基于單片機(jī)C8051F020 的數(shù)字多電機(jī)控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)

2. 4 直流電機(jī)橋式驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

直流電機(jī)是可以直接采用電源直接驅(qū)動(dòng)的，設(shè)計(jì)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的主要目的就是對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制。在本系統(tǒng)中采用了橋式電路，如圖4 所示。

這種橋式電路非常適合用來(lái)做數(shù)字控制，只需單片機(jī)按照一定的邏輯和時(shí)序控制開關(guān)管的開通關(guān)斷，就能實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，也能調(diào)節(jié)電機(jī)繞組通電的占空比，從而達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。

2. 5 場(chǎng)效應(yīng)管選擇

本系統(tǒng)中選用的功率元件為IR 公司生產(chǎn)的IRF840 功率MOSFET,其工作電壓可達(dá)500 V,工作電流最高8 A,IRF840 MOSFET 功率管的驅(qū)動(dòng)功率小，工作速度高，開關(guān)時(shí)間短，熱穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，完全滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

2. 6 電源設(shè)計(jì)

電源設(shè)計(jì)過程中為防止各種電源之間互相干擾，尤其是模擬大電源對(duì)數(shù)字電路部分產(chǎn)生噪聲影響，充分考慮了電源濾波的需求。在電路設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)供電電源做濾波處理，對(duì)控制信號(hào)做光電隔離處理。

對(duì)輸入電源使用單獨(dú)接插件和單獨(dú)電源濾波器。對(duì)信號(hào)的輸入和大功率的輸出，也要分別使用接插件進(jìn)行物理隔離。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)最大瞬時(shí)電流可高達(dá)2A.為減少大功率輸出對(duì)數(shù)字電路產(chǎn)生影響，在設(shè)計(jì)時(shí)，采取有效的抗干擾措施，如將大功率輸出信號(hào)與數(shù)字信號(hào)采取有效光電隔離。

3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化程序設(shè)計(jì)。主程序主要完成的內(nèi)容： 系統(tǒng)參數(shù)初始化、通訊指令解析、開啟中斷、進(jìn)入子程序模塊輸出控制信號(hào)等。每個(gè)電機(jī)的不同動(dòng)作均采用不同的子程序模塊，維護(hù)方便。系統(tǒng)主程序流程圖如圖5 所示。

上電后，單片機(jī)程序初始化芯片的端口設(shè)置及變量初始賦值。當(dāng)串口中斷發(fā)生，接收上位機(jī)發(fā)來(lái)的命令消息和發(fā)送反饋消息給上位機(jī)。然后解析本次命令，按具體內(nèi)容進(jìn)入不同的運(yùn)程序，來(lái)控制不同的電機(jī)動(dòng)作。

4 結(jié)語(yǔ)

本文所述的控制方案，在一個(gè)系統(tǒng)中集成了四個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路，所有功率放大單元均采用場(chǎng)效應(yīng)管自行搭建，在小功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制中有較強(qiáng)的通用性，最大驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)6A.可以不作任何的硬件改動(dòng)，僅通過重寫軟件，就可以直接應(yīng)用在其它系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)直流或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)