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交通与车辆工程学院 能源与动力工程系 2013年9月 汽车单片机原理与应用 第八章 H0定时器 第一节 直流电动机控制硬件电路 用单片机控制直流电机时，可直接选用市场上现成的电机专用驱动模块，这些模块接口简单，操作方便，并可为电机提供较大的驱动电流。 当需要调节直流电机转速时，使单片机的相应I/O口输出不同占空比的PWM波形（脉宽调制）即可。 一、PWM波及其简单应用简介 PWM（Pulse Width Modulation 脉冲宽度调制）：是按一定规律改变脉冲序列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调制方式。 我们在控制系统中最常用的是矩形波PWM信号，在控制时需要调节PWM波的占空比。 占空比是指高电平持续时间在一个周期时间内的百分比。控制电机的转速时，占空比越大，速度越快，如果全为高电平，占空比为100%时，速度达到最快。 利用软件延时。 当高电平延时时间到时，对I/O口电平取反变成低电平，然后再延时；当低电平延时时间到时，再对该I/O口电平取反，如此循环就可得到PWM信号。 利用定时器。 控制方法同上，只是在这里利用单片机的定时器来定时进行高、低电平的翻转，而不用软件延时。 利用单片机自带的PWM控制器。 STC12系列单片机自身带有PWM控制器，STC89系列单片机无此功能，其他型号的很多单片机也带有PWM控制器，如PIC单片机、AVR单片机等。 实现的三种方法： 占空比的计算 Duty=t1/T t1——高电平持续时间 T——周期 二、硬件电路 电机驱动模块L298 L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。 二、硬件电路 电机驱动模块L298 工作电压：控制信号直流5V；电机电压直流3V~46V 最大工作电流：2.5A 额定功率：25W 特点： 1、具有信号指示 2、转速可调 3、抗干扰能力强 4、具有过电压和过电流保护 5、可单独控制两台直流电机 6、可单独控制一台步进电机 7、PWM脉宽平滑调速 8、可实现正反转 9、采用光电隔离 引脚图 L298内部原理图和逻辑功能 IN1 IN2 ENA 电机状态 0 1 1 逆时针 1 0 1 顺时针 X X 0 停止 0 0 1 停止 硬件电路说明 L298需两路电源分别为逻辑电源和动力电源，插头P4（Vcc=5V）接入逻辑电源Vss，插头P1（Vss=12V）接入动力电源Vs。 插头P2分别为单片机控制两个电机的输入端，P5分别与两个电机的正负极相连。 ENA与ENB直接接入逻辑电源，也就是说两个电机时刻都工作在使能状态，控制电机的运行状态只有通过P2插头。 由于电机是线圈式的，在从运行状态突然转换到停止状态和从顺时针状态突然转换到逆时针状态时会形成很大的感应电流，在电路中加入二极管的作用就是在产生感应电流的时候进行泄流，保护芯片。 PWM调速 当开关管的驱动信号始终为高电平时，开关管导通，直流电动机电枢两端电压=Vs，保持最高速运转。 当开关管的驱动信号始终为低电平时，开关管截止，直流电动机电枢两端电压为=0，停止运转。 脉宽调制（PWM）循环输出高低电平，相当于控制电动机工作在某一中间电压，从而实现电动机转速的控制。 IN1 IN2 ENA 电机状态 0 1 1 逆时针 1 0 1 顺时针 0 0 1 停止 电动机的电枢绕组两端电压的平均值为： （t1×U）/（t1＋t2）=( t1×U)/T=D*U 式中D（Duty）为占空比，D= t1/T。 占空比D表示了在一个周期T里开关管导通的时间t1与周期T的比值。 当电源电压U不变的情况下，输出电压的平均值取决于占空比D的大小，改变D值也就改变了输出电压的平均值，从而达到控制电机转速的目的，即实现PWM调速。 在PWM调速时，改变占空比常用定频调宽法，同时改变t1和t2，但周期T=t1+t2保持不变。 第二节 端口功能 1.当TMHEn = 1 时，开始计数。 2.CMP0n 是在允许计数操作后首次被比较的比较寄存器。当8 位定时器计数器Hn 与CMP0n 寄存器的值匹配 时，将8 位定时器计数器Hn 清零、产生中断请求信号（INTTMHn），输出有效电平。同时与8 位定时器Hn 比较的寄存器由CMP0n 切换为CMP1n。 3.当8 位定时器计数器Hn 与CMP1n 寄存器匹配时，输出无效电平，同时