直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制

1、直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制課程設(shè)計(jì) 姓名： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 目錄1 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制方案設(shè)計(jì) (2)1.1設(shè)計(jì)要求(2)1.2設(shè)計(jì)框圖(2)2直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制硬件設(shè)計(jì)(3) 2.1主要器件功能(3) 2.2硬件原理圖(6)3直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制軟件設(shè)計(jì)(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(jī)轉(zhuǎn)速控制方案設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)要求通過設(shè)計(jì)了解如何運(yùn)用電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制，完成直流電機(jī)轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速的控制，提高分析電路設(shè)計(jì)、調(diào)試方面問題和解決問題的能力。1、 用按鍵1控制旋轉(zhuǎn)方向 ，實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。2、 電機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速與電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速在數(shù)碼管上顯示。3、 旋轉(zhuǎn)速度可實(shí)時(shí)改變

2、。1.2設(shè)計(jì)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(jī)轉(zhuǎn)速控制硬件設(shè)計(jì)2.1主要器件功能1、L298N 是專用驅(qū)動(dòng)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(qiáng)。其輸出電流為2A，最高電流4A，最高工作電壓50V，可以驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載，如大功率直流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，電磁閥等，特別是其輸入端可以與單片機(jī)直接相聯(lián)，從而很方便地受單片機(jī)控制。當(dāng)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)時(shí)，可以直接控制步進(jìn)電機(jī)，并可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，實(shí)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(jī)通斷,來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 圖2板上的EN1 與EN2 為高電平時(shí)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(fù)，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(dòng)8位共陰式數(shù)碼管，同時(shí)可掃描管理多達(dá)64只按鍵，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話的功能資源十分豐富。除具有自動(dòng)消除抖動(dòng)功能外，它還具有段閃爍、段點(diǎn)亮、段熄滅、功能鍵、連擊鍵計(jì)數(shù)等強(qiáng)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(dòng)數(shù)碼管，還可擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)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(gè)鍵時(shí)，ZLG7290的INT引腳會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平的中斷請求信號(hào)，讀取鍵值后，中斷信號(hào)就會(huì)自動(dòng)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(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是要占用微控制器的一個(gè)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(jià)是I2C總線處于頻繁的活動(dòng)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(dòng)8 位共陰式數(shù)碼管（或64 只獨(dú)立的LED），同時(shí)還可以掃描管理多達(dá)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(shè)置有連擊計(jì)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(hào)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(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源 電平轉(zhuǎn)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(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給RS-232串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)速控制軟件設(shè)計(jì)程序流程圖圖64 調(diào)試4.1硬件測試4.1.1單片機(jī)部分及其接口電路測試圖

7、7當(dāng)按鍵S1按下時(shí),產(chǎn)生INT0中斷,使P1.2,P1.3取反.這樣就能控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn),且中斷來時(shí)P1.1取反這樣LED燈亮滅代表不同的轉(zhuǎn)向.4.1.2電機(jī)部分電路及其接口電路測試圖8電機(jī)測試時(shí),L298N的IN3,IN4的輸出控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn),IN3,IN4為0,1,時(shí)是一種轉(zhuǎn)向,當(dāng)IN3,IN4為1,0時(shí),就反向轉(zhuǎn)動(dòng).而電機(jī)的轉(zhuǎn)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(jī)的通斷,所以,測試時(shí),通過調(diào)節(jié)ENB占空比的輸出來測試電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制.電機(jī)的測速是通過霍爾開關(guān)來獲取的,電機(jī)的葉片上貼有磁鋼,當(dāng)磁鋼經(jīng)過霍爾開關(guān)時(shí),霍爾開關(guān)2腳產(chǎn)生脈沖,當(dāng)一定的時(shí)間到時(shí),霍爾開關(guān)的

8、2腳輸出的脈沖數(shù)被單片機(jī)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(jī)控制使LED1顯示輸入需要控制的轉(zhuǎn)速，LED2來顯示實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)速，單片機(jī)與LED燈之間通過集成芯片ZLG7290來進(jìn)行連接。4.2軟件調(diào)試4.2.1 按鍵程序當(dāng)按鍵按下的時(shí)候產(chǎn)生一個(gè)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(jī)正反轉(zhuǎn),和LED燈的狀態(tài),顯示其轉(zhuǎn)向.具體的程序如下:void INT0SUB() interrupt 0P11=P11; P12=P12;P13=P13;4.2.2 PWM程序因?yàn)殡姍C(jī)調(diào)速是本次設(shè)計(jì)的最主要任務(wù)

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(gè)斬波周期中的脈沖占空比來調(diào)節(jié)電機(jī)功率而達(dá)到調(diào)速目的。本設(shè)計(jì)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(dá)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(shí)器0中斷中進(jìn)行的，中斷設(shè)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、gt;=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(shè)計(jì)的另外一個(gè)重點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中測速系統(tǒng)的工作原理為：利用電機(jī)葉片上的磁鋼，引起霍爾開關(guān)產(chǎn)生脈沖，單片機(jī)就采集此脈沖數(shù)，加以計(jì)算，得出其實(shí)時(shí)速度。測速程序得用一個(gè)計(jì)數(shù)器1具體實(shí)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(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)值的緩沖區(qū)，當(dāng)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(jì)數(shù)做好準(zhǔn)備。void TIMER0() interrupt 1