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第一章 硬件系统的论述 本设计直流斩波调速系统的硬件系统原理概图在论文第二章图2.8 中也作过表述。整机电路原理图见附录1部分。本章将对硬件系统各部分作具体分析。 4.1 电源部分 本设计中控制部分的逻辑元件需要+5V的直流电，而我们实验用的小型直流电动机的额定电压为12V。这样我们就需要两个直流电源。为解决这个问题，我们采用双路输出的直流稳压电源。直流稳压电源又分成线性直流稳压电源和开关型直流稳压电源，因为线性直流稳压电源电路成熟，稳定度高，文波小，干扰小而且有很多成熟是集成元件可选择，电路十分简单。所以我们在本设计中应用双路输出的直流稳压电源如下图4.1。 图4.1 双路输出的线形直流稳压电源 由上图可见，这个双路输出的线形直流稳压电源结构十分简单，只用了一个220V变12V的变压器，一个整流桥，两块稳压集成电路（7812和7805）和四个电容。图中C1是一个大容量的电解电容，起到低频滤波的作用。由于C1本身的电解比大，对高频交流成分的滤波效果比较差，所以为了改善滤波电路的高频抑制特性，在C1傍边并联一个高频滤波性能良好的小电容C2。而直流稳压电路输出端的电容C3和C4是用作改善稳压电源电路的瞬态负载响应特性。 4.2 PWM波形产生部分 PWM波形的产生是由AT89C2051用软件模拟实现的，所以这部分的硬件比较少，主要是保证AT89C2051正常工作的最少模式就可以了。至于AT89C2051正常工作的最少模式跟AT89C51基本上是一样的，这里就不再详述了。特别的是AT89C2051没有引脚就不用做相应的处理了。AT89C2051的P1口与AT89S51的P1口并接， 进行并行通信。AT89C2051的P3.7引脚用作PWM波的输出口。其详细的硬件图可参照附录1中的原理图。 4.3 电机驱动部分 在第二章的方案选择中我们已经确定直流电动机的驱动部分选用集成芯片L298及其外围电路构成。其电路图如下图4.2。 图4.2 L298及其外围电路硬件图 由上图可以看出，L298及其外围电路比较简单。其中ENABLE、PWM和DIRECTION三路信号又控制电路部分给出。单片机输出的PWM信号经过一个反响器变成我们上图中的信号。在使用过程中，我们把L298内部的两个桥式驱动器并联使用，这样可以提高直流电动机的供电电流的极限值，使直流电动机的持续工作电流最高可达到4A。（在我们所用的电源中，最高可提供1.5A的电流，这主要由电源变压器和稳压集成电路7812、7805的性能决定，使用并联的方法是为了以后的扩展及对要求直流电机工作电流大于2A小于4A的情况应用提供参照）现在我们可以通过L298的内部结构图，分析以下L298实现的功能。见下图4.3 在图4.2可见L298的ENABLE A 引脚与ENABLE B 引脚相连由一路控制信号同时控制。由结构图可知，当ENABLE输入为低电平时，L298内的8个开关管都不会导通，L298没输出。当ENABLE输入为高电平时，可由图4.4看出8个开关管根据输入端信号的变化而变化的情况。 |
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