(毕业论文)可逆PWM调速驱动控制电路设计报告.docVIP

目录 1. 题目 3 2. 题目分析及设计思路介绍 3 （1）分析 3 （2）可取的方案 4 3. 方案设计说明 5 4. 单元电路设计说明 5 （1）、单片机最小系统 5 （2）、输入输出设备 6 （3）、H桥驱动 7 （4）、片上PWM 8 5. 完整电路原理分析 8 附录1. 单片机程序流程图 10 附录2. 单片机程序流程图 11 1. 题目 设直流电机的额定工作电压为6V，功率为3W，试设计一个可逆PWM调速驱动控制电路，能在0V、5V的方向控制电压和0——5V的转速控制电压的作用下，使电机正转、反转、加速、减速。电路形式不限，作业具体要求如下： 1. 画出电路的系统框图，说明电路方案设计的思路、理由或依据； 2. 分单元画出各单元具体的电路图，阐述电路的工作原理，介绍电路中主要元器件的作用及其参数的确定原则或依据； 3. 画出完整的电气原理图，介绍整体电路的工作原理； 4. 如果采用了单片机，给出单片机程序的流程图和清单，说明程序的工作原理。 注：本题难度系数为1.5 2. 题目分析及设计思路介绍 （1）分析 电动机实现正反转，可以调换电源正负极和励磁电源正负极，对于永磁直流电动机，只能调换电源正负极，常见的玩具赛车中的就是这种。单片机能给某个IO高电平或低电平，但驱动电机，没有足够的驱动能力（驱动电流小，带负载能力弱），利用三极管组成H桥式电路可以解决驱动及换向的问题。 直流电机调速一般采用调电压的方式，常用的方法是PWM调速，PWM名为秒冲宽度调制，可想而知就是调节占空比，STC12C5A60S2片上集成了两个PWM模块，可以实现PWM，另外，用NE555也可以实现PWM。 （2）可取的方案 H桥式电路方案有集成的和元器件组装的。常用的H桥IC有：L298（双H桥）、L9110H（单H桥）。 PWM的方案有：STC12C5A60S2片上集成了PWM模块和NE555占空比可调电路。 NE555占空比可调电路 3. 方案设计说明 方案选择： H桥电路选择：采用集成的H桥式芯片，相比于元器件组装的H桥式电路，性能跟高，功耗更低，占用面积小，因此选用IC。常用的直流电机只需要单H桥就能完成转向问题，L298N的驱动电流可以达到4A，工作电压可达36V，但芯片价格相对较贵，对于一般小电机而言有点大材小用了，用L9110H同样可以实现，而且工作电压为2.5V-12V，峰值电流高达1.5A，持续电流高达0.8A，足以驱动6V 3W的直流电机，且芯片相对便宜，所以采用L9110H驱动电机。 PWM电路选择：NE555能产生占空比可调的方波，实现简单，但方波频率一般不可调（可调需添加滑动变阻器，频率调节范围也小），分立元件也多，而采用STC12C5A60S2片上集成了PWM模块，可以实现频率可调，调频范围宽，占空比可调，分辨率高，为1/256，性能可靠，实现简单，所以采用STC12C5A60S2片上集成了PWM模块。 最终采用STC12C5A60S2片上集成了PWM模块+L9110H驱动模块的方案 4. 单元电路设计说明 （1）、单片机最小系统 STC12C5A60S2有61K ROM，不需要外接ROM（没有EA），单片机P0口不用接上拉电阻，与传统51单片机不同，STC12C5A60S2通过设置相应寄存器，可以使P0口有一定驱动能力。 STC12C5A60S2单片机最小系统 （2）、输入输出设备 输入输出设备 该设计有两种输入输出设备：按键和LED，按键可采用一般的扫描方式，也可以用中断方式，为了快速相应用户指令，选择用中断方式。然而外部中断只有两个，这里用定时器T0、T1扩展了两个下降沿外部中断，正好实现启停、正反、增速、减速的指令输入。 为了更人性化，有相应的Led做出指令提示（D1为电源指示灯，D2为启动指示灯，D3为正向运行指示灯，D4为反向运行指示灯，D5为加速指示灯，D6为减速指示灯）。 电源接通，D1亮。当按启动按钮时,D2亮，D3亮，再按一次，D2灭，D3灭，只有电机处于启动状态时，正反、增速、减速的指令输入才有效，相应LED灯才会亮；当处于启动状态，按正反转按钮，电机反转，D3灭，D4亮，再按一次D3亮，D4灭；当按增速按钮时，D5闪烁一下，表示按钮指令有效，当达到最大占空比时，再按增速按钮，D5将不会闪烁，表示已达最大占空比；同样的，减速功能类似增速功能。 （3）、H桥驱动 基于L9110H的H桥驱动电路 IA IB OA OB H L H L L H L H H H L L L L L L 真值表 当IA为高电平，IB为低电平，电机正转； 当IA为低电平，IB为高电平，电机反转。 （4）、片上PWM 对于L298N有三个控制端，第三个就是使能端，只要PWM波形控