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一種基于Intel8253與L298N的電機PWM調速方法

發布時間:2007/9/10 0:00:00 訪問次數:991

摘要:介紹采用Intel8253型微型計算機接口電路產生脈沖寬度調制波,并使用L298N型橋式驅動器,實現對直流電機的一種簡單有效的PWM調速方法。
關鍵詞:Intel8253; L298N: 脈沖寬度調制:PWM
1 引言
脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation—PWM)是指將輸出信號的基本周期固定,通過調整基本周期內工作周期的大小來控制輸出功率。原理就是開關管在一個周期內的導通時間為t,周期為T,則電機兩端的平均電壓U=Vcc t/T=aVcc。其中,a=t/T(占空比),Vcc是電源電壓。電機的轉速與電機兩端的電壓成比例,而電機兩端的電壓與控制波形的占空比成正比,因此電機的速度與占空比成比例,占空比越大,電機轉得越快。
PWM常取代數/模轉換器(DAC)用于功率輸出控制,其中,直流電機與交流電機的速度控制是最常見的應用。通常PWM配合橋式驅動電路實現直流電機調速,非常簡單,且調速范圍大。

圖1

2 Intel8253的內部結構及工作模式
2.1 Intel8253的內部結構
Intel8253是微型計算機外圍接口電路,內部包含3個彼此獨立的16位減法計數器。每個計數器都可由軟件確定為16位二進制減法計數器或者十進制4位BCD減法計數器。每個計數器都有6種不同的工作模式,也由軟件確定。每個計數器都有一個時鐘輸入端(CLK)、一個門控信號輸入端(GATE)和輸出端(OUT)。讀寫由A1、.A0、RD、WR和CS等引腳加以控制,主要用以控制Intel8253的數據與命令的寫入、讀取與禁止。Intel8253的引腳排列如圖l中的U3所示。
2.2與PWM有關的工作模式
與PWM有關的工作模式是模式l和模式2。
(1)模式1
當某計數器設置在模式1以后,微型計算機可以通過二條輸出指令將16位數據M送入該計數器。這時該計數器的輸出端并無任何響應。一旦該計數器的門控輸入端脈沖上升沿到時,它的輸出端立刻輸出一個寬度為MT的負向脈沖,如圖2所示。



(2)模式2
當某計數器設置在模式2以后,微型計算機可以通過二條輸出指令將16位數據Ⅳ送入該計數器。輸出指令結束后,該計數器立即輸出周期為NT的連續方波,如圖3所示。



如果將8253的計數器0和計數器1分別設置在模式2和模式1,并按圖4所示連接,就可以得到一個十分簡單的脈寬調制發生器。工作開始前,先將常數Ⅳ送入計數器0,再將常數M送入計數器1中(M2.3 PWM程序
Intel8253的讀寫控制邏輯由A1、A0、RD、WR和CS等引腳加以控制,其中,端口選擇信號A1、A0決定3個計數器、控制寄存器中哪一個進行工作,A1,A0:00—10 CPU選擇加一#2計數器進行讀/寫,11 CPU將控制字寫入Intel8253。
Intel8253的控制寄存器如下:




M2,M1,MO:000—101選擇工作模式0-5
SCl,SC0:00-10選擇計數器#o-#2,11回讀命令
BCD:0對應二進制計數,1對應BCD計數
RWl,RW0:00鎖住計數器穩定讀數,01只讀/寫低8位字節,10只讀/寫高8位字節,1l先讀/寫低8位字節,后讀/寫高8位字節。
…….
mov dptlr,#Ofe03h:對8253控制寄存器初始化



nov a,#34h 選擇計數器0、工作模式2
movx@dotr,a 先讀/寫低8位后讀/寫高8位
mov dptr,#0fe00h:向計數器0送低8位數據80H
nov a,#80h
movx@dptr,a
mov dptr,#0fe00h:向計數器0送高8位數據00H
nov a,#00h
movx@dptr,a
nov dotr,#Ofe03h:對8253控制寄存器初始化
mov a,#72h 選擇計數器1、工作模式l
movx@dptr’,a
mov dpu,#0fe01h;向計數器1送低8位數據20H
nOV a,#20h
movx@dptr,a
nov dptr,#Ofe01h:向計數器1送高8位數據00H
nov a,#00h
movx@dptr,a
……
根據以上程序,可以得到占空比為
a=t/T=0020H/0080H=25%
同理。將Intel8253的計數器0和計數器2分別設置在模式2和模式1,并按圖4的連接方法也可以得到另一個PWM2。
3 L298N型驅動器的原理及應用
L298N是SGS公司的產品,內部包含4通道邏輯驅動電路。是一種二相和四相電機的專用驅動器,即內含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅動器,接收標準TTL邏輯電平信號,可驅動46V、2A以下的電機。其引腳排列如圖1中U4所示,1腳和15腳可單獨引出連接電流采樣電阻器,形成電流傳感信
表1 1298N的邏輯功能




