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论文题目：直流电机的单片机控制答辩人:贾晶晶学号：01208316专业:自动化系别：电子工程系指导老师:李振东东南大学成贤学院2012届毕业生毕业论文答辩日期：2012年5月26日论文框架1.研究背景及意义2.课题介绍3.硬件结构4.PWM脉宽调制5.L298电机驱动6.主程序流程图背景及意义背景随着电力电子技术、微电子技术及控制理论的发展，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，这时通过PWM方式控制直流电机调速的方法就应运而生。在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，如许多民用与商用领域仍拥有广泛用途，在电机学习研究中具有其独特的优秀经典价值，结合教学特点与设备实际，本课题拟用单片机方式实现直流电机传动的基本控制功能。意义直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用课题介绍本系统采用AT89S52单片机控制输出数据，由PWM信号发生电路产生PWM信号，经过L298驱动电路，电感滤波后送给直流电机，通过按键的操作来控制电机的软启动，爬坡，从而实现对电机速度和转向的控制，达到直流电机调速的目的。利用AT89S52进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。系统总体设计框图如下：单片机PWM信号产生电路驱动电路直流电机PWM技术控制电机运行的原理PWM的基本原理PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压直流电源的开关，改变负载两端的电压，从而达到控制要求的电压调整方法。它可以应用在许多方面，比如：电机调速、温度控制、压力控制等。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并且根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。即通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。PWM方波如图2.9所示：PWM技术控制电机运行的原理设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，设占空比为D=t1/T，则电机的平均速度约为Va=Vmax*D，其中Va指的是电机的平均速度；Vmax是指电机在全通电时的最大速度；D=t1/T是指占空比。由上式可见，当改变占空比D=t1/T时，就可以得到不同的电机平均速度Vd，从而达到调速的目的。严格来说，平均速度Vd与占空比D并非严格的线性关系，但是在一般的应用中，可以将其近似地看成是线性关系。直流电机PWM调速的基本原理如图：PWM技术控制电机运行的原理可控开关S以固定的周期重复地接通和断开，当开关S接通时，直流供电电源U通过开关S施加到直流电机两端，电机在电源作用下转动，同时电机电枢电感存储能量：当开关S断开时，供电电源停止向电动机提供能量，但此时电枢电流仍然产生电磁转矩使得电机继续旋转。开关S重复动作时，在电机电枢两端就形成了一系列的电压脉冲波形，如图所示：PWM技术控制电机运行的原理课题电路中，由单片机外部控制定时器8254，用定时器0和定时器2产生PWM信号，信号经过单片机的P0端口传给8254的接口D0-D7，在8254内部，从OUT0输出口输出，将信号传递出来了，此时，OUT0为信号发生器，最后经过OUT2端口产生PWM信号，PWM信号与方向信号相与送给L298的控制端子。PWM技术控制电机运行的原理PWM控制流程图开始AT89S52通电启动程序控制单片机输出PWM脉冲PWM输入L298电机驱动进行脉冲处理电机转动，加速、减速、急停结束L298电机驱动本设计中所选用的驱动芯片是LN298，L298是SGS公司的产品，采用15脚Multiwatt封装的L298N，内部包含逻辑驱动电路，可以驱动两个直流电机，本控制板将L298两个通道并联，驱动一个机组，最大驱动电流可达4A，所以对本设计机组已足够了。而输出接了4个二极管用于保护驱动芯片。L298N接受标准TTL逻辑电平信号，可接4．5～7V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2．5～46V。输出电流可达2．5A，可驱动电感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动一台电动机。5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。L298电机驱动L298引脚图：L298电机驱动L298内部结构图及其说明：当使能端为高电平时，输入端IN1为PWM信号，IN2为低电平信号时，电机正转；输入端IN1为低电平信号，IN2为PWM信号时，电机反转；IN1和IN2相同时，电机快速停止。当使能端为低电平时，电动机停止转动。主程序流程图首先运行程序主函数main，进行系统初始化，设置定时/计数器工作方式1，开启T0中断。然后进行按键查询，本系统用了三个按键，加速、减速、紧急停止。如果有按键按下，根据相应的脉冲信号，显示出与之相对应的速度。主函数main系统初始化函数init，启动中断，设置定时时间查询按键，得到相应的脉冲采用定时器中断实现脉冲调制显示速度硬件连接实物接线图实物设计成果按下S2键，电机正向加速运转实物设计成果按下S3键，电机反向减速运转实物设计成果整个过程演示衷心感谢各位评审老师！感谢你们在百忙之中参与我的论文评阅工作，谢谢！由于时间的仓促及自身专业水平的有限，整篇论文定会存在尚未发现的缺点和错误，恳请阅读此篇论文的各位老师多予指正，不胜感激！谢谢！本文能够顺利完成，要特别感谢我的导师李振东老师，感谢各位老师以及同学们的关心和帮助。致谢