基于H桥驱动直流电机调速系统电路的设计解读

毕业设计（论文）题目：基于H桥控制的直流电机调速系统电路的设计（英文）：BasedontheH-bridgedrivercircuitofDCmotorspeedcontrolsystemdesign院别：自动化学院专业：电气工程及其自动化（师范）姓名：李玲弟学号：2009105444028指导教师：杨宁日期：2013年5月基于H桥控制的直流电机调速系统电路的设计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信号占空比进行调节，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行测量，经过滤波电路后，将测量值送到A/D转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI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BasedontheH-bridgedrivercircuitofDCmotorspeedcontrolsystemdesignABSTRACTThisarticledescribestheDCmotorspeedcontrolsystembasedontheH-bridgedriver,thesystemusesthechipLN298buildH-bridgedrivercircuit,PWMspeedcontrolsignalisprovidedbythemicrocontrollerAT89AC52controlH-bridgemotordriveoperationiscontrolledbyamicrocontroller,H-bridgeDCmotordrive.ArticlesusingaspecializedchipcomposedofaPWMsignalgeneratingsystem,andontheprincipleofthePWMsignalgeneratingmethod,andhowtoadjustthedutycycleofthePWMsignalbysoftwareprogramming,therebycontrollingtheinputsignalwaveformaremade.elaboration.Inaddition,thispaperalsousesachipLN298asaforwardspeedofaDCmotorpoweramplifiercircuitdrivermodule.Inaddition,thepresentsystemusesatachogeneratortomeasuretherotationalspeedoftheDCmotor,afterthefilteringcircuit,themeasuredvaluetotheA/Dconverter,and,ultimately,asafeedbackvaluePIoperatorinputtothemicrocontroller,thusrealizingtheDCmotorspeedcontrol.Keywords：PWMspeedcontrol;Hbridgedriver;DCMotorSpeed;digitaldisplay目录1绪论.......................................................11.1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项目发展..............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PWM信号形成原理............................72.4.1直流电机电枢的PWM调压调速原理....................82.4.2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...............................335.1直流电机正反转、加速、减速、启动与停止软件设计.........335.2LED速度显示软件设计...................................35参考文献....................................................37致谢........................................................38附件A1基于H桥驱动直流电机调速系统电路的设计的硬件图.......39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.......40基于H桥驱动直流电机的调速系统的电路设计11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行控制，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。当前电机控制器的发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发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发展成果。正是这些技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，其中电动机的控制部分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发展。而国外交直流系统数字化已经达到实用阶段。1.1.3毕业设计（论文）所采用的研究方法和手段：根据市场需求和发展趋势，本设计将介绍一种基于H桥驱动作为基础、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行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行设计，其采用了三相桥式全控整流电路；然后进行系统的软件设计。1.2利用H桥控制直流电机转速系统的设计项目发展目前使用的电机模拟控制电路都比较复杂，测量范围与精度不能兼顾，且采样时间广东技术师范学院本科毕业设计（论文）2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。本系统通过红外传感器来实现对直流电机转速的实时监测。系统的设计任务包括硬件和软件两大部分，其中硬件设计包括方案选定、电路原理图设计、PCB绘制；软件设计包括内存空间的分配，直流电机控制应用程序模块的设计，程序调试等。1.3利用H桥控制的直流电机转速系统的设计原理本系统先由单片机发出控制信号给H桥再驱动电机，同时通过传感器检测