电机控制讲义.docx
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电机控制讲义
PWM脉宽调制电机控制实训
一、H桥原理简述
典型电路:
所谓H桥驱动电路是为了直流电机而设计的一种常见电路,它主要实现直流电机的正反向驱动,其典型电路形式如下:
从图中可以看出,其形状类似于字母“H”,而作为负载的直流电机是像“桥”一样架在上面的,所以称之为“H桥驱动”。
4个开关所在位置就称为“桥臂”。
假设开关A、D接通,电机为正向转动,则开关B、C接通时,直流电机将反向转动。
从而实现了电机的正反向驱动。
电机的另外的2个工作状态:
A)刹车——将B、D开关(或A、C)接通,则电机惯性转动产生的电势将被短路,
形成阻碍运动的反电势,形成“刹车”作用。
B)惰行——4个开关全部断开,则电机惯性所产生的电势将无法形成电路,从而也就不会产生阻碍运动的反电势,电机将惯性转动较长时间。
典型电路构成:
以上只是从原理上描述了H桥驱动,而实际应用中很少用开关构成桥臂,通常使用晶体管,因为控制更为方便,速度寿命都长于有接点的开关(继电器)。
细分下来,晶体管有双极性和MOS管之分,而集成电路只是将它们集成而已,其实质还是这两种晶体管,只是为了设计、使用方便、可靠而做成了一块电路。
双极性晶体管构成的H桥:
MOS管构成的H桥:
二、H桥的简单分析
上图使用了PMOS和NMOS管子,实际上改变电路也可以使用同类的管子
死区时间:
死区时间是PWM输出时,为了使H桥或半H桥的上下管不会因为开关速度问题或电机运行时DIR信号突然反向而发生同时导通而设置的一个保护时段。
通常也指pwm响应时间。
二、本项目所用的电路
隔离与逻辑控制
四、H桥主要性能:
A)效率——所谓驱动效率高,既要将输入能量尽多输出给负载,驱动电路少耗能,具体
点,既4个桥臂导通时最好没有压降。
B)安全性——不能同侧桥臂同时导通;
C)电压——能够承受的驱动电压;
D)电流——能够通过的驱动电流。
E)温度——直流电机H桥驱动时,测三极管或场效应管的工作温度长时间满负荷工作,不应该烫手。
五、硬件连接与控制程序
按键未按下时为1,按下键时为0;按键按下时电机动作,释放停止
本次I/O连接:
//1.0为PWM输出
//1.1为正反转输出
//1.4为加速控制
//1.5为减速控制
//1.6为正反转控制
//1.7为急停控制
六、调试步骤
1、对照电路图检查焊接质量
2、烧写控制程序
3、接控制线
4、不加电机电源进行测试
5、最后测试
七、控制程序:
;********************************************************************
;*按键控制PWM控制电机正反向转动和加减速汇编程序*
;*MCU:
AT89S52晶振:
11.0592MHz*
;**
;********************************************************************
;PWM控制控制电机正反向转动和加减速程序
;适用ME系列单片机开发系统
;晶振为11.0592M
;利用定时器控制产生占空比可变的PWM波
;按K1,PWM值增加,则占空比减小,加速。
;按K2,PWM值减小,则占空比增加,减速。
;当PWM值增加到最大值或减小到最小值时,蜂鸣器将报警。
;**********************************************************
PWMEQU30H
OUTEQUP0;接口
INCKEYBITP1.4;K1,PWM值增加键。
DECKEYBITP1.5;K2,PWM值减小键。
BEEPBITP3.7
;**********************************************************
ORG0000H
LJMPSTART
ORG000BH
LJMPINTT0
ORG001BH
LJMPINTT1
ORG0050H
;**********************************************************
;主程序
;定时器0工作在模式1,定时器1工作在模式2。
;**********************************************************
START:
MOVSP,#60H
MOVPWM,#7FH;赋初始值
MOVTMOD,#21H
MOVTH1,PWM;脉宽调节
MOVTL1,#00H
MOVTH0,#0FCH;1ms延时常数
MOVTL0,#066H;频率调节
SETBEA
SETBET0
SETBET1
SETBTR0
LOOP:
MOVA,PWM;
JBINCKEY,LOOP1;增加键是否按下?
ACALLDELAY;延时去抖动
JBINCKEY,LOOP1
CJNEA,#0FFH,PWMINC;是否到最大值?
ACALLBEEP_BL;是,蜂鸣器报警。
AJMPLOOP
PWMINC:
INCPWM;调节脉宽(脉宽减小)
AJMPLOOP
LOOP1:
JBDECKEY,LOOP2;减小键是否按下?
ACALLDELAY;延时去抖动
JBDECKEY,LOOP2
CJNEA,#02H,PWMDEC;是否到最小值?
