轮式机器人电机驱动系统设计 - 图文(3)

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3.1.1 时钟电路

STC89C52单片机有两种时钟产生方式，其内部振荡器是有两只反向放大器构成。采用内部方式产生震荡时只需外界定时原件便可在内部产生自激震荡。采用外部时钟电路时只需保证脉冲宽度即可，正常采用12MHz一下方波信号。 3.1.2复位

复位是单片机的初始化操作。执行此复位操作可将PC值置0。当进入系统时将进行正常情况下的初始化，如果出现系统锁死时也可手动按键复位重启。复位操作也会对其他寄存器产生影响，其复位值如下表所示。

表1

寄存器 PC ACC PSW SP DPTR P0-P3 IP IE TMOD 复位状态 0000H 00H 00H 07H 0000H FFH XX000000B 0X000000B 00H 寄存器 TCON TL0 TH0 TL1 TH1 SCON SBUF PCON 复位状态 00H 00H 00H 00H 00H 00H 不确定 0XXX0000B RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。 3.1.3 STC89C52主要功能如下表：

表2 STC89C52主要功能

兼容MCS51指令系统 32个双向I/O口 3个16位可编程定时/计数器中断 2个串行中断 2个外部中断源 6

8K可反复擦写Flash ROM 256x8bit内部RAM 时钟频率0-24MHZ 可编程UART串行通道 共6个中断源 安徽三联学院毕业论文

2个读写中断口线 低功耗/掉电模式 3级加密位 睡眠/唤醒 3.2驱动模块方案的分析

机器人的工作可持续性以及稳定性的指标，电池包的性能起到决定性作用，其次取决于电机驱动系统的效率。电动机器人驱动系统可细分为控制器、功率变换器及电机。高转矩、较大的宽带调速范围、较高的可靠性是电动轮式机器人驱动系统的基本要求。本系统采用的是直流电动机，此电机控制简单，性能好，而且直流电源在移动物体上容易实现。 3.2.1 H型桥式驱动电路

因为此驱动电路的形状很像字母H，所以简单称其为H桥驱动电路，现在直流电机的驱动电路多采用此种H型全桥，此种电路可很容易的实现电机基本运行方式，如正反转和正反制动。它的基本原理如图3所示：

图3 H桥驱动电路

当Q1、Q4工作在导通状态时，电流就从正极经过Q1三极管流经电机到达Q4，直到流回负极形成回路电流，如下图4所示，粗的黑色箭头标明的是电流流动轨迹，细的环形箭头标明的是电机转转方向。

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图4 H桥电路驱动电机顺时针转动

同理，图5标明了另外两只三极管导通时的电机及电流运行轨迹。

图5 H桥驱动电机逆时针转动

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图6 具有使能控制和方向逻辑的H桥电路

值得注意是必须要保证电机正常运行，就要控制同侧的两个管子不能同时工作在导通状态。如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。因为此电路中用电器比较少，电流很大从而烧坏三极管，所以在实际应用时要通过电路来控制三极管开关。

如上图6所示，通过电路的进一步改进，在此电路上加了四个与门两个非门，便可保证H桥的同侧最多只有一个三极管可以导通。

综上所述，控制两个方向信号及一个始能信号便可控制电动机的运行，DIR-L=0则DIR-R=1，始能信号=1，电机正传；反之电机反转，如图7所示。

图7 使能信号与方向信号的使用

3.2.2 L298N驱动模块组成及各部分功能

此种驱动芯片是SGS公司旗下的产品，内含两个H桥的高电压大电流全桥式

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驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；标准逻辑电平信号控制；有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用L298N芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。二相及四相电机专用其作为驱动器，可驱动46V、2A以下电机，其实物及引脚图如下图8和图9所示：

图8 L298N芯片实物图

图9 管脚图

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