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STC89C52单片机小功率直流电机驱动器设计与实现(4)

时间:2017-06-09 23:04来源:毕业论文
图3.1:STC89C52管脚图 STC89C52价格低廉,功能上足够满足输出电机控制信号且拥有继续扩展功能的空间,因此在这里选用其作为控制电路的控制核心。 为了使


 图3.1:STC89C52管脚图
STC89C52价格低廉,功能上足够满足输出电机控制信号且拥有继续扩展功能的空间,因此在这里选用其作为控制电路的控制核心。
为了使用STC89C52,需要制作该单片机的最小系统,电路原理图见图3.2。
图3.2:STC89C52的最小系统电路原理图
图3.3:STC89C52最小系统实体图
总开关部分使用一个单刀双掷的自锁开关,并使用一个发光二极管来指示是否通电。所用晶振为12MHz。

3.2  MAX232芯片
MAX232芯片用于电平的转换。单片机所用TTL电平为+5V和0V,而计算机的串口使用RS232电平为+12V和-12V(最高可达+15V和-15V),因此在计算机与单片机的通信中需要进行电平的转换。
MAX232这颗物料片内含有一个电容电压发生器,以便在单5V电源供电时提供EIA/TIA-232-E电平。每个接收器将EIA/TIA-232-E电平输入转换为5V TLL/CMOS电平。这些接收器具有1.3 V的典型门限值及0.5 V的典型迟滞,而且可以接收±30 V的输入。每个驱动器将TLL/CMOS输入电平转换为EIA/TIA-232-E电平。所有的驱动器、接收器及电压发生器都可以在德州仪器公司的LinASICTM元件库中得到标准单元,MAX232的工作温度范围为0~70°C。
MAX232的基本工作参数如图3.4所示:
 
图3.4:MAX232工作参数
MAX232的内部结构以及外部引脚:
图3.5:MAX232的内部结构以及外部引脚
芯片使用时需要外接电荷汞电路,将MAX232的1、2、3、4、5、6脚接电容,用于产生RS232所需的+12V和-12V电压。
MAX232的数据转换通道由13(R1in)、12(R1out)、11(T1in)、14(T1out)组成第一数据通道,8(R2in)、9(R2out)、10(T2in)、7(T2out)组成第二数据通道。本系统中只需要用到第一数据通道就可以了。
15与16用于MAX232自身的接地与供电。
 图3.6:MAX232电路原理图
图3.7:MAX232电路实体图
4  驱动电路
驱动电路采用了H桥电路来连接直流电机,可以控制电机的旋转方向和速度。
4.1  H桥控制原理
H桥电路的基本结构如图4.1。
 
图4.1:H桥电路的基本结构
其中Q1和Q3为两个PNP型三极管,发射极接+12V电压,Q2和Q4为两个NPN型三极管,发射极接地,M为所电路驱动的电机。通过控制四个三极管的导通情况可以调节电机转动的方向。
 
图4.2:Q1和Q4导通的情况
当Q1与Q4的基极有高电平导通,Q2与Q3基极低电平截至时。电流由左边流入电机,电机顺时针旋转,如图4.2。
 
图4.3:Q2与Q3导通的情况
反之,当Q2与Q3的基极有高电平导通,Q1与Q4基极低电平截至时。电流由右边流入电机,电机逆时针旋转,如图4.3。
这样利用H桥电路就能够通过信号来实现电机旋转方向的改变。
4.2  H桥电路
图4.4:H桥电路原理图
实际制作中使用的H桥电路如图4.4。为了简化四个三极管的控制,使用两个9013三极管作为开关来同时导通和截至一对8050/8550三极管。同时当改变电机转动方向时,电机的线圈会产生很大的感生电动势,极有可能烧毁电路中的三极管,因此在三极管的集电极和发射极上并联一个4148二极管,用于变向时续流保护电路。
 图4.5:H桥电路实体图,正面
图4.6:H桥电路实体图,反面
本系统中制作了两个独立的H桥电路,用于驱动两台独立的电机。
4.3  L298N芯片
由于市面上具有以相似结构控制的成品芯片,因此选择了其中一种L298N作为对比及用于控制电路的测试。
L298N是专用驱动集成电路,属于H桥集成电路。其输出电流为2A,最高电流4A,最高工作电压50V,可以驱动感性负载,如直流电机,步进电机,电磁阀等,特别是其输入端可以与单片机直接相联,从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时,可以直接控制两路电机,并可以实现电机正转与反转。 STC89C52单片机小功率直流电机驱动器设计与实现(4):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_8905.html
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