H桥控制的直流电机调速系电路的设计研究.docx
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1、关于H桥控制的直流电机调速系电路设计的研究摘要本文介绍了基于H桥驱动的直流电机调速系统,系统采用芯片LN298搭建H桥驱动电路,PWM调速信号由单片机AT89AC52提供,电机的驱动运转控制由单片机控制H桥,H桥再驱动直流电机。文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统,并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进展调节,从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。此外,本文中还采用了芯片LN298作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块。另外,本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进展测量,经过滤波电路后,将测量值送到A/D转换器,并且最终作为反响值输入到
2、单片机进展Pl运算,从而实现了对直流电机速度的控制。关键词:PWM调速;H桥驱动;直流电机测速;数码管显示目录1绪论1L1基于H桥控制的直流电机调速系统设计目的和意义11. 1.1选题的目的和意义:11.1.2国内外研究现状简述:11. 1.3毕业设计(论文)所采用的研究方法和手段:11.2利用H桥控制直流电机转速系统的设计工程开展11. 3利用H桥控制的直流电机转速系统的设计原理22直流电机调速控制概述32. 1直流电机的工作原理32. 2直流电机的调速特性42. 3直流电机的几种调速方法42.3. 1静止可控整流器(简称V-M系统)62. 3.2PWM调速系统的优点72. 4直流电机调速P
3、WM信号形成原理72 .4.1直流电机电枢的PWM调压调速原理83 .4.2脉宽调制占空比调节82. 4.3PwM控制信号产生的方法103系统元器件介绍113. 1单片机的选型:113.1.1主要特性:113.1.2管脚说明123.2电机驱动H桥选型143.3红外对管153.4晶振183. 5四位数码管203.5.14位数码管的驱动方式213.5.24位数码管的引脚图213.5.34位数码管的参数223.5.44位数码管区分共阴阳极的方法224直流电机调速系统电路设计244. 1稳压电源电路设计244. 2系统PWM调速的设计264. 3电机测速电路274. 3.1红外线发射管274. 3.2
4、红外线接收管274. 3.3红外计数电路284. 4直流电机H桥驱动的设计294. 4.1、H桥驱动电路294. 4.2使能控制和方向逻辑304. 4.3基于LN298驱动的硬件设计314. 5直流电机转速显示325直流电机驱动控制系统软件设计334.1 直流电机正反转、加速、减速、启动与停顿软件设计335. 2LED速度显示软件设计35附件Al基于H桥驱动直流电机调速系统电路的设计的硬件图37附件A2基于H桥驱动直流电机调速系统电路的设计的实物图381绪论1.1 基于H桥控制的直流电机调速系统设计目的和意义1.1.1 选题的目的和意义:在电气时代的今天,电动机一直在现代化的生产和生活中起着十
5、分重要的作用。无论是在工农业生产、交通运输、国防、航空航天、医疗卫生、商务与办公设备中,还是在日常生活中的家用电器中,都大量地使用着各种各样的电动机。以前电动机大多使用继电器实现双向转动以及由模拟电路组成的控制柜进展控制,现在普遍使用单片机控制H桥驱动电路实现电机正反转取代模拟电路作为电机控制器。当前电机控制器的开展方向越来越趋于多样化和复杂化,现有的专用集成电路未必能满足苛刻的新产品开发要求,为此可考虑开发电机的新型单片机控制器。1.1.2 国内外研究现状简述:电动机的控制技术的开展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、电动控制技术、微机应用技术的最新开展成果。正是这些技
6、术的进步使电机控制技术在近20多年内发生了翻天覆地的变化,其中电动机的控制局部已由模拟控制逐渐让位于以单片机和H桥驱动模块为主的微处理器控制,形成数字和模拟的混合控制系统和纯数字控制的应用,并曾向全数字化控制方向快速开展。而国外交直流系统数字化已经到达实用阶段。1.1.3 毕业设计(论文)所采用的研究方法和手段:根据市场需求和开展趋势,本设计将介绍一种基于H桥驱动作为根基、单片机内部时钟产生PWM调速的直流电机转速控制系统。首先对直流调速控制电路进展设计来实现对速度的控制、检测、显示;再对直流调速控制主回路进展设计,其采用了三相桥式全控整流电路;然后进展系统的软件设计。1.2 利用H桥控制直流
7、电机转速系统的设计工程开展目前使用的电机模拟控制电路都比拟复杂,测量范围与精度不能兼顾,且采样时间较长,难以测得瞬时转速。本文介绍的电机控制系统利用PWM控制原理,同时结合霍尔传感器来采集电机转速,并经单片机检测后在显示器上显示出转速值,而单片机则根据传感器输出的脉冲信号来分析转速的过程量本系统同时设置有按键操作仪表,可用于调节电机的转速。直流电机控制系统主要是以AT80C52单片机为核心组成的控制系统,本系统中的电机转速与电机两端的电压成比例,而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比,因此,由MCU内部的可编程计数器阵列输出PWM波,以调整电机两端电压与控制波形的占空比,从而实现调速。本系统
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