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1、直流电机驱动电路,1. 所选直流电机(直流伺服减速电机)参数,额定电压：12V 空载转速：15000r/min 减速后：100r/min 空载电流：20mA 编码器：增量式编码器（AB相），16脉冲 5V空载转速：55006000r/min 连接线6根：电枢2根， 光电编码器4根：VCC(5V)，GND A，B,直流电机转速方程,2. 直流调速方法,由上式可以看出，有三种方法调节直流电动机的转速： （1）调节电枢供电电压 U； （2）减弱励磁磁通 ； （3）改变电枢回路电阻 R。,对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够
2、平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。 因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。,3. 桥式可逆PWM变换器（H桥）,可逆PWM变换器主电路有多种形式，最常用的是桥式（亦称H形）电路，如下图所示，主要实现直流电机的正反向驱动。,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。,晶体管构成的 H 桥：,+Us,Ug4,+,-,Ug3,VD1,VD2,VD3,VD4,Ug1,Ug2,VT1,VT2,VT4,VT3,1,2,A,B,VT1,Ug1,VT2,Ug2,VT3,U
3、g3,VT4,Ug4,H形主电路结构,双极式控制方式,（1）正向运行： 第1阶段，在 0 t ton 期间， Ug1 、 Ug4为正， VT1 、 VT4导通， Ug2 、 Ug3为负，VT2 、 VT3截止，电流 id 沿回路1流通，电动机M两端电压UAB = +Us ； 第2阶段，在ton t T期间， Ug1 、 Ug4为负， VT1 、 VT4截止， VD2 、 VD3续流， 并钳位使VT2 、 VT3保持截止，电流 id 沿回路2流通，电动机M两端电压UAB = Us ；,U, i,Ud,E,id,+Us,t,ton,T,0,-Us,a) 正向电动运行波形,+Us,Ug4,+,-,U
4、g3,VD1,VD2,VD3,VD4,Ug1,Ug2,VT1,VT2,VT4,VT3,3,A,B,4,VT1,Ug1,VT2,Ug2,VT3,Ug3,VT4,Ug4,H形主电路结构,双极式控制方式（续）,（2）反向运行： 第1阶段，在 0 t ton 期间， Ug2 、 Ug3为负，VT2 、 VT3截止， VD1 、 VD4 续流，并钳位使 VT1 、 VT4截止，电流 id 沿回路4流通，电动机M两端电压UAB = +Us ； 第2阶段，在ton t T 期间， Ug2 、 Ug3 为正， VT2 、 VT3导通， Ug1 、 Ug4为负，使VT1 、 VT4保持截止，电流 id 沿回路3
5、流通，电动机M两端电压UAB = Us ；,c）轻载电动状态的电流波形,输出平均电压,双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电压为,调速范围,调速时， 的可调范围为01。 当 0.5时， 电机正转； 当 0.5时， 电机反转； 当 = 0.5时， 电机停止。,注意：当电机停止时瞬时电枢电压并不等于零，而是正负脉宽相等的交变脉冲电压，因而电流也是交变的。这个交变电流的平均值为零，不产生平均转矩，徒然增大电机的损耗，这是双极式控制的缺点。但它也有好处，在电机停止时仍有高频微振电流，从而消除了正、反向时的静摩擦死区，起着所谓“动力润滑”的作用。,4. 52单片机中断和定时器,002BH,定时器/计数器
6、2（T2）,1) 定时/计数器控制寄存器TCON,TMOD用于设定定时/计数器的工作方式 低4位用于控制T0，高4位用于控制T1。,2)定时/计数器工作方式控制寄存器TMOD, M1M0 工作方式选择位, C/T 计数/定时方式选择位 C/T=1,计数工作方式,对外部事件脉冲计数,用作计数器。 C/T=0,定时工作方式,对片内机周脉冲计数,用作定时器。 GATE 门控位 GATE=0，运行只受TCON中运行控制位TR0/TR1的控制。 GATE=1，运行同时受TR0/TR1和外中断输入信号的双重控制。 只有当INT0/INT1=1且TR0/TR1=1,T0/T1才能运行。 TMOD字节地址89
7、H,不能位操作,设置TMOD须用字节操作指令。,80C51对中断源的开放或关闭由中断允许控制寄存器IE控制。,3) 中断允许控制寄存器IE,IE的结构、位名称和位地址如下：,80C51单片机有两个中断优先级，即可实现二级中断服务嵌套。每个中断源的中断优先级都是由中断优先级寄存器IP中的相应位的状态来规定的 。,4） 中断优先级,5）定时/计数器工作方式 （1） 工作方式0 13位计数器，由TL0低5位和TH0 8位组成，TL0低5位计数满时不向TL0第6位进位，而是向TH0进位，13位计满溢出，TF0置“1”。最大计数值213 = 8192。 （2）工作方式1 16位计数器，最大计数值为216
8、 = 65536。 （3）工作方式2 8位计数器，仅用TL0计数，最大计数值为28= 256，计满溢出后，一方面进位TF0，使溢出标志TF0 = 1；另一方面，使原来装在TH0中的初值装入TL0。 优点：定时初值可自动恢复;缺点：计数范围小。 适用于需要重复定时，而定时范围不大的应用场合。,（4）工作方式3 方式3仅适用于T0，T1无方式3。 T0方式3 在方式3情况下,T0被拆成二个独立的8位计数器TH0、TL0。 TL0使用T0原有的控制寄存器资源:TF0,TR0,GATE,C/T,INT0,组成一个8位的定时/计数器； TH0借用T1的中断溢出标志TF1,运行控制开关TR1,只能对片内机周脉冲计数,组成另一个8位定时器(不能用作计数器)。 T0方式3情况下的T1 T1由于其TF1、TR1被T0的TH0占用，计数器溢出时，只能将输出信号送至串行口，即用作串行口波特率发生器。,其中: N与工作方式有关: 方式0时,N=13； 方式1时,N=16； 方式2、3时,N=8。 机周时间与主振频率有关:机周时间=12/fosc fosc=12MHZ时，1机周=1S； fosc=6MHZ 时，1机周=2S。,7）定时/计数器的应用, 计算定时/计数初值,80C51定时/计数初值计算公式：,
