點亮、段熄滅、功能鍵、連擊鍵計數(shù)等強大功能，并可提供10種數(shù)字和21種字母的譯碼顯示功能，用戶可以直接向顯示緩存寫入顯示數(shù)據(jù)，而且無需外接元件即可直接驅(qū)動數(shù)碼管，還可擴展驅(qū)動電壓和電流。此外，ZLG7290B的電路簡單，使用

4、也很方便。 用戶按下某個鍵時，ZLG7290的INT引腳會產(chǎn)生一個低電平的中斷請求信號，讀取鍵值后，中斷信號就會自動撤銷。正常情況下，微控制器只需要判斷INT引腳就可以得到鍵盤輸入的信息。微控制器可通過兩種方式得到用戶的鍵盤輸入信息。其一是中斷方式，該方式的優(yōu)點是抗干擾能力強，缺點是要占用微控制器的一個外部中斷源。其二是查詢方式，即通過不斷查詢INT引腳來判斷是否有鍵按下，該方式可以節(jié)省微控制器的一根IO口線，但是代價是I2C總線處于頻繁的活動狀態(tài)，消耗電流多并且不利于抗干擾。圖3ZLG7290能夠直接驅(qū)動8 位共陰式數(shù)碼管（或64 只獨立的LED），同時還可以掃描管理多達64 只按鍵。其中有

5、8 只按鍵還可以作為功能鍵使用，就像電腦鍵盤上的Ctrl、Shift、Alt 鍵一樣。另外ZLG7290B 內(nèi)部還設置有連擊計數(shù)器，能夠使某鍵按下后不松手而連續(xù)有效。采用I2C 總線方式，與微控制器的接口僅需兩根信號線?？煽貟呙栉粩?shù)，可控任一數(shù)碼管閃爍。4、 MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標準串口設計的單電源 電平轉換芯片,使用+5v單電源供電。圖4第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源，提供給RS-232串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構成兩個數(shù)據(jù)通道。 其

6、中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。 第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。2.2硬件原理圖電路圖圖53 直流電機轉速控制軟件設計程序流程圖圖64 調(diào)試4.1硬件測試4.1.1單片機部分及其接口電路測試圖

7、7當按鍵S1按下時,產(chǎn)生INT0中斷,使P1.2,P1.3取反.這樣就能控制電機的正反轉,且中斷來時P1.1取反這樣LED燈亮滅代表不同的轉向.4.1.2電機部分電路及其接口電路測試圖8電機測試時,L298N的IN3,IN4的輸出控制電機的正反轉,IN3,IN4為0,1,時是一種轉向,當IN3,IN4為1,0時,就反向轉動.而電機的轉速控制是通過L298N的ENB來控制,由于ENB的狀態(tài)直接確定電機的通斷,所以,測試時,通過調(diào)節(jié)ENB占空比的輸出來測試電機的轉速控制.電機的測速是通過霍爾開關來獲取的,電機的葉片上貼有磁鋼,當磁鋼經(jīng)過霍爾開關時,霍爾開關2腳產(chǎn)生脈沖,當一定的時間到時,霍爾開關的

8、2腳輸出的脈沖數(shù)被單片機記錄,然后經(jīng)過處理在8位數(shù)碼管上顯示出來.4.1.3 數(shù)碼管的部分電路及其接口電路測試圖9通過單片機控制使LED1顯示輸入需要控制的轉速，LED2來顯示實時的轉速，單片機與LED燈之間通過集成芯片ZLG7290來進行連接。4.2軟件調(diào)試4.2.1 按鍵程序當按鍵按下的時候產(chǎn)生一個低電平,連接INT0,產(chǎn)生外部中斷,使P1.1,P1.2,P1.3取反,從而控制電機正反轉,和LED燈的狀態(tài),顯示其轉向.具體的程序如下:void INT0SUB() interrupt 0P11=P11; P12=P12;P13=P13;4.2.2 PWM程序因為電機調(diào)速是本次設計的最主要任務

9、之一，所以PWM程序也是程序中最重要的一環(huán)。PWM的調(diào)速原理是通過調(diào)節(jié)一個斬波周期中的脈沖占空比來調(diào)節(jié)電機功率而達到調(diào)速目的。本設計中，PWM的斬波周期為500us，那也就是說斬波頻率為2kHz，在理論上能達到0.05%線性可調(diào)，也就是能以0.05%的調(diào)節(jié)精度來調(diào)節(jié)PWM占空比。PWM調(diào)速子程序是放在定時器0中斷中進行的，中斷設置如下：ET0 = 1;/中斷允許位TMOD=0x51;TH0=0xFE;TL0=0x0C;R0 = 1;/SETB TR0下面是PWM的中斷子程序：void TIMER0() interrupt 1 TH0=0xFE;TL0=0x0C;if(r=0)a+; if(a=

10、c) P10=0; a=0;r=1;if(r=1)b+;if(b=(100-c)P10=1;b=0;r=0;n-;4.2.3 測速系統(tǒng)程序測速是本設計的另外一個重點。本設計中測速系統(tǒng)的工作原理為：利用電機葉片上的磁鋼，引起霍爾開關產(chǎn)生脈沖，單片機就采集此脈沖數(shù)，加以計算，得出其實時速度。測速程序得用一個計數(shù)器1具體實現(xiàn)如下：TH1 = 0x00;TL1 = 0x00;ET1 = 1; TR1 = 1;函數(shù)中，TH1_1，TL1_1就是存放計數(shù)器1的計數(shù)值的緩沖區(qū)，當它們從TH1和TL1中取得數(shù)值之后，TH1和TL1隨即被清零，為下一次計數(shù)做好準備。void TIMER0() interrupt 1