红外窗帘1Word下载.docx

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方案一：

用L298驱动模块驱动直流电机，用两个LPC2131的I/O口与L298的通道号连接，可实现电机的正反转，用LPC2131的PWM输出口

与L298的使能端连接，可实现电机的PWM调速功能。

方案二：

用三极管组成的H桥驱动直流电机，优点有电路简单，价格低廉等，重量也轻许多，适合驱动小车。

系统最终选择方案一，原因有二：

其一，实际焊接完成的H桥电路驱动能力较弱，不能让电机快速转动，这样调速就不明显；

其二，对L298驱动电路掌握较好，曾用其与51单片机实现电机的驱动。

2.2硬件系统结构图

本次设计硬件部分有LPC最小系统、L298驱动电路、按键模块、串口以及直流电机，及部分相互协调的工作实现控制功能。

直流电机转速单闭环调速系统硬件结构图如图1所示

图1直流电机转速单闭环调速系统硬件结构图

2.3LPC2131简介

LPC2131是一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-SCPU的微控制器，并带有256KB嵌入的高速Flash存储器。

128位宽度的存储器

接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行，且可使用16位Thumb模式。

LPC2131支持多种通信接口，包括UART，和SPI等串行接口以及PWM输出接口，外围接口部分设计极为方便、灵活。

对于LPC2131最小系统需要两组电源、复位电路、晶振电路，P0.14脚上接一个上拉电阻（一个连接到真电源的电阻）禁止ISP功能,图为在Protel中的原理图：

图2Protel中LPC最小系统

2.4电机驱动芯片L298介绍

L298N是SGS-THOMSONMicroelectronics所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片（DualFull-BridgeDriver），内部包含4信道逻辑驱动电路，是一种二相和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，内含二个H-Bridge的高电压、大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑准位信号，可驱动46V、2A以下的步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压；

此芯片可直接由单片机的IO端口来提

供模拟时序信号但在本驱动电路中用L298来提供时序信号，节省了单片机IO端口的使用。

L298N之接脚如图4所示，Pin1和Pin15可与电流侦测用电阻连接来控制负载的电路；

OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个步进电机；

input1~input4输入控制电位来控制电机的正反转；

Enable则控制电机停转。

主要特点是：

工作电压高，最高工作电压可达46V；

输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；

额定功率25W。

内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；

采用标准逻辑电平信号控制；

具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；

可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。

使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。

芯片内部结构图如图3所示。

图3L298芯片的内部结构图

图4Protel中L298驱动电路

图中用P0.22、P0.23控制电机1的正反转，当P0.22为正，P0.23为负时，电机1正转；

当P0.22为负，P0.23为正时，电机1反转；

当P0.22、P0.23都为负时，电机1制动。

下面为L298驱动直流电机参考表1：

表1L298驱动直流电机参考表

电机

旋转方式

控制端IN1

控制端IN2

控制端IN3

控制端IN4

输入PWM信号改变脉宽可调速

调速端A

调速端B

M1

正转

高

低

/

反转

停止

M2

2.5串口显示

LPC2131拥有两个符合550工业标准的异步串行口（UART）UART0和UART1。

两者外设基址不同，但操作方法一样。

UART0和UART1的特性如下：

1.16字节收发FIFO；

2.寄存器位置符合16C550工业标准；

3.接收器FIFO触发点可为1、4、8和14字节；

4.内置波特率发生器；

5.包含使能实现软件流控制的机制。

此次课程设计中，我们利用LPC2131的串口0对电机正反转、占空比进行发送，并在PC机上显示。

2.6按键模块

按键的基本电路是一个个接触开关组成，一般是常开开关，通、断两种状态分别表示1和0，微处理器可以容易的检测到开关的闭合。

如图：

图5按键基本结构图6按键连接图

3软件部分概述

3.1串口系统软件设计流程图

串口系统软件设计主程序流程图如图7所示，初始化程序如图8、数据发送程序流程如图9所示。

图7主程序流程图图8串口初始化流程图图9数据发送流程图

3.2PWM模块

系统采用PWM方法调整电动机的速度，首先应确定合理的脉冲频率。

脉冲宽度一定时，频率对电机运行的平稳性有较大影响，脉冲频率高电动机运行的连续性好，但带负载能力差；

脉冲频率低则反之。

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LPC2131产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。

而PWM输出频率采用系统时钟频率，通过转速调节器调节PWM占空比，实现直流电机的调速驱动。

PWM程序流程图如下:

图10PWM程序流程图

1直流电机调速系统Proteus仿真结果

本系统采用简单的按键操作，实现电机的加速、减速、制动、反转功能，由于时间仓促，在判断按键过程，我们只考虑了只有一个按键按下的情况。

本系统各按键的共能如下

1加速键用于电机加速，每按一次占空比增加30%。

2减速键用于电机减速，每按一次占空比减少30%。

3制动键用于电机制动，停止电机旋转。

4反转键用于电机反转，每按一次电机反转。

5正转键用于电机反转，每按一次电机正转。

利用按键加减速，改变占空比为100%、70%、40%、10%，从而改变电机转速。

5结论

本次设计采用ARM7LPC2131及外部扩展设备实现对窗帘实现自动控制，在硬件上采用了L298模块作为驱动电路，解决了电机驱动的效率问题，在软件上也采用较为合理的系统结构及算法，提高了ARM的使用效率。

在课程设计之前，我们对于ARM仅仅是通过课堂上老师讲的理论知识，不知道如何去运用，对于这次课设一片茫然，不知道如何下手。

经过我们小组的商讨和老师的讲解后，我们从基础开始，一点一点的去摸透了解。

通过查阅各种资料和请教老师，确定了方案。

经过组员们的奋战，最终完成了任务。

通过本次设计，加强了我们对ARM应用知识的掌握，我们对使用ARM实现自动化控制的设计过程有了更全面地了解。

为了学习控制系统工作原理以及如何利用ARM实现各种功能，我们查阅了大量相关资料，学会了许多知识，培养了我们解决问题的能力。

同时在对硬件电路设计的过程中，巩固了我们的专业课知识，使自己受益匪浅。

当然在本次设计中还有需要完善的地方，比如可以增加一个显示模块，显示系统运行的状态，还可以改善调节器，采用PID调节器使转速稳定无超调，还可以改善按键输入为数字键盘输入，这样可以给定具体的转速等。

通过本次设计不仅进一步强化了专业知识，还掌握了设计系统的方法、步骤等，为今后的工作和学习打下了坚实的基础。

由于时间仓促，本论文中或多或少会存在一些缺点，所设计的软件难免存在一些不足，恳请老师批评和指正。

心得

参考文献

[1]杨旭强、吴红星、金钊编著，基于ARM的电动机控制技术[M].北京：

中国电力出版社，2008.

[2]周立功主编，ARM嵌入式系统基础教程（第2版）[M].北京：

北京航天航空大学出版社，2008.9.

[3]周润景、袁伟亭、景晓松编著，Proteus在MCS-51&

ARM7系统中的应用百例[M].北京：

电子工业出版社,2006..10.

[4]陈伯时主编，电力拖动自动控制系统——运动控制系统[M].北京：

机械工业出版社，2003.7.