A题直流电机转速控制方案.doc

A题 直流电机转速控制 一、任务 设计一个数字式直流电机转速控制系统，包括控制器、直流电机和转速检测装置。要求采用PWM方式驱动直流电机。控制系统原理可按图1所示框图设计。 二、基本要求发挥部分、评分标准 项 目 满分 基本要求 设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。 50 完成基本要求第1项 30 完成第基本要求2项 20 发挥部分 完成发挥部分第1项 25 完成发挥部分第2项 15 设计方案 MSP430F169与点阵显示器LCM12864接口 3.1 LCM12864液晶显示模块简介 LCM12864液晶显示模块是由128列64行液晶显示点阵和其控制电路组成，整个电路板外形如图2-1所示。该显示模块不仅可以显示数字，还可以显示汉字和图形。模块电路板下端有20个接线引脚，其中VDD与VSS引脚是LCM12864液晶模块电源与地接入端，VOUT是LCM12864液晶模块自生成负电压输出端。VO 需要一个外部的0V~-10V 负压输入，可接入电位器调整液晶灰度。在背光电路中需要串接5 欧姆电阻，直接将背光接入电源可能会造成损坏。其余引脚由单片机控制。 图3-1 LCM12864液晶显示模块外型图 LCM12864液晶显示模块的引脚定义如表7-1所示。 表3-1 LCM12864引脚说明 标号 名称 参数 说明 1 VSS GND 0V 模块电源地 2 VDD +5V 模块电源 +5V DC 3 VO 0V ~-10V 外部液晶偏置电压输入端 4 D/I H/L H：数据；L：指令 5 R/W H/L H：MPU LCM读数据；L：MPU LCM写数据 6 E H/L LCM使能 7 DB0 H/L 数据线 0(H表示高电平,L表示低电平 8 DB1 H/L 数据线 1 9 DB2 H/L 数据线 2 10 DB3 H/L 数据线 3 11 DB4 H/L 数据线 4 12 DB5 H/L 数据线 5 13 DB6 H/L 数据线 6 14 DB7 H/L 数据线 7 15 CS1 H/L 左半屏使能(低电平有效) 16 CS2 H/L 右半屏使能(低电平有效) 17 /RST H/L LCM复位(低电平有效) 18 VOUT GND 0V 模块电源地 19 SLA +5V LED背光电源+5V DC 20 SLK GND 0V LED背光电源 地 3.2 单片机与LCM12864接口电路设计 单片机与LCM12864接口电路如图3-2所示。 图3-2单片机与LCM12864接口电路 6.1 直流电机驱动电路工作原理 直流电机转向原理 直流电机一般采用H桥驱动电路，如图-1所示。 图-1 直流电机驱动原理图 同步改变对角开关管通断状态，就改变了流过电机的电流方向，也就改变了直流电机的转动方向，达到了控制正、反转的目的。电路工作状态表如表-1所示。 表1H桥电机控制状态表 PWM A B 电机运行状态 0 × × 停转 1 0 0 停转 1 0 1 反转 1 1 0 正转 1 1 1 停转 注：“0”代表低电平；“1”代表高电平。 由表1可知，H桥电路将电机转动方向控制转化为A、B两端的电平控制，便于与单片机接口实现电机转向控制。 直流电机转速控制原理 控制直流电动机所加电压即可控制电机转速。直接调整图-1中直流电机所加电压VDD虽然可调整电机转速，但其主要缺点是效率低。为了提高效率，通常采用占空比可调矩形波控制电机转速，即PWM（脉冲宽度调制）波调速。PWM信号示意如图-2所示，图中T为设定的脉冲周期，在驱动电机过程中确定不变；t为脉冲的高电平时间，占空比d = t /T。 将其加于图-1电路的PWM端，电机转速与PWM信号占空比成正比。 图-2 PWM信号示意图 PWM波产生方法有多种，本设计中为了简化电路，直接使用单片机内定时器A产生PWM控制电机转速。 电机驱动专用芯片L293D简介 图-1所示H桥电路仅是原理电路，要转化为实用电路还要做许多工作，因此实际应用中很少采用。 L293D是集成电路芯片，片内含有双H 桥驱动器，引脚图如图-3所示。输入小电流控制信号，输出高电压、大电流驱动信号。用逻辑电平控制、驱动感性负载（比如继电器，直流电机和步进电机等）。通过改变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进行正反转操作。芯片具有1.2A峰值输出电流通道，使用简易便。其额定工作电流为1A，最大可达1.5A，Vss电压最小4.5V，最大可达36V；Vs电压最大值也是36V。 L293D是16引脚塑料封装，中间的4个引脚是短路的(为了散热)， L293D的Vss