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一種基于Intel8253與L298N的電機(jī)PWM調(diào)速方法

作者: 時(shí)間:2006-03-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:介紹采用型微型計(jì)算機(jī)接口電路產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制波,并使用型橋式驅(qū)動(dòng)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)直流的一種簡單有效的。

關(guān)鍵詞:; : 脈沖寬度調(diào)制:

1 引言

脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation―)是指將輸出信號(hào)的基本周期固定,通過調(diào)整基本周期內(nèi)工作周期的大小來控制輸出功率。原理就是開關(guān)管在一個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間為t,周期為T,則兩端的平均電壓U=Vcc t/T=aVcc。其中,a=t/T(占空比),Vcc是電源電壓。的轉(zhuǎn)速與電機(jī)兩端的電壓成比例,而電機(jī)兩端的電壓與控制波形的占空比成正比,因此電機(jī)的速度與占空比成比例,占空比越大,電機(jī)轉(zhuǎn)得越快。

PWM常取代數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)用于功率輸出控制,其中,直流電機(jī)與交流電機(jī)的速度控制是最常見的應(yīng)用。通常PWM配合橋式驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)直流電機(jī),非常簡單,且范圍大。

圖1

2 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作模式

2.1 Intel8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

Intel8253是微型計(jì)算機(jī)外圍接口電路,內(nèi)部包含3個(gè)彼此獨(dú)立的16位減法計(jì)數(shù)器。每個(gè)計(jì)數(shù)器都可由軟件確定為16位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器或者十進(jìn)制4位BCD減法計(jì)數(shù)器。每個(gè)計(jì)數(shù)器都有6種不同的工作模式,也由軟件確定。每個(gè)計(jì)數(shù)器都有一個(gè)時(shí)鐘輸入端(CLK)、一個(gè)門控信號(hào)輸入端(GATE)和輸出端(OUT)。讀寫由A1、.A0、RD、WR和CS等引腳加以控制,主要用以控制Intel8253的數(shù)據(jù)與命令的寫入、讀取與禁止。Intel8253的引腳排列如圖l中的U3所示。

2.2與PWM有關(guān)的工作模式

與PWM有關(guān)的工作模式是模式l和模式2。

(1)模式1

當(dāng)某計(jì)數(shù)器設(shè)置在模式1以后,微型計(jì)算機(jī)可以通過二條輸出指令將16位數(shù)據(jù)M送入該計(jì)數(shù)器。這時(shí)該計(jì)數(shù)器的輸出端并無任何響應(yīng)。一旦該計(jì)數(shù)器的門控輸入端脈沖上升沿到時(shí),它的輸出端立刻輸出一個(gè)寬度為MT的負(fù)向脈沖,如圖2所示。

(2)模式2

當(dāng)某計(jì)數(shù)器設(shè)置在模式2以后,微型計(jì)算機(jī)可以通過二條輸出指令將16位數(shù)據(jù)Ⅳ送入該計(jì)數(shù)器。輸出指令結(jié)束后,該計(jì)數(shù)器立即輸出周期為NT的連續(xù)方波,如圖3所示。

如果將8253的計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器1分別設(shè)置在模式2和模式1,并按圖4所示連接,就可以得到一個(gè)十分簡單的脈寬調(diào)制發(fā)生器。工作開始前,先將常數(shù)Ⅳ送入計(jì)數(shù)器0,再將常數(shù)M送入計(jì)數(shù)器1中(MN),于是計(jì)數(shù)器0將輸出周期為NT的連續(xù)方波。計(jì)數(shù)器1的門控輸入端每隔NT時(shí)間接到一次正跳變信號(hào)。因此,每隔NT時(shí)間計(jì)數(shù)器l將輸出一個(gè)寬度為Mr的負(fù)向脈沖。因此,通過改變M與N可以得到一個(gè)占空比可調(diào)的PWM波。

2.3 PWM程序

Intel8253的讀寫控制邏輯由A1、A0、RD、WR和CS等引腳加以控制,其中,端口選擇信號(hào)A1、A0決定3個(gè)計(jì)數(shù)器、控制寄存器中哪一個(gè)進(jìn)行工作,A1,A0:00―10 CPU選擇加一#2計(jì)數(shù)器進(jìn)行讀/寫,11 CPU將控制字寫入Intel8253。

