CN203219232U

CN203219232U - 基于at89s52单片机的电机驱动装置

Info

Publication number: CN203219232U
Application number: CN 201320194850
Authority: CN
Inventors: 邹水平; 肖凯麟; 王振民; 郑彩红; 陈光高; 黄天成
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2023-04-17

Abstract

本实用新型公开了一种基于AT89S52单片机的电机驱动装置，该装置包括电机控制模块、电机和电源模块，单片机、电机控制模块、电机依次相连，装置还包括电压比较模块和电极，电极之间的距离由电机进行控制，电极通过分压电路与电压比较模块相连，电压比较模块用于将预先设定的目标电压与当前电极两端的电压在分压之后得到的电压值进行比较，然后将结果输入到单片机，由单片机根据输入结果输出指令给电机控制模块进而控制电机的转向。同时装置还包括用于对电机控制模块的输入电压进行调节的无级调速模块，进而能够调节电机的转速。本装置还建立了一个反馈循环，因此能够将电压维持在一定的范围内。本实用新型具有结构简单、切换速度快、延迟时间小的优点。

Description

基于AT89S52单片机的电机驱动装置

技术领域

本实用新型涉及电机驱动装置研究领域，特别涉及一种基于AT89S52单片机的电机驱动装置，该装置能够实现电机无级平滑调速且反应十分灵敏。

背景技术

目前市面上的电机驱动装置通常具有设计复杂、响应慢、能耗高的缺点，同时在电机转动过程中，不能够根据具体的工作电压幅值的改变快速地做出反应和相应动作，不能实现无级调速。

另外，有些电机驱动装置仅仅是根据上位机的信号值对电机进行控制，并没有建立一个反馈机制，所以电机工作过程中电压波动幅度较大，影响了电机的使用寿命，并且运行不够稳定。

因此，提供一种工作电压稳定且能够实现电机的无级调速的电机驱动装置具有重大的应用价值。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于AT89S52单片机的电机驱动装置，该装置能够根据工作电压调整电机运转，使工作电压维持在参考电压一定的范围内，同时，还能够实现对电机的无级平滑调速。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：基于AT89S52单片机的电机驱动装置，包括电机控制模块、电机和电源模块，电源模块为装置中各模块提供电源，单片机、电机控制模块、电机依次相连，装置还包括电压比较模块和电极，电极之间的距离由电机进行控制，电极通过分压电路与电压比较模块相连，电压比较模块用于将预先设定的目标电压与当前电极两端的电压在分压之后得到的电压值进行比较，然后将结果输入到单片机，由单片机根据输入结果输出指令给电机控制模块进而控制电机的转向。其中目标电压指的是在电路上由电位器预先设定的电压，可以根据不同用户要求设定不同的目标电压值，由于电压比较模块的工作原理是：根据目标电压与当前采集到的电压的比值来决定比较器的输出电压是高电平还是低电平，因此判断简单，反应迅速。

优选的，所述装置还包括用于采集当前电机电压信号的模拟信号采集模块，该模块将采集的结果发送到数码管显示模块上进行显示，同时，该模块将采集的结果反馈到单片机。用数码管显示是为了随时检测电机电压，防止电压过高，烧坏电机。同时建立反馈可以使电机电压维持在参考电压一定的范围内。

优选的，所述装置还包括用于对电机控制模块的输入电压进行调节的无级调速模块，无级调速模块包括一个电位器，通过调节该电位器来进行调速。采用这种结构可以使电机的调速更加平滑，实现无级调速。

更进一步的，所述电源模块为一个恒压源，用于将220V的交流电压转成12V和5V的两路直流电压输出，输出为5V的这一路用于维持各模块中电子元器件的运作，输出为12V的这一路输入到无级调速模块，无级调速模块将其转至0～9V的电压后输出到电机控制模块。

优选的，所述电极为石墨电极，电极两端外接220V的直流电，电极一端接地，另一端接分压电路，分压电路用于将石墨电极两端电压降至5V以内。

优选的，所述装置还包括用于控制电机正反转、急停的手动控制模块，该模块与单片机相连。设置此手动控制模块可以增加装置的灵活性。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型采用电压比较器来进行电机控制，使得结构简单，同时兼顾切换速度快，延迟时间小的优点。特别适合于要求电机连续工作，并且要求反馈比较灵敏的场合，比如说车削，以及需要自动实现加工一定深度的孔等工况。目标电压可以根据不同的工况在不同的场合设置不同的反馈电压，来实现对工况的快速反馈。

2、本实用新型采用了一个无级调速模块，能实现电压从0～9V之间连续输出，从而可以实现电机转动的无级调速。

3、本实用新型通过模拟信号采集模块对电机两端电压进行实时的采集，并将结果发送到单片机，形成一个反馈循环，使得工作电压维持在一定的范围内。

附图说明

图1是本实用新型装置的电气原理图；

图2是本实用新型装置的系统模块图；

图3是本实用新型中无级调速模块电路图；

图4是本实用新型装置进行自动控制时的流程图；

图5是本实用新型装置进行手动控制时的流程图；

图6是本实用新型中电机模拟信号采集与转换流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

如图2所示，本实施例基于AT89S52单片机的电机驱动装置包括以下模块：单片机、电源模块、电机控制模块、电机、电压比较模块、无级调速模块、模拟信号采集模块、数码管显示模块、手动控制模块和电极，其中电源模块为装置中各模块提供电源，单片机、电机控制模块、电机依次相连，电极之间的距离由电机进行控制，电极通过分压电路与电压比较模块相连，本实施例中电极为石墨电极，电极两端输入的是220V的直流电，经分压电路后电压降至5V以内，电压比较模块用于将当前运行过程中分压后的电压与预先设定的目标电压进行比较，然后将比较后的结果发送到单片机，单片机根据此信号通过电机控制模块来控制电机的转向。本实施例中电压比较模块采用过的是LM311电压比较器。电机控制模块由L298N驱动芯片作为主芯片。

