L298N在直流电机PWM调速系统中的应用资料下载.pdf
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控制系统中图分类号:
TP273文献标识码:
A文章编号:
1671-4288（2009）04-0019-03电子技术的高度发展,促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变,特别是单片机技术的应用,使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段,智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。
本文在研究直流电机驱动技术和PWM方法的基础上,设计了基于L298N芯片的直流电机调速系统硬件电路,并提供一种用单片机软件实现PWM调速的方法。
1L298N的工作原理图1L298N外部引脚L298N是SGS公司的产品,其内部包含4通道逻辑驱动电路,即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机1。
由L298N构成的PWM功率放大器的工作形式为单极可逆模式,2个H桥的下侧桥晶体管发射极连在一起,其引脚排列如图1所示,1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器,形成电流传号。
L298可驱动2个电机,OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。
5、7、10、12脚接输入控制电平,控制电机的正反转,ENA、ENB接控制使能端,控制电机的停转2。
这些特性使得L298N很适合用作小型直流电机控制芯片。
2PWM基本原理PWM即脉冲宽度调制（PulseWidthModula2tion）,它是指将输出信号的基本周期固定,通过调整基本周期内工作周期的大小来控制输出功率的方法。
在PWM驱动控制的调整系统中,按一个固定的频率来接通和断开电源,并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短3。
因此,PWM又被称为“开关驱动装置”。
如图2所示,在脉冲作用下,当电机通电时,速度增加;
电机断电时,速度逐渐减少。
只要按一定规律,改变通、断电的时间,即可让电机转速得到控制。
图2PWM控制原理图设电机始终接通电源时,电机转速最大为Vmax,设占空比为D=t/T,则电机的平均速度为:
Vd=VmaxD
（1）式中:
Vd表示电机的平均速度;
Vmax表示电机全通电时的速度（最大）;
D=t/T表示占空比。
由公式
（1）可见,当改变占空比D时,就可以得到不同的电机平均速度,从而达到调速的目的4,5。
3系统硬件设计根据实际控制的需要,本文给出了基于AT89C52型单片机和L298N的直流电机调速系统的硬件连接图。
如图3所示,L298N采用外接电源单独供电工作方式,电源电压为12V。
本系统选用91第9卷第4期潍坊学院学报Vol.9No.42009年7月JournalofWeifangUniversityJul.20093收稿日期:
2008-12-16作者简介:
孙绪才（1978-）,男,山东日照人,潍坊学院助教,硕士。
AT89C52作为CPU,它是一种低功耗、高性能,片内带4KB快闪可编程/擦除只读存储器的8位CMOS微控制器,与MCS-51型微控制器产品系列兼容,使用高密度、非易失存储技术制造,不需扩展即能满足要求6。
本系统通过三个开关SW1、SW2、SW3分别与P2.3、P2.4、P2.5相连,其中SW1用于系统加速,SW2用于系统减速,SW3用于系统正反转调节,同时,P0口将设定的速度值送到LCD上显示,以方便观察电机工作状态。
图3系统部分硬件电器根据L298N的输入输出关系（见表1）,使能控制端ENA接AT89C52的P2.2口,当P2.2口为高电平时,通过PWM信号输入端IN1和IN2可以控制电动机的正反转（输入端IN1为PWM信号,输入端IN2为低电平,电动机正转;
输入端IN2为PWM信号,输入端IN1为低电平,电动机反转）;
当它为低电平时,驱动桥路上的4个晶体管全部截止,使正在运行的电动机电枢电流反向,电动机自由停止。
电动机的转速由单片机调节PWM信号的占空比来实现。
表1L298N的输入输出关系ENAIN1IN2电机运行情况HHL正转HLH反转HIN2IN1快速停止LXX停止4软件设计本文采用KeilC51编制了产生PWM信号的软件,该软件采用计数法加软件延时法进行设计。
如图4所示,单片机上电后,系统进入准备状态。
当按动启动按钮后,首先判断是否有健按下,然后分别进入计数值与预定值比较环节,当计数值与预定值相等时,清计数寄存器,如果此时发生定时器中断,则进入延时程序。
根据不同的加减速按钮,调整周期内输出高低电平时的预定值,从而可以控制输出高低电平时的延时时间,进而控制电机的转动速度。
例如:
设PWM脉冲的周期为100ms,则计满100个1ms的时间片段为一个周期。
假设要求占空比为70%,则在一个周期的前70ms时间里P2.0=1,P2.1=0,此时电机电枢上为正向电压;
在后30ms时间里P2.1=0,P2.1=0,此时电机电枢上为反向电压。
图4PWM调速流程图主机控制电机调速主要完成2个基本子程序:
计数子程序和延时子程序。
它们共同完成PWM调节,该系统单片机的晶振选用12MHz,用户可根据自己的需要设计自己的延时子程序段。
4.1计数子程序电机转速调节的核心是占空比的调节,计数子程序可以对按键的次数进行记录,按键次数的多少直接决定着占空比的高低,因此,可以实现对转速的实时调节。
voidMotor_speed_high（void）/按键处理加PWM占空比,电机加速if（Key_add=0）/键SW2是否按下Delay1ms
（1）;
/延时1msif（Key_add=0）/是否真正按下speed=speed+1;
/按一下,speed加一if（speed=100）/判断是否超过上限值02潍坊学院学报2009年7月speed=30;
/如果超过上限则赋初值while（Key_add=0）;
/等待键SW2松开4.2延时子程序延时子程序主要控制P2.1保持高电平的时间,一个周期内P2.1保持高电平的时间越长,则占空比越高,电机转动速度越快。
voidDelay1ms（inttime）/延迟1msinti;
intj;
for（i=0;
itime;
i+）for（j=0;
j100;
j+）;
Delay1ms（speed）;
/延时speedms5结束语本文研究了基于L298N的直流电动机PWM调速系统,它由AT89C52单片机的I/O口输出PWM信号,直接用TTL电平控制驱动芯片L298N实现对电动机进行调速,这样能够充分发挥单片机的效能,对于简易速度控制系统的实现提供了一种有效的途径。
软件方面,它采用计数法加软件延时法进行设计的思路,为采用纯软件对电机速度的平滑调节提供了一种不错的解决方案。
运行实验表明,系统硬件接口电路简单,工作稳定可靠,满足了调速的功能要求,有很好的可操作性和维护性,具有较大的理论及实用价值。
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（1）:
10-11.TheApplicationofL298NinDCMotorPWMSpeedRegulationSystemSUNXu-cai（WeifangUniversity,Weifang261061,China）Abstract:
ThecharacteristicandprincipleoftheL298Nhasbeenintroducedinthispaper,anditpro2posedthedesignplanofmotorPWMcontrolsystembasedonL298N,designedthemotorspeedregula2tionsystemcircuit.AnditemphasizesonthewayforcarryingoutPWMsignalsbasedonMCS-51soft2ware,andthispaperstillprovidesamethodofDC-motorspeedregulationbywayoftakingcountofda2taandtimedelaybysoftware.Experienceprovedthatthesystemhavehighstability,itcanmeettheneedsofDCmotorregulation.Keywords:
L298N,motor,speedregulation,controlsystem（责任编辑:
肖恩忠）12第4期孙绪才:
L298N在直流电机PWM调速系统中的应用
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