移動控制電路設計

劉靜

摘 要：該論文的控制電路設計通過采用C8051F系列芯片，設計了一個直流電機的通用控制器，驅動電路采用了美國國家半導體公司生產的LMD18245芯片，我們考慮了電機的轉速和控制處理芯片的性能，發現使用硬件分頻能夠獲得較好的速度控制效果，且電路結構也并不復雜，原理清晰，決定使用硬件分頻的方式處理反饋信號。

關鍵詞：控制電路 ?反饋 ?脈寬調制（PWM）

中圖分類號：TP303 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0041-02

1 控制器的設計結構

該設計考慮到小車移動控制的需要，以及在以后可以采用無線遙控，故采用主從控制結構，如圖1所示。

1.1 控制芯片的選擇

C8051Fxxx系列器件使用Cygnal的專利CIP-51微控制器內核。經過性能比較，以及電機控制精度對芯片的需要，最終選定Cygnal公司的8位單片機C8051F0XX系列作為控制芯片。

1.2 驅動芯片的選擇

對直流電機的正反轉的控制我們采用了一種典型的電機控制電路。如圖2所示。三極管Q1、Q4導通而Q2、Q3關斷時，將會有電流從電機的左端流向右端，電機將會轉動。當三極管Q2和Q3導通而Q1、Q4關斷時，電流將會從電機的右端流入，從左端流出。電流方向跟剛才的相反了，所以電機的轉動方向跟剛才相反。當Q1和Q2或Q3和Q4同時導通時，電機就不轉動。

1.3 電機控制系統硬件設計

整個硬件接口電路的結構如圖3所示。

1.3.1 控制電路設計

控制電路的設計首先需要根據電路對控制芯片C8051F005進行引腳分配。CygnalC8051F005每個端口I/O引腳都可以被配置為推挽或漏極開路輸出。在標準8051中固定的“弱上拉”可以被禁止，這為低功耗應用提供了進一步節電的能力。

因為電機的工作電壓是24 V，且在工作的過程中容易產生電磁干擾，單片機系統對驅動芯片的控制信號需要通過光耦合電路傳輸。故采用光電耦合元件傳遞開關信號，本設計采用TOSHIBA的光電耦合器TLP521-4傳遞開關信號。

1.3.2 驅動電路設計

設計采用LMD18245芯片驅動電機，由于電機電流的跳變或換向經常出現，因此電源線上也經常會出現尖峰電壓或浪涌電流。在電路實際設計中，常采用在芯片的電源端并聯高頻陶瓷濾波電容及大容量鋁電解電容的方法消除尖峰脈沖及浪涌電流。通常陶瓷電容的容值設定為1μF左右;鋁電解電容的大小設置為每安培負載電流100μF左右。

1.3.3 電源及其監控電路

由于需要對單片機控制電路和電機驅動電路分別供給5V、3V和24電源，而我們決定使用的是24V蓄電池，因此必須通過轉換電路獲得5V電源。+24V變為+5V，電源電路設計原理圖4和電源的監控電路見圖5。

在輸入端需要并聯兩個4700 u和0.1 u的電容，4700 u的電容起到抗干擾，防電壓沖擊作用;0.1 u電容起到濾波作用;5V輸出端并聯一個100 u電容起到抗干擾和防止沖擊電壓的作用。為了防止電流過大燒壞DC-DC模塊，在電路輸入輸出端都加裝兩個2A的保險絲。

通過同時調節兩個變阻器，可使到當電源電壓大于24 V時，比較器U_JKB的反相輸入電壓比正相輸入電壓的值小，比較器輸出為高電平，監控燈亮;當電源電壓小于24 V時，比較器的反相輸入電壓比正相輸入電壓的值要大，比較器輸出為低電平，監控燈不亮。

2 結語

該論文在進行大量移動機構和控制器設計調研的基礎上移動機構，該機構使用的電機數量少，轉向靈活，整體結構可以在三個平面內活動使得其對地形的適應能力相應提高，就移動機構的地形適應性和相應的控制器的設計進行了研究，在該控制器的設計中，還存在著諸多不足之處和可以繼續研究的地方，

參考文獻

[1] 彭鴻才.電機原理及拖動[M].北京：機械工業出版社，1994.

[2] 陳傳碩，田麗華.PID控制參數的整定方法[J].長春郵電學院學報，1994，12（l）：9-16.

[3] 陶永華，尹怡欣，葛蘆生新型PID控制及應用[M].北京：機械工業出版社，2000.

[4] http：//www.xhl.com.cn/.

