机器人电机报告

电机方案 一 采用 l298n 型驱动直流电机 1 l298n 型驱动 L298N 可接受标准 TTL 逻辑电平信号 VSS VSS可接 4 5 7 V 电压 4 脚 VS接电源电压 VS电压范围 VIH为 2 5 46 V 输出电流可达 2 5 A 可驱动电感性负载 1 脚和 15 脚下管的发射极分别单独引 出以便接入电流采样电阻 形成电流传感信号 L298 可驱动 2 个电 动机 OUT1 OUT2 和 OUT3 OUT4 之间可分别接电动机 5 7 10 12 脚接输入控制电平 控制电机的正反转 EnA EnB接 控制使能端 控制电机的停转 表 1 是 L298N 功能逻辑图 L298 内部功能模块 L298n 功能模块 EnA In1 In2运转状态 0 停止 1 1 0 正转 1 0 1 反转 1 1 1 刹停 1 0 0 停止 In3 In4 的逻辑图与表 1 相同 由表 1 可知 EnA为低电平时 输入 电平对电机控制起作用 当 EnA为高电平 输入电平为一高一低 电 机正或反转 同为低电平电机停止 同为高电平电机刹停 2 2 原件图原件图 3 3 控制器原理 例 控制器原理 例 下面是 3 个虚线框图功能 1 虚线框图 1 控制电机正反转 U1A U2A 是比较器 VI来自炉 体压强传感器的电压 当 VI VRBF1时 U1A 输出高电平 U2A 输出高 电平经反相器变为低电平 电机正转 同理 VI VRBF1时 电机反转 电机正反转可控制抽气机抽出气体的流量 从而改变炉体压强 2 虚线框图 2 中 U3A U4A 两个比较器组成双 限比较器 当 VB VI VA时输出低电平 当 VI VA VI VB时输 出高电平 VA VB是由炉体压强转感器转换电压的上下限 即反应 炉体压强控制范围 根据工艺要求 我们可自行规定 VA VB的值 只要炉体压强在 VA VB所确定范围之间电机停转 注意 VB VRBF1 VA 如果不在这个范围内 系统不稳定 3 虚线框图 3 是一个长延时电路 U5A 是一个比较器 Rs1是采样 电阻 VRBF2是电机过流电压 Rs1上电压大于 VREF2 电机过流 U5A 输出低电平 由上面可知 框图 1 控制电机正反转 框图 2 控制炉 体压强的纹波大小 当炉体压强太小或太大时 电动机转到两端固 定位置停止 根据直流电机稳态运行方程 3 U Ce N RaIa 其中 为电机每极磁通量 Ce为电动势常数 N 为电机转数 Ia为电枢电流 Ra电枢回路电阻 电机转数 N 为 0 电机的电流急剧增加 时间过长将会使电机烧 坏 但电机起动时 电机中线圈中的电流也急剧变大 因此我们必 须把这两种状态分开 长延时电路可把这两种状态区分出来 长延 时电路工作原理 当 Rs1过流 U5A 产生一个负脉冲经过微分后 脉冲 触发 555 的 2 脚 电路置位 3 脚输出高电平 由于放电端 7 脚开 路 C1 R5及 U6A 组成积分器开始积分 电容 C1上的充电电压线性 上升 延时运放积分常数为 100R5C1 当 C1上充电电压 即 6 脚电压 超过 2 3 VCC 555 电路复位 输出低电平 电机启动时间一般小于 0 8 s C1 充电时间一般为 0 8 1 s U5A 输出电平与 555 的 3 脚输出电平经 U7 相或 如果 U5A 输出低电平大于 C1充电时间 U7 在 C1充电后输出低电平由与门 U8 输入到 L298N 的 6 脚 ENA 端使电 机停止 如果 U5A 的输出电平小于 C1充电时间 6 脚不动作电机的 正常启动 长延时电路吸收电机启动过流电压波形 从而使电机正 常启动 二 直流电机 1 选择 机器人中常用的电机有三类 直流电机 舵机和步进电机 其中直 流电机功耗低 力矩 大 通常用于闭环控 制系统 舵机控制精 确 力矩较小 步进 电机控制精确 功耗较大 力矩较小 通常用在开环控制系统 据实际考虑使用直流电机 2 系统构成 系统中 直流电机共有四路 分别用于机器人底盘后轮左右两只 前轮左右两只 本设计从实际出发对不同电机采取了不同的驱动方 式 前轮转弯时开启 能直接使用单片机端口进行驱动 而直流电 机工作电流较大 瞬态电流接近 因此需要采用专用电机驱动 芯片 此外由于采用了 7 和 12 两种规格的直流电机 其中 12 直流电机驱动信号直接采用驱动芯片输出 7 直流电机则需对驱动 芯片输出作降压处理 因此 控制芯片选用了 公司的 单片机 3 l298n 型直流电机 c 程序 直流电机的 PWM 速度控制程序 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit en1 P1 0 L298 的 Enable A sbit en2 P1 1 L298 的 Enable B sbit s1 P1 2 L298 的 Input 1 sbit s2 P1 3 L298 的 Input 2 sbit s3 P1 4 L298 的 Input 3 sbit s4 P1 5 L298 的 Input 4 uchar t 0 中断计数器 uchar m1 0 电机 1 速度值 uchar m2 0 电机 2 速度值 uchar tmp1 tmp2 电机当前速度值 电机控制函数 index 电机号 1 2 speed 电机速度 100 100 void motor uchar index char speed if speed 100 取速度的绝对值 if speed 0 速度值为负则反转 s1 0 s2 1 else 不为负数则正转 s1 1 s2 0 if index 2 电机 2 的处理 m2 abs speed 电机 2 的速度控制 if speed0 j void main uchar i TMOD 0 x02 设定 T0 的工作模式为 2 TH0 0 x9B 装入定时器的初值 TL0 0 x9B EA 1 开中断 ET0 1 定时器 0 允许中断 TR0 1 启动定时器 0 while 1 电机实际控制演示 for i 0 i0 i 正转减速 motor 1 i motor 2 i delay 5000 for i 0 i0 i 反转减速 motor 1 i motor 2 i delay 5000 void timer0 in