L298N控制直流电机正反转

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摘要：在分析了直流电机驱动芯片 l298n 的性能、结构的基础上，结合 SPCE061A EMU BOARD单片机（61板），介绍实现驱动直流电机的转正反一种简单方法.文中给出了控制原理图，还给出来了控制直流电机正反转驱动程序。实际测试表明，利用该方法设计的直流电机驱动系统具有硬件结构简单、软件编程容易。

关键词：直流电机 单片机 L298N

一、背景介绍

（一）预备知识

1．熟悉凌阳单片机的工作原理。

2．熟悉键盘扫描原理和L298n驱动电机原理。

3．熟悉汇编语言及C语言。

（二）直流电机控制原理

对于普通直流电机，其控制方法比较简单，只需给电机的两根控制线加上适当的电压即可使电机转动起来，电压越高则电机转速越高。对于直流电机的速度调节，可以采用改变电压的方法，也可采用PWM调速方法。PWM调速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式，加在电机两端的电压就在VLoad和0V之间不停的跳变，对应的电机电压波形如图 1 所示：

此时加在电机两端的平均电压Uo=Th/（Th+Tl）*VLoad，可以通过调整PWM的占空比来改变Th和Tl的比值。这样就可以通过PWM调节加在电机两端的平均电压，从而改变电机的转速。与步进电机类似，不能将单片机的I/O直接与直流电机的引线相接，而要在二者之间增加驱动电路。也可利用L298N电机驱动芯片实现直流电机驱动（注：我们小组在本次试验中采用L298N芯片驱动直流电机正反转）。

（三）L298N芯片资料

恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N：

L298是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。

L298N芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。

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2.5A，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，本实验装置我们选用驱动一台电动机。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。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。

二、设计目的

（1）熟悉凌阳十六位单片机系统板－61板的基本构成和使用方法；（2）了解直流电机的原理及控制方法；（3）掌握 SPCE061A的I/O、定时器等操作方法；（4）掌握单片机的一般编程技巧；（5）掌握61板系统调试的一般步骤及方法。

三、设计题目

（1）利用定义好的键，控制直流电机的正转、反转和停止；（2）在电机停转状态下，按KEY1键使电机正向转动，按KEY2键使电机反向转动；（3）按KEY3键使电机停止转动；（4）可利用自己的实验板和外扩电路（面包板）完成。

四、设计说明

（一）系统设计

根据设计题目的要求分析，系统分成两个部分：

1．直流电机驱动和控制。

2．按键控制。

根据系统的功能现选择61板作为单片机控制处理部分，而按键采用61板上自带的三个按键（键值给IOB，再从IOB给IOA口，A口给信号给芯片，从而芯片驱动电机）；直流电机驱动则利用L298N芯片实现（L298N芯片驱动电机比较简单）。

（二）硬件原理

61 板电路原理图请参考相关教材。

L298N驱动过程：5和7给高低电平，out1和out2分别将高低电平给直流电机的正负极，以控制正反转（具体的参看表1）。4，9，8分别接地，ENA为使能端也是给高电平的。

（三）系统连接

采用凌阳大学计划的电机控制模组和61板搭配可以很容易的完成这个课程设计的题目。用10针排线将IOB与键盘模组的KEYTYPE连接。IOA与芯片的相应拐角连接，具体的参看图2

五、软件流程图

六、程序

实验代码：

_main:

r1=0x01ff； [P_IOA_Dir]=r1； [P_IOA_Attrib]=r1；r1=0x0100；[P_IOA_Data]=r1；r1=0x0040；[P_IOB_Dir]=r1；[P_IOB_Attrib]=r1

[P_IOB_Data]=r1；

Loop:

call F_KeyScan //读键盘 ；r1=[Key]；cmp r1，0x0000；je Loop_1；

r1=r1 lsr 4 //r1右移8位；r1=r1 lsr 4

r1=r1|0x01f0 //4、5、6、7位输出高电平。提供芯片供电及使能电压

[P_IOA_Data]=r1//IOA0、1位输出给L298N的IN1和IN2，控制电机正反转

Loop_1:

r1=0x0001；[P_Watchdog_Clear]=r1；jmp Loop //清看门狗

.PUBLIC F_KeyScan //键盘扫描子程序

F_KeyScan:

r1=[P_IOB_Data] //键盘值给r1

r1=r1&0xff00；jz Return //为零表示无按键动作，返回

call F_Delay//延迟消抖；r2=[P_IOB_Data] //再取一次用于比较

r2=r2&0xff00；cmp r1，r2

je Return //若r1等于r2则返回r1值给主程序，若不想等清零r1后返回

r1=0x0000；Return:[Key]=r1；retf

.PUBLIC F_Delay//延时程序

F_Delay:r3=0x2fff；Loop_2:r4=0x0001；[P_Watchdog_Clear]=r4；r3-=1

jz Exit；jmp Loop_2；Exit:retf

七、可扩展题目

（一）功能描述

（1）操作时增加语音提示；（2）改进为语音控制；（3）数码管实时显示电机转速。

（二）方案论证

（1）61板播放语音；（2）语音识别；（3）利用两位LED显示完全可以。

参考文献：

[1] 罗亚非,等.凌阳16位单片机应用基础[M].北京:北京航空航天大学出版社.2003.

[2] 汪敏.凌阳16位单片机实验与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社.2007.

注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”