號。L298可驅動2個電機,OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之間分別接2個電動機。

摘要:介紹采用Intel8253型微型計算機接口電路產生脈沖寬度調制波,并使用L298N型橋式驅動器,實現對直流電機的一種簡單有效的PWM調速方法。
關鍵詞:Intel8253; L298N: 脈沖寬度調制:PWM
1 引言
脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation—PWM)是指將輸出信號的基本周期固定,通過調整基本周期內工作周期的大小來控制輸出功率。原理就是開關管在一個周期內的導通時間為t,周期為T,則電機兩端的平均電壓U=Vcc t/T=aVcc。其中,a=t/T(占空比),Vcc是電源電壓。電機的轉速與電機兩端的電壓成比例,而電機兩端的電壓與控制波形的占空比成正比,因此電機的速度與占空比成比例,占空比越大,電機轉得越快。
PWM常取代數/模轉換器(DAC)用于功率輸出控制,其中,直流電機與交流電機的速度控制是最常見的應用。通常PWM配合橋式驅動電路實現直流電機調速,非常簡單,且調速范圍大。

圖1

2 Intel8253的內部結構及工作模式
2.1 Intel8253的內部結構
Intel8253是微型計算機外圍接口電路,內部包含3個彼此獨立的16位減法計數器。每個計數器都可由軟件確定為16位二進制減法計數器或者十進制4位BCD減法計數器。每個計數器都有6種不同的工作模式,也由軟件確定。每個計數器都有一個時鐘輸入端(CLK)、一個門控信號輸入端(GATE)和輸出端(OUT)。讀寫由A1、.A0、RD、WR和CS等引腳加以控制,主要用以控制Intel8253的數據與命令的寫入、讀取與禁止。Intel8253的引腳排列如圖l中的U3所示。
2.2與PWM有關的工作模式
與PWM有關的工作模式是模式l和模式2。
(1)模式1
當某計數器設置在模式1以后,微型計算機可以通過二條輸出指令將16位數據M送入該計數器。這時該計數器的輸出端并無任何響應。一旦該計數器的門控輸入端脈沖上升沿到時,它的輸出端立刻輸出一個寬度為MT的負向脈沖,如圖2所示。



(2)模式2
當某計數器設置在模式2以后,微型計算機可以通過二條輸出指令將16位數據Ⅳ送入該計數器。輸出指令結束后,該計數器立即輸出周期為NT的連續方波,如圖3所示。



如果將8253的計數器0和計數器1分別設置在模式2和模式1,并按圖4所示連接,就可以得到一個十分簡單的脈寬調制發生器。工作開始前,先將常數Ⅳ送入計數器0,再將常數M送入計數器1中(M2.3 PWM程序
Intel8253的讀寫控制邏輯由A1、A0、RD、WR和CS等引腳加以控制,其中,端口選擇信號A1、A0決定3個計數器、控制寄存器中哪一個進行工作,A1,A0:00—10 CPU選擇加一#2計數器進行讀/寫,11 CPU將控制字寫入Intel8253。
Intel8253的控制寄存器如下:




M2,M1,MO:000—101選擇工作模式0-5
SCl,SC0:00-10選擇計數器#o-#2,11回讀命令
BCD:0對應二進制計數,1對應BCD計數
RWl,RW0:00鎖住計數器穩定讀數,01只讀/寫低8位字節,10只讀/寫高8位字節,1l先讀/寫低8位字節,后讀/寫高8位字節。
…….
mov dptlr,#Ofe03h:對8253控制寄存器初始化



nov a,#34h 選擇計數器0、工作模式2
movx@dotr,a 先讀/寫低8位后讀/寫高8位
mov dptr,#0fe00h:向計數器0送低8位數據80H
nov a,#80h
movx@dptr,a
mov dptr,#0fe00h:向計數器0送高8位數據00H
nov a,#00h
movx@dptr,a
nov dotr,#Ofe03h:對8253控制寄存器初始化
mov a,#72h 選擇計數器1、工作模式l
movx@dptr’,a
mov dpu,#0fe01h;向計數器1送低8位數據20H
nOV a,#20h
movx@dptr,a
nov dptr,#Ofe01h:向計數器1送高8位數據00H
nov a,#00h
movx@dptr,a
……
根據以上程序,可以得到占空比為
a=t/T=0020H/0080H=25%
同理。將Intel8253的計數器0和計數器2分別設置在模式2和模式1,并按圖4的連接方法也可以得到另一個PWM2。
3 L298N型驅動器的原理及應用
L298N是SGS公司的產品,內部包含4通道邏輯驅動電路。是一種二相和四相電機的專用驅動器,即內含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅動器,接收標準TTL邏輯電平信號,可驅動46V、2A以下的電機。其引腳排列如圖1中U4所示,1腳和15腳可單獨引出連接電流采樣電阻器,形成電流傳感信
表1 1298N的邏輯功能




號。L298可驅動2個電機,OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之間分別接2個電動機。

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