基于L298N的直流电机调速控制设计.doc

1、 学校代码： 11517 学 号： 201150616116 河南 工程学院论文版权使用授权书 本人完全了解河南工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交论文的印刷本和电子版本；学校有权保存论文的印 刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名： 年 月 日 河南工程学院毕业设计原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文，是本人在指

2、导教师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 年 月 日河南工程学院 毕业设计任务书 题目 基于 L298 的直流电机调速控制 专业 机械设计制造及其自动化 学号 姓名 主要内容 1. 了解直流电机的调速方法和发展现状； 2. 了解所用单片机的使用及开发流程； 3. 了解 L298 的使用方法； 4. 选择调速方案和熟悉方案的工作原理， 5. 绘制仿真电路图编

3、写 C 语言程序； 6. 调试仿真原理图无误，购买实物并焊接； 7. 调试实物成功编写设计说明书。 基本要求 1.利用 l298 驱动器、 51 单片机及有关 辅助元件构成一个完整调速控制系统，实现一个简单的开环调速控制。 2.根据要求设计调速原理图。 3.绘制仿真原理图。 4.系统调试，先在 protues 仿真软件上进行实时仿真，然后在实际硬件电路中进行实时调试。 5.写出运行结果报告，撰写说明书。 主要参考文献 1潘永雄 .新编单片机原理与应用 M.西安：西安电子科技大学出版社，第二版 2郑学坚 .微型计算机原理及应用 M.北京：清华大学出版社， 2006（ 4） 3阎石 .数字电子技术

4、基础 M.北京：高等教育出版社， 2003.12 4孙绪 才 .L298N 在直流电机 PWM 调速中的应用 J.潍坊学院学报， 2009.04 5潘新民 .微型计算机控制技术 M.电子工业出版社， 2003.3 6王兆安 .电力电子技术 M.机械工业出版社， 2005.7 7陈伯时 .电力拖动自动控制系统 M.上海：机械工业出版社，第三版 8李朝青 .单片机原理及接口技术 M.北京航空航天大学出版社， 1998 9李广弟 .单片机基础 M .北京航空航天大学出版社， 1994 10阎 石 .数字电子技术基础（第三版） M .高等教育出版社， 1989 11廖常初 .现场总线概述 J.电工技术

5、， 1999 12赵鸿图 .基于单片机 ATS9C51 的直流电机 PWM 调速系统 J.技术研发 ,2008 13陈景贤 .单片机控制的直流电机 PWM 调速控制器设计 J.湛江师范学院学 报 ,2008 14杨靖 .用单片机控制的直流电机调速系统 J.机床电器 ,2008 15卢春华 ,姚海燕 ,张莉 .基于单片机的直流电机调速系统设计 J.硅谷 ,2009 完 成 期 限： 2012 年 12月 25日至 2013 年 6 月 12日 指导教师签名： 专业负责人签名： 2012 年 12 月 25 日 基于 L298 的直流电机调速控制 目录 摘 要 . I ABSTRACT . II

6、1 绪论 . 1 1.1 直流电机的发展 . 1 1.2 直流电机调速的研究意义 . 2 1.3 本次设计的的要求 . 2 2 设计方案选择 . 3 2.1 直流电机的调速方法 . 3 2.2 PWM 调速方式 . 4 2.3 基于 L298 的调速方案设计 . 5 3 硬件 电路的设计 . 6 3.1 L298N 驱动模块 . 7 3.2 LCD1602 显示模块 . 9 3.3 AT89C51 单片机模块 . 错误 !未定义书签。 4 Protueus 与 Keil 软件使用 . 14 4.1 Proteus 简述 . 14 4.2 Proteus 功能与使用 . 14 4.2.1 Pro

7、teus 功能特点 . 14 4.2.2 Proteus 的使用 . 15 4.3 Keil 软件简介 . 17 4.4 Keil 使用 . 18 5 调试仿真 . 错误 !未定义书签。 基于 L298 的直流电机调速控制 6 总结 . 23 致谢 . 24 参考文献 . 24 附 录 1 . 26 附 录 2 . 27 附 录 3 . 29 基于 L298 的直流电机调速控制 I 基于 L298 的直流电机调速控制系统设计 摘 要 直流电机具有良好的启动性能和调速特性 。首先启动转矩大：带电刷的励磁直流电机产生的电流比感应式大，故产生力矩大。 调速性能好： 在宽广的范围内平滑地调速 ， 过载

8、能力强 。 与交流相比，虽然 结构复杂，生产成本高，维护工作量大 ， 但是直流电机调速在数控机床，纺织 机械，电工机械等领域广为应用。我们生活中 熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等， 也 都不能缺少直流电机 ，可见 直流电机的控制是一门很实用的技术 。本文的设计是基于 L298的直流电机调速控制，运用常见的 89c51单片机为控制核心，采用 L298为驱动芯片， Lcd1602为液晶模块显示，设计出的直流电机调速系统。采用的原理是 PWM占空比调速，PWM占空比调速是一种常用的调速方法，它通过改变负载两端的电枢电压，调整高低电平的时间长短来控制占空比从而实现调速。 关键字： 直流电机；

9、 PWM； L298 基于 L298 的直流电机调速控制 II A Regulating Speed System of DC Motor Based On MCU ABSTRACT DC motor has a good startup performance and speed characteristics, it is characterized by large starting torque, maximum torque, can be in a wide range of smooth, economical speed, speed is easy to control, h