[5] http：//www.eetchina.com/.endprint

摘 要：該論文的控制電路設計通過采用C8051F系列芯片，設計了一個直流電機的通用控制器，驅動電路采用了美國國家半導體公司生產的LMD18245芯片，我們考慮了電機的轉速和控制處理芯片的性能，發現使用硬件分頻能夠獲得較好的速度控制效果，且電路結構也并不復雜，原理清晰，決定使用硬件分頻的方式處理反饋信號。

關鍵詞：控制電路 ?反饋 ?脈寬調制（PWM）

中圖分類號：TP303 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0041-02

1 控制器的設計結構

該設計考慮到小車移動控制的需要，以及在以后可以采用無線遙控，故采用主從控制結構，如圖1所示。

1.1 控制芯片的選擇

C8051Fxxx系列器件使用Cygnal的專利CIP-51微控制器內核。經過性能比較，以及電機控制精度對芯片的需要，最終選定Cygnal公司的8位單片機C8051F0XX系列作為控制芯片。

1.2 驅動芯片的選擇

對直流電機的正反轉的控制我們采用了一種典型的電機控制電路。如圖2所示。三極管Q1、Q4導通而Q2、Q3關斷時，將會有電流從電機的左端流向右端，電機將會轉動。當三極管Q2和Q3導通而Q1、Q4關斷時，電流將會從電機的右端流入，從左端流出。電流方向跟剛才的相反了，所以電機的轉動方向跟剛才相反。當Q1和Q2或Q3和Q4同時導通時，電機就不轉動。

1.3 電機控制系統硬件設計

整個硬件接口電路的結構如圖3所示。

1.3.1 控制電路設計

控制電路的設計首先需要根據電路對控制芯片C8051F005進行引腳分配。CygnalC8051F005每個端口I/O引腳都可以被配置為推挽或漏極開路輸出。在標準8051中固定的“弱上拉”可以被禁止，這為低功耗應用提供了進一步節電的能力。

因為電機的工作電壓是24 V，且在工作的過程中容易產生電磁干擾，單片機系統對驅動芯片的控制信號需要通過光耦合電路傳輸。故采用光電耦合元件傳遞開關信號，本設計采用TOSHIBA的光電耦合器TLP521-4傳遞開關信號。

1.3.2 驅動電路設計

設計采用LMD18245芯片驅動電機，由于電機電流的跳變或換向經常出現，因此電源線上也經常會出現尖峰電壓或浪涌電流。在電路實際設計中，常采用在芯片的電源端并聯高頻陶瓷濾波電容及大容量鋁電解電容的方法消除尖峰脈沖及浪涌電流。通常陶瓷電容的容值設定為1μF左右;鋁電解電容的大小設置為每安培負載電流100μF左右。

1.3.3 電源及其監控電路

由于需要對單片機控制電路和電機驅動電路分別供給5V、3V和24電源，而我們決定使用的是24V蓄電池，因此必須通過轉換電路獲得5V電源。+24V變為+5V，電源電路設計原理圖4和電源的監控電路見圖5。

在輸入端需要并聯兩個4700 u和0.1 u的電容，4700 u的電容起到抗干擾，防電壓沖擊作用;0.1 u電容起到濾波作用;5V輸出端并聯一個100 u電容起到抗干擾和防止沖擊電壓的作用。為了防止電流過大燒壞DC-DC模塊，在電路輸入輸出端都加裝兩個2A的保險絲。

通過同時調節兩個變阻器，可使到當電源電壓大于24 V時，比較器U_JKB的反相輸入電壓比正相輸入電壓的值小，比較器輸出為高電平，監控燈亮;當電源電壓小于24 V時，比較器的反相輸入電壓比正相輸入電壓的值要大，比較器輸出為低電平，監控燈不亮。

2 結語

該論文在進行大量移動機構和控制器設計調研的基礎上移動機構，該機構使用的電機數量少，轉向靈活，整體結構可以在三個平面內活動使得其對地形的適應能力相應提高，就移動機構的地形適應性和相應的控制器的設計進行了研究，在該控制器的設計中，還存在著諸多不足之處和可以繼續研究的地方，

參考文獻

[1] 彭鴻才.電機原理及拖動[M].北京：機械工業出版社，1994.

[2] 陳傳碩，田麗華.PID控制參數的整定方法[J].長春郵電學院學報，1994，12（l）：9-16.

[3] 陶永華，尹怡欣，葛蘆生新型PID控制及應用[M].北京：機械工業出版社，2000.

[4] http：//www.xhl.com.cn/.

