直流电动机正反转控制设计

1、直 流 电 动 机正 反 转 控 制 系 统 项 目 设 计学 校： 天津农学院 院 （系）： 机电工程系 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 2011级升本班 学 生： 郑 智 勋(31) 学 号： 1106062131 指导教师： 单 慧 勇 摘 要当今,自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展,而直流驱动控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用.长期以来,直流电动机因其转速调节及正反转控制比较灵活,方法简单,易于大范围平滑调速,控制性能好等特点,一直在传动领域占有统治地位.它广泛应用于数控机床,工业机器人等工厂自动化设备中.随着现代化生产规模的不断扩大,各个行业对直流电

2、机的需求愈 益增大,并对其性能提出了更高的要求.为此,研究并制造高性能,高可靠性的直流电机控制系统有着十分重要的现实意义 关键字：直流电动机、正反转控制 Abstract Nowadays,automatic control systems have been widely used and developed in every aspect of life. As the artery in the area of electric drive systems, DC drivers become more and more important modern production. For

3、a long time, DC motor has possessed the main role in the area of electric drive because of its neatly adjustment, simple method and smooth timing in a wide range,besides,its control performance is excellent. DC motor is widely used on the automatic equipments ,such as CNC and industrial robot. As th

4、e scale of production becomes larger and larger the demand and requirements become higher and higher,so the research on improving the DC controlling system behavior has important sense. This paper system of DC motor multiple speeds based on STCMCU is designed,as its necessary test equipment. It fini

5、shed the total project design of system and model selection. The hardware and software designof the system according to the preceding solutions are discussed detailed项目设计思路及要求： 本项目的设计思路及要求是通过ATmega16单片机来控制L298芯片工作，L298电机驱动芯片来控制直流电动机的正反转与停止。PD口的PD1、PD4、PD7三个接三个控制电机动作的按键，分别为正转、反转和停止。PB口的PB0、PB1、PB2三个位

6、来控制L298电机驱动芯片的IN1、IN2、ENA三个控制口，用高低电平来控制电动机的工作。项目设计使用芯片介绍：Atmega16单片机介绍：ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8 位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16 的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。ATmega16 AVR 内核具有丰富的指令集和32 个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与运算逻单元(ALU) 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC

7、 微控制器最高至10 倍的数据吞吐率。ATmega16 有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512 字节EEPROM，1K 字节SRAM，32 个通用I/O 口线，32 个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG 接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/ 计数器(T/C),片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP 封装) 的ADC ，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI 串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。 工作于空闲模式时CPU 停止

8、工作，而USART、两线接口、A/D 转换器、SRAM、T/C、SPI 端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态； ADC 噪声抑制模式时终止CPU 和除了异步定时器与ADC 以外所有I/O 模块的工作，以降低ADC 转换时的开关噪声； Standby 模式下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力；扩展Standby 模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。本芯片是以Atmel 高密度非易失性

9、存储器技术生产的。片内ISP Flash 允许程序存储器通过ISP 串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于AVR 内核之中的引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(ApplicationFlash Memory)。在更新应用Flash存储区时引导Flash区(Boot Flash Memory)的程序继续运行，实现了RWW 操作。 通过将8 位RISC CPU 与系统内可编程的Flash 集成在一个芯片内， ATmega16 成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。ATmega16 具有一整套的编程与系统开

10、发工具，包括：C 语言 编译器、宏汇编、 程序调试器/ 软件仿真器、仿真器及评估板。ATmega16引脚功能 VCC 电源正 GND 电源地 端口A(PA7.PA0) 端口A 做为A/D 转换器的模拟输入端。端口A 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口A 处于高阻状态。 端口B(PB7.PB0) 端口B 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时

11、，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口B 处于高阻状态。 端口B 也可以用做其他不同的特殊功能. 端口C(PC7.PC0) 端口C 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口C 处于高阻状态。如果JTAG接口使能，即使复位出现引脚 PC5(TDI)、 PC3(TMS)与 PC2(TCK)的上拉电阻被激活。端口C 也可以用做其他不同的特殊功能. 端口D(PD7.PD0) 端

12、口D 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口D 处于高阻状态。端口D 也可以用做其他不同的特殊功能. RESET 复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。 XTAL1 反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。 XTAL2 反向振荡放大器的输出端。 AVCC AVCC是端口A与A/D转换器的电源。不使用ADC时，该引脚应直接与VCC连接。使用ADC时应通过一

13、个低通滤波器与VCC 连接。 AREF A/D 的模拟基准输入引脚。直流电机的控制，可以采用芯片 L298（高压、大电流双桥驱动器）其控制逻辑如下: （为输出高电平“”、为输出低电平“”、为输出高低任意一种电平“或”）电机运行情况 EN A（B） IN1（IN3） IN2（IN4） 正转HHL反转HL H 快速停止H同IN2（IN4）同IN1（IN3） 停止 L XX 即：通过用单片机对L29的相应管脚写0或者1，即可实现。比如，想实现直流电机的正转，将ENA连的管脚写1，将IN1 和 IN2连的管脚写0，即可实现。直流电动机正反转控制电气图控制系统流程图电路系统接线图：项目设计中所遇到的问题： 在此项目中，运用的是直流电动机进行正反转控制，由于直流电动机工