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1、PWM功率放大电路本系统采用双极性脉宽调制功率放大器,如图2-7所示。其中VT1、VT2 为作开关用的大功率晶体管,工作在截止和饱和状态。当电动机正转工作时, VT1 工作,VT2 不工作;反之当电动机反转工作时, VT2 工作而VT1 不工作。VD1、VD2 为续流二极管,主要起到保护作用,避免VT1、VT2 被反向击穿。U4 和U6 为光电耦合器,主要起隔离和抗干扰作用。调脉宽的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。我们采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。方案一：采用定时器做为脉宽控制的定时方式，这一方式产生
2、的脉冲宽度极其精确，误差只在几个us。方案二：采用软件延时方式，这一方式在精度上不及方案一，特别是在引入中断后，将有一定的误差。但是基于不占用定时器资源，且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围，故采用方案二。图2-7 PWM驱动电路原理图直流电动机的PWM调压调速原理对于直流电机而言，其转速表达式为： n=U-IR/K式中 U电枢端电压；I电枢电流；R电枢电路总电阻；每级磁通量；K电机结构参数（1）电机结构参数由(1)式可得，直流电动机的调速方法可以分为电枢回路串电阻的调速方法、调节励磁磁通的励磁控制方法和调节电枢电压的电枢控制方法在上述三种方法中。目前广泛应用的是通过改变电机
3、电枢电压接通时间与通电周期的比值f占空比1来控制电机的转速。这种方法称为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)即PWM控制。电动机电枢得到的电压波形如图1所示电压平均值描述为Uav=t1/（t1+t2） Us=t1Us/T=Us式中 t1通电时间；T 周期；占空比，= t1/T（2）由(2)式可知，当电源电压不变的情况下，电枢端电压Uav取决于占空比的大小改变就可以改变端电压的平均值，从而达到调速的目的。图2 PWM控制波形图 PWM波形的程序实现采用MCS51单片机、IR2110功率驱动芯片构成整个系统的核心实现对直流电机的调速。51单片机具有两个定时器T1和T2。通过
4、控制定时器初值T1和T2，从而可以实现从任意端口输出不同占空比的脉冲波形。IR2110是专门的MOSFET管和IGBT的驱动芯片，带有自举电路和隔离作用，有利于和单片机联机工作，且IGBT的工作电流可达50A，电压可达1200V，适合工业生产应用。由(2)式可知，改变占空比可以改变电枢端电压，改变占空比的方法有3种，即定宽调频法、调宽调频法和定频调宽法，前两种方法均改变了信号的频率，当频率与系统固有频率接近时，将引起振荡，故应用较少。目前在直流电动机的控制中以PWM控制方式为主，PWM信号的产生通常有两种途径，传统的方法是利用硬件电路实现，随计算机技术及电力电子技术的发展，PWM波形采用软件方
5、法实现显得非常灵活和实用,以MCS51单片机为控制核心。晶振频率为12MHz定时计数器T0、T1作定时器使用，工作在方式2，定时时间为0.1ms，若PWM 波形的频率为50Hz，占空比为1:1。则R0和R1载入30H和31H单元的值初始100，即T=To*RO +T1*R1，若在程序中利用按键产生中断调用来改变30H和31H单元的值就可以改变占空比。3.3 直流电动机驱动在直流电动机的驱动中，本系统采用集成电路L298来驱动电机。图3 L298内部结构和功能引脚图L298是双H高电压大电流功率集成电路，直接采用TTL逻辑电平控制。可以驱动继电器、直流电动机、步进电动机等电感性负载。霍尔传感器的
6、工作原理半导体薄片置于磁场中，当它的电流方向与磁场方向不一致时，半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间产生电动势，这种现象称为霍尔效应，该电动势称霍尔电势，半导体薄片称霍尔元件2。如图1所示，在垂直于外磁场B的方向上放置半导体薄片，当半导体薄片流有电流I是，在半导体薄片前、后两个端面之间产生霍尔电势.由实验可知，霍尔电势的大小与激励电流I和磁场的磁感应强度成正 比，与半导体薄片厚度成反比，即 (1) 霍尔效应是半导体中的载流子在磁场中受洛仑兹力作用F发生横向漂移的结果，如图1中，电流是半导体导电板中的载流子，在电场的作用下做定向运动的产物，若在导电板的厚度方向上作用一个磁感应强度为B的均
7、匀磁场，则每个载流子受洛仑兹力F的作用为 （2）F的方向在图1中是向后的，这时的电子除了沿电流反方向宏观的定向移动外，还向后漂移，结果使导电板的后表面相对前表面积累了多余的电子，前面因缺少电子积累了多余的正电荷。这两种积累电荷在导电板内部宽度b的方向上建立了附加电场，称霍尔电场，该电场强度为 (3)该电场的方向在图中是从前面指向后面。霍尔电场的出现，使定向运动着的电子除了受洛仑兹力作用外，还受者一个逆着的电场方向的电场力，随着前、后底面上的积累多余电荷的增加，霍尔电场强度增加，电子受的电场力增加，最后电子受的洛仑兹力和霍尔电场力大小相等、方向相反。 (4) 这时电子不再向后漂移，两面上积累的电
8、荷数不再增加，达到平衡状态。 若导电板单位体积内电子数为n，电子定向运动的平均速度为v，则 将上式代入（4）式后，再将所得的代入（3）式得 (5)将上式与（1）是比较知： (6)由(6)式看出，霍尔常数的大小取决于导体的载流子密度。金属的自由电子密度太大，因而霍尔常数小，霍尔电势也小，所以金属材料不宜制作霍尔元件。霍尔电势与导体厚度成反比，为了提高霍尔元件制成薄片形状。 (a) (b)图1 霍尔效应原理图.LCD显示步骤显示数据RAM 提供642 个字节的空间，最多可以控制4 行16 字（64 个字）的中文字型显示，当写入显示资料RAM时，可以分别显示CGROM，HCGROM 与CGRAM 的
9、字型；本系列模块可以显示三种字型，分别是半宽的HCGROM 字型、CGRAM 字型及中文CGROM 字型，三种字型的选择，由在DDRAM 中写入的编码选择，在0000H0006H 的编码中将选择CGRAM 的自定字型，02H7FH 的编码中将选择半宽英数字的字型，至于A1 以上的编码将自动的结合下一个字节，组成两个字节的编码达成中文字型的编码BIG5（A140D75F） GB(A1A0F7FF)，详细各种字型编码如下：1. 显示半宽字型：将8 位资料写入DDRAM 中，范围为02H7FH 的编码。2. 显示CGRAM 字型：将16 位资料写入DDRAM 中，总共有0000H，0002H，0004H，0006H 四种编码。3. 显示中文字形：将16 位资料写入DDRAM 中，范围为A140HD75FH 的编码(BIG5) ， A1A0HF7FFH 的编码(GB)。将16 位资料写入DDRAM 方式为透过连续写入两个字节的资料来完成，先写入高字节（D15D8）再写入低字节（D7D0）。文档可能无法思考全面，请浏览后下载，另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意!5 / 5
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