10、igh efficiency and speed regulation.Compared with the AC speed regulation, although its structure is complex , the production cost is high, large maintenance workload. But DC motor speed control in CNC machine tools, textile machinery, electrical machinery and other widely application field. All of

11、us in our daily life, familiar phonograph recorder, video camera, computer, also cannot lack of DC motor, DC motor control is visible is a practical technology, so the DC motor speed control is of great significance.This paper is the design of DC motor speed control based on L298, using the common 8

12、0C51 MCU as the control core, using L298 as the driver chip, Lcd1602 LCD module, DC motor speed control system design. Speed as feedback signal to achieve speed control, generated by the MCU PWM, to adjust the motor speed, combined with its peripheral circuit, can realize the motor speed control, th

13、e speed of on-line monitoring and display function. KEY WORDS: DC motor， PWM ， L298 基于 L298 的直流电机调速控制 1 1 绪论 1.1 直流电机的发展 在现代工业中，电动机作为电能转换转换为机械能的装置被广泛应用于机械、冶金、石油化学、国防等工业领域中。在可调速传动系统中，按照传动电动机的类型来分，有直流调速系统和交流调速系统。交流电动机直流具有结构简单、价格低廉、维修简便、转动惯量小等优点，但主要缺点为调速较为困难。而直流电机具有优良的调速特性 ,调速平滑 , 调速范围广 ,过载能力大 ,能承受频繁的冲

14、击负载 ,可实现频繁的无级快速起动 , 制动和反转 ,能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求。 传统的直流电机和交流电机各有优缺点 ,直流电机调速性能好 ,但带 有机械换向器 ,有机械磨损及换向火花等问题。交流电机 ,不论是异步电机还是同步电机 ,结构都比直流电机简单 ,工作也比直流电机可靠 ,但在频率恒定的电网上运行时 ,它们的速度不能方便而经济地调节。 由于自动控制技术、电力电子技术、传感器技术、和微机应用技术的发展成就，使得直流调速也发生翻天覆地的变化。从开始的电力电子器件晶闸管发明至产品功率集成电路 (PIC)。多年来其结构、工艺不断改进 ,性能有了飞速提高 ,在不同应用领域它

15、们在互相竞争 ,新的应用也不断出现。后来利用单片机作为控制器开始在电机控制系统中被广泛使用 ,如 AT89C51 等。在单片机控制系统中 ,单片机作为系统控制的核心 ,主要用来完成一些算法 ,同时还要处理一些输入 /输出、显示任务等 , 单片机的使用使电动机控制系统的性能得到了很大提高。 微机出现于 20 世纪 70 年代 ,随着大规模及超大规模集成电路制造工艺的迅速发展 ,微机的性能越来越高 ,价格越来越便宜。此外 ,电力电子的发展 ,使得大功率电子器件的性能迅速提高。因此就有可能比较普遍地应用微机来控制电机 ,完成各种新颖的、高性能的控制策略 ,使电机的各种潜在能力得到充分的发挥 ,使电机

16、的性能更符合使用要求 ,还可以制造出各种便于 控制的新型电机 ,使电机出现新的面貌 1 。 基于 L298 的直流电机调速控制 2 1.2 直流电机调速的研究意义 最早出现的电动机是直流电动机，最早实现调速的也是直流电机。众所周知 ,与交流调速系统相比 ,由于直流调速系统的调速精度高 ,调速范围广 ,变流装置控制简单 ,长期以来在调速传动中占统治地位。在要求调速性能较高的场合 ,一般都采用直流电机调速。 目前 ,通过对电动机的控制 ,将电能转换为机械能进而控制工作机械按给定的运动规律运行且使之满足特定要求的新型电气传动自 动化技术已广泛应用于国民经济的各个领域。 三十多年来 ,直流电机传动经历

17、了重大的变革。首先实现了整流器的更新换代 ,以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置，使直流电气传动完成了一次大的跃进。同时 ,控制电路已经实现高集成化、小型化、 高可靠性及低成本。以上技术的应用 ,使直流调速系统的性能指标大幅提高 ,应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展 ,走向成熟化、完善化、系列化、标准化。 由于直流电机调速技术的研究和应用已达到比较成熟的地步 ,尤其是全数字直流系统的出现 ,更提高了直流调速系统的精度 及可靠性。所以 ,今后一个阶段在调速要求较高的场合 ,如轧钢厂、海上钻井平台等 ,直流调速仍然处于主要地位。 早期直流电机的控制系统采用模拟分离器

18、件构成 ,由于模拟器件有其固有的缺点 ,如存在温漂、零漂电压 ,构成系统的器件较多 ,使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。随着计算机控制技术的发展 ,直流调速系统已经广泛使用微机 ,实现了全数字化控制。由于微机以数字信号工作 ,控制手段灵活方便 ,抗干扰能力强。所以 ,全数字直流调速控制精度和可靠性比模拟直流调速系统大大提高 2 。 1.3 本次设计的的要求 本设计是基于 L298的直流电机调速控制设计，通过 AT89C51单片机和 L298N实现直流电机的加速，减速，反转，停止，以及相关软硬件设计。首先根据需要绘制 proteus 仿真图，然后编写 C 程序，最后仿真调试成功后进行硬件电路板的焊接调试等工作。