[5] http：//www.eetchina.com/.endprint

摘 要：該論文的控制電路設計通過采用C8051F系列芯片，設計了一個直流電機的通用控制器，驅動電路采用了美國國家半導體公司生產的LMD18245芯片，我們考慮了電機的轉速和控制處理芯片的性能，發現使用硬件分頻能夠獲得較好的速度控制效果，且電路結構也并不復雜，原理清晰，決定使用硬件分頻的方式處理反饋信號。

關鍵詞：控制電路 ?反饋 ?脈寬調制（PWM）

中圖分類號：TP303 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0041-02

1 控制器的設計結構

該設計考慮到小車移動控制的需要，以及在以后可以采用無線遙控，故采用主從控制結構，如圖1所示。

1.1 控制芯片的選擇

C8051Fxxx系列器件使用Cygnal的專利CIP-51微控制器內核。經過性能比較，以及電機控制精度對芯片的需要，最終選定Cygnal公司的8位單片機C8051F0XX系列作為控制芯片。

1.2 驅動芯片的選擇

對直流電機的正反轉的控制我們采用了一種典型的電機控制電路。如圖2所示。三極管Q1、Q4導通而Q2、Q3關斷時，將會有電流從電機的左端流向右端，電機將會轉動。當三極管Q2和Q3導通而Q1、Q4關斷時，電流將會從電機的右端流入，從左端流出。電流方向跟剛才的相反了，所以電機的轉動方向跟剛才相反。當Q1和Q2或Q3和Q4同時導通時，電機就不轉動。

1.3 電機控制系統硬件設計

整個硬件接口電路的結構如圖3所示。

1.3.1 控制電路設計

控制電路的設計首先需要根據電路對控制芯片C8051F005進行引腳分配。CygnalC8051F005每個端口I/O引腳都可以被配置為推挽或漏極開路輸出。在標準8051中固定的“弱上拉”可以被禁止，這為低功耗應用提供了進一步節電的能力。

因為電機的工作電壓是24 V，且在工作的過程中容易產生電磁干擾，單片機系統對驅動芯片的控制信號需要通過光耦合電路傳輸。故采用光電耦合元件傳遞開關信號，本設計采用TOSHIBA的光電耦合器TLP521-4傳遞開關信號。

1.3.2 驅動電路設計

設計采用LMD18245芯片驅動電機，由于電機電流的跳變或換向經常出現，因此電源線上也經常會出現尖峰電壓或浪涌電流。在電路實際設計中，常采用在芯片的電源端并聯高頻陶瓷濾波電容及大容量鋁電解電容的方法消除尖峰脈沖及浪涌電流。通常陶瓷電容的容值設定為1μF左右;鋁電解電容的大小設置為每安培負載電流100μF左右。

1.3.3 電源及其監控電路

由于需要對單片機控制電路和電機驅動電路分別供給5V、3V和24電源，而我們決定使用的是24V蓄電池，因此必須通過轉換電路獲得5V電源。+24V變為+5V，電源電路設計原理圖4和電源的監控電路見圖5。

在輸入端需要并聯兩個4700 u和0.1 u的電容，4700 u的電容起到抗干擾，防電壓沖擊作用;0.1 u電容起到濾波作用;5V輸出端并聯一個100 u電容起到抗干擾和防止沖擊電壓的作用。為了防止電流過大燒壞DC-DC模塊，在電路輸入輸出端都加裝兩個2A的保險絲。

通過同時調節兩個變阻器，可使到當電源電壓大于24 V時，比較器U_JKB的反相輸入電壓比正相輸入電壓的值小，比較器輸出為高電平，監控燈亮;當電源電壓小于24 V時，比較器的反相輸入電壓比正相輸入電壓的值要大，比較器輸出為低電平，監控燈不亮。

2 結語

該論文在進行大量移動機構和控制器設計調研的基礎上移動機構，該機構使用的電機數量少，轉向靈活，整體結構可以在三個平面內活動使得其對地形的適應能力相應提高，就移動機構的地形適應性和相應的控制器的設計進行了研究，在該控制器的設計中，還存在著諸多不足之處和可以繼續研究的地方，

參考文獻

[1] 彭鴻才.電機原理及拖動[M].北京：機械工業出版社，1994.

[2] 陳傳碩，田麗華.PID控制參數的整定方法[J].長春郵電學院學報，1994，12（l）：9-16.

[3] 陶永華，尹怡欣，葛蘆生新型PID控制及應用[M].北京：機械工業出版社，2000.

[4] http：//www.xhl.com.cn/.

[5] http：//www.eetchina.com/.endprint