模拟信号采集模块用于采集当前电机电压信号，将采集的结果发送到数码管显示模块上进行显示，同时，该模块将采集的结果反馈到单片机。本实施例中模拟信号采集模块由ADC0804芯片为主体进行信号采集工作。数码管显示模块由四位共阳极数码管组成。

本实施例中所述电源模块为一个恒压源，用于将220V的交流电压转成12V和5V的两路直流电压输出，输出为5V的这一路用于维持各模块中电子元器件的运作，输出为12V的这一路输入到无级调速模块，无级调速模块将其转至0～9V的电压后输出到电机控制模块。

手动控制模块用于控制电机正反转、急停等，该模块与单片机相连。

本实施例具体对应的电气原理图如图1所示。其中P0口是连接数码管的段选信号，而P2口经过扩展之后一部分与数码管的位选连接在一起，另一部分与按钮矩阵连接在一起。按钮的功能如下所示：

表1按钮与其功能对照表

扩展P2口所连按钮	按钮功能	扩展P2口按钮	按钮功能
				SW1(P2．O)	正转控制	SW5(P2．4)	LM311比较器开控制
SW2(P2．1）	反转控制	SW6(P2．5)	LM311比较器关控制
				SW3(P2．2)	电机开控制	SW7(P2．6)	急停控制
SW4(P2．3)	电机关控制

P1口作为ADC0804的地址总线，P3口的低3位管脚作为ADC0804的控制总线。而P3的P3．0～P3．2作为L298N的控制总线，P3．3作为LM311的输出结果接受端，P3．4作为其控制口。

而无级调速模块作为L298N的Vs电压的输入，其具体的电路结构如图3所示，包括可控硅、整流电路、滤波电路、稳压电路，其中通过改变电位器R8的电阻，可以实现将12V的输入电压转换成O～9V的电压，然后将其输出到L298N的电压输入端。由于该电压是给电机提供电压的，所以，可以通过改变此电压值来改变电机的工作电压，实现对电机转速的调节。

以应用于石墨电极为例，具体的实施方式如下：

首先，石墨电极两端接一定的电压，例如220V的直流电，其中一端接地，另一端接分压电路，分压电路将电压降到5V以内，然后将分压后的电压输入到LM311电压比较器的同相端，而电压比较器的反相端连接一个可控分压电路，该可控分压电路用于将由电源模块输出的5V电压分成预设的目标电压值所需的O～5V的电压，大小具体由电位器调节，然后下面流程如图4，如果此时已经将SW3和SW5按下，即P2．2和P2．4为低电平，那电压比较器将比较同相端与反相端的电压大小，并将结果通过Output脚输入到单片机的P3．3管脚，单片机检测P3．3管脚电平变化来决定是否要改变电机的转向。如果为高电平，即说明同相端电压高于反相端，电机仍然正转，两石墨电极靠近。反之，电机反转。

如果不想通过LM311来实现对电机正反转的自动控制的话，可以利用装置上的按钮矩阵，来实现手动的控制。参照图5，再结合上面的按钮功能表，在按下SW3的基础上，如果只按下SWl，即P2．0为低电平，那单片机将通过L298N控制电机正转，如果只按下SW2，即P2．1为低电平，电机将反转。

模拟信号进行采集并转换的过程如图6所示，模拟信号采集模块ADC0804对直流电机的电压进行采集，经过一段时间的延时等待，AD转换结束，模拟信号转换成数字信号，然后将信号显示在数码管上，同时，每隔一段时间，ADC0804自动重新对直流电机的电压进行采样。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.基于AT89S52单片机的电机驱动装置，包括电机控制模块、电机和电源模块，电源模块为装置中各模块提供电源，单片机、电机控制模块、电机依次相连，其特征在于，装置还包括电压比较模块和电极，电极之间的距离由电机进行控制，电极通过分压电路与电压比较模块相连，电压比较模块用于将预先设定的目标电压与当前电极两端的电压在分压之后得到的电压值进行比较，然后将结果输入到单片机，由单片机根据输入结果输出指令给电机控制模块进而控制电机的转向。

2.根据权利要求1所述的基于AT89S52单片机的电机驱动装置，其特征在于，所述装置还包括用于采集当前电机电压信号的模拟信号采集模块，该模块将采集的结果发送到数码管显示模块上进行显示，同时，该模块将采集的结果反馈到单片机。

3.根据权利要求1所述的基于AT89S52单片机的电机驱动装置，其特征在于，所述装置还包括用于对电机控制模块的输入电压进行调节的无级调速模块，无级调速模块包括一个电位器，通过调节该电位器来进行调速。

4.根据权利要求3所述的基于AT89S52单片机的电机驱动装置，其特征在于，所述电源模块为一个恒压源，用于将220V的交流电压转成12V和5V的两路直流电压输出，输出为5V的这一路用于维持各模块中电子元器件的运作，输出为12V的这一路输入到无级调速模块，无级调速模块将其转至0～9V的电压后输出到电机控制模块。

5.根据权利要求1所述的基于AT89S52单片机的电机驱动装置，其特征在于，所述电极为石墨电极，电极两端外接220V的直流电，电极一端接地，另一端接分压电路，分压电路用于将石墨电极两端电压降至5V以内。

6.根据权利要求1所述的基于AT89S52单片机的电机驱动装置，其特征在于，所述装置还包括用于控制电机正反转、急停的手动控制模块，该模块与单片机相连。