Intel8253的控制寄存器如下:

SC1

SC0

RW1

RW0

M2

M1

M0

BCD

M2,M1,MO:000―101選擇工作模式0-5

SCl,SC0:00-10選擇計(jì)數(shù)器#o-#2,11回讀命令

BCD:0對(duì)應(yīng)二進(jìn)制計(jì)數(shù),1對(duì)應(yīng)BCD計(jì)數(shù)

RWl,RW0:00鎖住計(jì)數(shù)器穩(wěn)定讀數(shù),01只讀/寫低8位字節(jié),10只讀/寫高8位字節(jié),1l先讀/寫低8位字節(jié),后讀/寫高8位字節(jié)。

…….

mov dptlr,#Ofe03h:對(duì)8253控制寄存器初始化

nov a,#34h 選擇計(jì)數(shù)器0、工作模式2

movx@dotr,a 先讀/寫低8位后讀/寫高8位

mov dptr,#0fe00h:向計(jì)數(shù)器0送低8位數(shù)據(jù)80H

nov a,#80h

movx@dptr,a

mov dptr,#0fe00h:向計(jì)數(shù)器0送高8位數(shù)據(jù)00H

nov a,#00h

movx@dptr,a

nov dotr,#Ofe03h:對(duì)8253控制寄存器初始化

mov a,#72h 選擇計(jì)數(shù)器1、工作模式l

movx@dptr’,a

mov dpu,#0fe01h;向計(jì)數(shù)器1送低8位數(shù)據(jù)20H

nOV a,#20h

movx@dptr,a

nov dptr,#Ofe01h:向計(jì)數(shù)器1送高8位數(shù)據(jù)00H

nov a,#00h

movx@dptr,a

……

根據(jù)以上程序,可以得到占空比為

a=t/T=0020H/0080H=25%

同理。將Intel8253的計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器2分別設(shè)置在模式2和模式1,并按圖4的連接也可以得到另一個(gè)PWM2。

3 型驅(qū)動(dòng)器的原理及應(yīng)用

L298N是SGS公司的產(chǎn)品,內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器,即內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器,接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào),可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的電機(jī)。其引腳排列如圖1中U4所示,1腳和15腳可單獨(dú)引出連接電流采樣電阻器,形成電流傳感信

表1 1298N的邏輯功能

ENA(B)

INl(IN3)

IN2(IN4)

電機(jī)運(yùn)行情況

H

H

L

正轉(zhuǎn)

H

L

H

反轉(zhuǎn)

H

同IN2(IN4)

同INl(IN3)

快速停止

L

X

X

停止

號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電機(jī),OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之間分別接2個(gè)電動(dòng)機(jī)。5、7、10、12腳接輸入控制電平,控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn),ENA,ENB接控制使能端,控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。1298的邏輯功能如表1所列。

如圖1所示,:Intel8253輸出二組PWM波,每一組PWM波用來控制一個(gè)電機(jī)的速度.另外二個(gè)I/O口可以控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn).控制與控制電路都比較簡單。即P10、P11控制第一個(gè)電機(jī)的方向,輸入的:PWMl控制第一個(gè)電機(jī)的速度;P12、P13控制第二個(gè)電機(jī)的方向,輸入的PWM2控制第二個(gè)電機(jī)的速度。

由于電機(jī)在正常工作時(shí)對(duì)電源的干擾很大,只用一組電源時(shí)會(huì)影響單片機(jī)的正常工作。所以選用雙電源供電。一組5V電源給單片機(jī)和控制電路供電,另外一組5V、9V電源給L298N的+VSS、+VS供電。在控制部分和電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分之間用光耦隔開,以免影響控制部分電源的品質(zhì)。

圖1就是一個(gè)實(shí)現(xiàn)智能小汽車的應(yīng)用電路。D1、Q1是一對(duì)紅外發(fā)射接收對(duì)管,與LM324構(gòu)成光電傳感檢測電路。通過Intel8253和1298N可實(shí)現(xiàn)汽車的加速、減速、剎停,并可通過兩個(gè)電機(jī)的不同轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)等功能。

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