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1、-范文最新推荐-1 / 11STC89C52 单片机小功率直流电机驱动器设计与实现摘要电机是机电能量转换的重要装置，电机驱动是电机应用中的关键组成部分，本设计采用了 H 桥结构来实现直流电机驱动。本系统使用一片 STC98C52 来作为核心控制器，控制电机运行方向及速度，一片 MAX232 作为与计算机串口通信用来下载程序。H 桥部分使用 8050 和8550 配对三极管来控制电机转动方向，9013 三极管来接受 PWM 信号实现调速。4148 二极管用于正反转切换时续流，防止电机线圈产生的感生电动势将三极管击穿，损坏电路。整个系统中共有两个独立的 H桥分别驱动两台直流电机。测试结果证明，该系
2、统能正确高效的驱动直流电机实现机电能量转换。10004 关键词 直流有刷电机驱动 H 桥 STC89C52 MAX232 PWM 波毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleLow-power DC motor driver design and implementationAbstractMotors are important electromechanical energy conversion device, motor drivers are key component of motor applications. This paper use H-Bridge to implemen
3、t DC motor drivers.This system uses a chip of STC98C52 as the center controller to control the direction of motor rotation and speed. A chip of MAX232 to connect computer for downloading program. H-Bridge use 8050 transistor and 8055 transistor to control the direction of motor rotation, 9013 transi
4、stor which receive PWM signal to control the speed of motor. Using 4148 diodes as freewheeling diode -范文最新推荐-3 / 11when change the direction of motor rotation, to protect transistors from induced emf by motor. The whole system have two independent H-Bridge circuits to drive two DC motors.Test result
5、s show that the system can correct and effective drive DC motors to achieve electromechanical energy conversion.Keywords DC brush motor driverH-BridgeSTC89C52 MAX232 PWM 我国的大学生智能汽车竞赛被称为大学生“飞思卡尔” 杯智能汽车竞赛，是在统一的汽车模型平台上，使用飞思卡尔半导体公司的 8 位、16位微控制器作为核心控制模块，自主构思控制方案进行系统设计，包括传感器信号采集处理、动力电机驱动、转向舵机控
6、制算法软件开发等，完成智能汽车工程制作及调试，于指定日期与地点参加各分区的场地比赛，在获得决赛资格后，参加全国决赛区的场地比赛。该竞赛是涵盖了控制工程、模式识别、传感技术、电子工程、电气工程、计算机、机械及车辆工程等多个学科的科技创意性比赛。该项赛事汇聚了中国大陆及港澳地区的所有高校自动化及相关电类专业的学生参加，目前已是继全国大学生数学建模、电子设计、机械设计、结构设计之后的第五大全国大学生专项设计竞赛，并且已成为教育部“本科教学质量与教学改革工程” （质量工程）所支持的项目。2009 年 8 月 16 日上午，由教育部主办，北京科技大学承办的第四届“飞思
7、卡尔 ”杯全国大学生智能汽车竞赛全国总决赛在北京科技大学体育馆擂响战鼓，来自 88 所大学的 120 支队伍参赛。其中光电组 60 支队伍，摄像头组 60 支队伍。经过精彩而激烈的预赛，遴选出 25 支光电组队伍，25 支摄像头组队伍参加了总决赛，展开了巅峰对决。两个组分别产生 3 支特等奖，17 支一等奖队伍，其余正常完成预赛的队伍将获得二等奖，通过补赛取得成绩的队伍获得优胜奖。此次比赛赛道由两个长直坡道、两个十-范文最新推荐-5 / 11字交叉路口和连续弯道组成，这对于在高速中极易冲出赛道的赛车来说，要保持稳定性顺利完成比赛可谓是一个技术上的难题。 根据GB2900.27-19
8、95 电工名词术语小功率电动机标准定义，小功率电机是指折算到 1500r/min 时，最大连续定额不超过 1.1kW 的电动机。电机作为机电能量转换的重要装置，对国民经济，能源利用有着十分重要的作用。小功率直流电机在家用电器，交通工具，电子产品，仪器仪表，电工工具，军工设备等领域均有广泛的应用，与人们的日常生活紧密相关。13 直流电机的分类直流电机可分为直流有刷电机和直流无刷电机两种。直流有刷电机在定子上安装固定的磁极和电刷，转子上安装电枢绕组和换向器，直流电源通过电刷和换向器进入电枢，产生磁场与定子上的磁极相互作用产生电磁扭矩。直流无刷电机则在转子上安装永磁体，电枢绕组固定且没有换向器，通过
9、驱动器来进行电子换相。直流有刷电机有着变速平稳，温升低，价格低的优点，但电刷有机械磨损，运行电流大的缺点。相比之下直流无刷电机的优点有无电刷的机械磨损，寿命高，空载电流小，效率高体积小的优点，但在低速时有震动，价格高。14 直流电机驱动直流电机驱动可以简单的使用继电器来来开关，简单但相应时间慢，机械结构易损坏，等缺点。也可使用 H 桥电路来驱动电机，通过若干个三极管及外围电阻等器件，通用性强，功能强大。通过端口写入能够实现电机正反转和调速。有刷电机的驱动能产生PWM 波形，得到可变的等效电压来达到电机调速的功能。无刷电机的驱动除了有刷电机驱动的功能外，还要实现电子换相。通过电机的霍尔感应器或电
10、枢绕组的电势来判别转子所处的位置，并判断换相时机。15 直流电机的控制随着数字控制技术的迅猛发展和嵌入式设备的改进，-范文最新推荐-7 / 11采用微处理器控制方式在电机驱动中大放异彩，使调速系统的数字化程度和智能化程度大幅提高。微处理器控制可以实现各种不同的控制规律，如存储和计算不同负载下的速度设定值及变化规律，对电机进行检测显示超限报警等多种功能。全数字化的直流电机控制系统控制逻辑由软件实现，易于修改以实现不同的控制规律。硬件结构简单，成本低廉。除实现系统控制外，还可实现自检和保护的功能，并能使电机以高精度稳态运行。同时数字化也是控制系统集成化小型化智能化的发展方向。由于微处理具有较好的性
11、价比，在工业过程和设备控制中得到日益广泛的应用。 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。3.2MAX232 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
12、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 -范文最新推荐-9 / 11TLL/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
13、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070°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） 、1
14、0(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 4.7： L289N 引脚图图 4.8： L298N 典型应用电路图图 4.9： L298N 实体图，右上为 L298N 芯片及散热片，右下为外接的续流二极管5 转速控制-范文最新推荐-11 / 11直流电机调速的方式为调节输入电机的电压。在数子电路中直接调节电压相对困难，因此在本系统中采用了脉宽调制（PWM）的技术来调节等效电压，实现直流电机转速的控制。5.1PWM 原理PWM 控制中，通常安装一个固定的频率来接通和断开电源。调节一个周期 T 内接通的时间 t1 和断开的时间 t2