ACALLBEEP_BL;是,蜂鸣器报警。
AJMPLOOP
PWMDEC:
DECPWM;调节脉宽(脉宽增加)
LOOP2:
AJMPLOOP
;**********************************************************
;T0中断服务子程序(频率)
;控制定时器1中断
;**********************************************************
INTT0:
CLRTR1
MOVTH0,#0FCH;1ms延时常数
MOVTL0,#066H;频率调节
MOVTH1,PWM
SETBTR1
MOVOUT,#00H;启动输出
RETI
;**********************************************************
;T1中断服务子程序(脉宽)
;控制PWM脉冲宽度
;**********************************************************
INTT1:
CLRTR1;脉宽调节结束
MOVOUT,#0FFH;结束输出
RETI
;**********************************************************
;10ms延时子程序
;**********************************************************
DELAY:
MOVR6,#50
DELAY1:
MOVR7,#93
DELAY2:
DJNZR7,DELAY2
DJNZR6,DELAY1
RET
;**********************************************************
;蜂鸣器响一声子程序
;**********************************************************
BEEP_BL:
MOVR6,#200
BL1:
CPLBEEP
ACALLBL2
DJNZR6,BL1
MOVR5,#25
CALLDELAY3
RET
BL2:
MOVR7,#150
BL3:
NOP
NOP
DJNZR7,BL3
RET
DELAY3:
;延时R5×10MS
MOVR6,#50
BL4:
MOVR7,#93
BL5:
DJNZR7,BL5
DJNZR6,BL4
DJNZR5,DELAY2
RET
;**********************************************************
END
;**********************************************************
----------------------------------------以下为C51程序---------------------------------------------------
/*******************************************************************
**
*PWM控制LED灯渐亮渐灭C51程序*
*MCU:
AT89S52晶振:
11.0592MHz*
**
********************************************************************
PWM控制LED灯渐亮渐灭程序
适用ME系列单片机开发系统
晶振为11.0592M
利用定时器控制产生占空比可变的PWM波
按K1,PWM值增加,则占空比减小,LED灯渐暗。
按K2,PWM值减小,则占空比增加,LED灯渐亮。
当PWM值增加到最大值或减小到最小值时,蜂鸣器将报警。
**********************************************************/
#include
sbitK1=P1^4;//PWM值增加键
sbitK2=P1^5;//PWM值减少键
sbitBEEP=P3^7;//蜂鸣器
unsignedcharPWM=0x7f;//赋初值
charcodereserve[3]_at_0x3b;//保留0x3b开始的3个字节
/*********************************************************
延时子程序
*********************************************************/
voiddelayms(unsignedcharms)
{
unsignedchari;
while(ms--)
{
for(i=0;i<114;i++);
}
}
/*********************************************************
延时子程序
*********************************************************/
voiddelay(unsignedchart)
{
while(t--);
}
/*********************************************************
蜂鸣器子程序
*********************************************************/
voidBeep()
{
unsignedchari;
for(i=0;i<100;i++)
{
delay(100);
BEEP=!
BEEP;//Beep取反
}
BEEP=1;//关闭蜂鸣器
delayms(100);
}
/*********************************************************/
voidmain()
{
P1=0xff;
TMOD=0x21;
TH0=0xfe;//1ms延时常数
TL0=0x66;//频率调节
TH1=PWM;//脉宽调节
TL1=0;
EA=1;
ET0=1;
ET1=1;
TR0=1;
while
(1)
{
do{
if(PWM!
=0xff)
{PWM++;delayms(10);}
elseBeep();
}
while(K1==0);
do{
if(PWM!
=0x02)
{PWM--;delayms(10);}
elseBeep();
}
while(K2==0);
}
}
/*********************************************************
定时器0中断服务程序(频率)
*********************************************************/
voidtimer0()interrupt1
{
TR1=0;
TH0=0xfe;//1ms延时常数
TL0=0x66;//频率调节
TH1=PWM;
TR1=1;
P0=0x00;//启动输出
}
/*********************************************************
定时器1中断服务程序(脉宽)
*********************************************************/
voidtimer1()interrupt3
{
TR1=0;
P0=0xff;//结束输出
}
/*********************************************************/
PWM脉宽调制控制直流电机装置
电路图与元件表
1
C1,C3
100uF
0805
2
2
C2
1500pF
0805
1
3
C4,C5,C6,C7,C8
0.1uF(104)
0805
5
4
D1
DSchottky
0805
1
肖特基二极管
5
L1
100uH
0805
1
6
P1
四针排插
1
CPU_interface
7
P2
+24VGND
1
电源端子
8
P3
outAoutB
1
电机端子
9
Q1,Q2,Q3,Q4
IRF3205
直插
4
10
R1
180
0805
1
11
R2
0.22
0805
1
12
R3
10K
0805
1
13
R4
1K
0805
1
14
R5,R7,R8,R10
47
0805
4
15
R6,R9,R11,R12
270k
0805
4
16
U1
MC34063AD
751-02_M
1
17
U2
SN74F02N
N014
1
18
IC插座
N014
1
19
U3,U4
L6384D
751-02_M
2
20
21
31
杜邦线
1
32
连接细线
33
PCB板子
1
34
焊锡0.5mm
30mm
实训报告内容要求
1、项目原理
2、安装与调试
3、出现的问题及解决的方法
4、你准备把此项目做怎样的改进和应用
5、有关此项目的心得体会
2011年9月26日河大电子实训中心
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