电机及电机驱动模块设计

电机及电机驱动模块设计

1.电机选择

通过对各种电机性能的初步查询和在单片机开发板上对于步进马达和PWM直流电机的实验，我们了解到：步进电机的优点是可以精确定位，但缺点是耗电量大，若采用电池供电，可能不能长时间工作，此外，采用步进电机需要两块驱动板，控制复杂。而直流电机的缺点是不能实现精确定位，但是可以通过调节PWM波实现调速，但在电源相同的条件下，速度较慢；优点是耗电小。由于设备有限，我们无法精确测量两种电机工作时的实际工作电流，上述比较出自文献[1]与产品参数的分析。结合我们的需求，最终决定选择普通直流电机。2.增加驱动、实现换向、实现调速

由于电机属于大功率的器件，而单片机的I/O口所提供的电流往往十分有限，所以必须外加驱动电路来增大驱动；由于我们小车中即将使用的直流电机没有电刷，且供电电源为单电源，所以需要设计一个电子开关以实现换向功能。通过对电机驱动原理的研究得知使用H 桥电路可以实现这两个功能。

从图中可以看出，在上面电路由于内部采用了三极管，三极管本身起到放大的作用，即增大了驱动电流；假设开关A、D接通，电机正向转动，而开关B、C接通时，直流电机将反向转动，从而实现了电机的正反控制。

依据这个原理，我们决定直接使用结构较为简单、价格便宜且可靠性高的电机驱动芯片来连接单片机与电机以减少电路搭建的麻烦和硬件设计的复杂性。电机驱动芯片L298N内部的组成其就是H桥驱动电路，其内部电路图如下：

各引脚功能以及性能参数再次不做赘述。因为小车中打算采用两个直流电机，而选择的L298的特点是工作电压高，输出电流大。因此决定设计单片机和电机独立供电，即控制电路和驱动电路双电源供电。优点是可以保证电源功率和电压大小满足需要，可提高系统的稳定性。缺点是电机驱动模块中独立电影的增加会使车体变重，可能影响小车的运行效果。

最后将L298的引脚正确连接到单片机PO口并拉上电阻，通过Keil对单片机编写程序让小车上的两个电机正反转即可实现小车前进。目前已经写出使两个电机正转的程序，等待测试。小车左右转向的程序设计还未完成。

结构框图