专利名称：五路pwm电机控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机控制电路，特别是，涉及一种由微处理器控制PWM控制器实现的五路PWM波形输出的电机控制的集成电路。
背景技术：
电动机的类型主要有同步电动机、异步电动机与直流电动机，本发明五路PWM电机控制电路用于控制直流有刷电机。直流有刷电机有定子和转子两大部分组成，定子上有磁极(绕组式或永磁式)，转子有绕组，通电后，转子上形成磁场(磁极)，定子和转子的磁极之间有一个夹角，在定子磁场(N极和S极之间)的相互吸引下使电机旋转。直流有刷电机采用PWM方式控制电机，控制精度高、控制方式灵活。
目前多数PWM控制直流有刷电机的电路只具有多路PWM控制时序功能，在需要算法运算、与上位机通讯、高精度的AD采集，多路DA输出等方面往往不能兼顾。发明内容
本发明的目的是提供一种五路PWM电机控制电路，其不仅实现了五路PWM电机控制，还具有CPU算法运算和通讯功能，以及16位AD转换和4路12位DA转换功能。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案
一种五路PWM电机控制电路，包括微控制器、PWM控制器、AD转换器及DA转换器，
所述的微处理器对从串口获得的数据根据控制需要进行运算，根据运算的结果控制所述的PWM控制器生成用于控制电机的PWM波形信号，所述的微控制器对所述的AD转换器和所述的DA转换器进行控制，
所述的PWM控制器具有五路PWM波形输出，每一路PWM波形输出均有一个N控制信号和一个P控制信号，所述的PWM控制器具有单边调制模式和双边调制模式两种工作模式，两种工作模式由所述的微控制器的一个控制寄存器的控制位MODE进行选择M0DE位为低时选择双边调制模式，所述的微处理器初始化写入控制量M、周期T及死区时间D，工作时需写入控制量M ;M0DE位为高时选择单边调制模式，所述的微处理器初始化写入控制量M和周期T，工作时需写入控制量M ；其中控制量M用于定义对应一路PWM波形的N控制信号或 P控制信号的正向输出脉冲占空比和反向输出脉冲占空比的差值，以控制正向电机驱动时间和反向电机驱动时间，每一路PWM波形的控制量M均存于由高8位和低8位组成的16位寄存器中，周期T存于由高8位和低8位组成的16位寄存器中，死区时间D存于由高8位和低8位组成的16位寄存器中，五路PWM波形的输出通道的选通/关闭分别由所述的控制寄存器的五个位进行控制，该所述的控制寄存器的剩余两个位用于设置分频因子，
所述的AD转换器在电机控制过程中需要模拟量输入时，由所述的微控制器读入数据并经内部的控制算法后输出电机控制信号，
所述的DA转换器根据电机控制需要对电机进行模拟控制。
其中，所述的DA转换器的模拟输出经过一个放大器进行四倍放大。
其中，所述的微处理器由一个9. 8304MHz的晶体振荡器提供时钟信号。
其中，所述的PWM控制器由一个IOMHz的晶体振荡器提供时钟信号。
本发明现对于现有技术的有益效果在于五路PWM波形输出通道，可实现多路电机控制；由微控制器进行控制，不仅能够进行算法运算，还可与上位机实现数据交换和通讯控制；由两个晶体振荡器为微处理器和PWM控制器提供时钟信号，无需外接时钟电路；通过由微控制器控制的AD转换器输入外部的模拟控制信号；通过由微控制器控制的DA转换器实现多路模拟信号输出，具有可编程功能，电路的控制程序可以在线调试和在线升级；采用基于LTCC基板的厚膜混合集成电路工艺将各个芯片进行集成，整体电路的体积小、精度高，具有结构简单及厚膜集成的密封性好和可靠性高的特点。
附图1为本发明的控制电路的原理框附图2为本发明的电路中的PWM控制器的写时序波形附图3为本发明的电路中的PWM控制器的输出波形时序图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明的技术方案作以下详细描述
如附图1所示，本发明的五路PWM电机控制电路包括微控制器、PWM控制器、AD转换器及DA转换器，微处理器对从串口获得的数据根据控制需要进行运算，根据运算的结果控制PWM控制器生成用于控制电机的PWM波形信号，微控制器对AD转换器和DA转换器进行控制，PWM控制器具有五路PWM波形输出，每一路PWM波形输出均有一个N控制信号和一个P控制信号，PWM控制器具有单边调制模式和双边调制模式两种工作模式，两种工作模式由微控制器的一个控制寄存器的控制位MODE进行选择M0DE位为低时选择双边调制模式， 微处理器初始化写入控制量M、周期T及死区时间D，工作时需写入控制量M ；MODE位为高时选择单边调制模式，微处理器初始化写入控制量M和周期T，工作时需写入控制量M ；其中控制量M用于定义对应一路PWM波形的N控制信号或P控制信号的正向输出脉冲占空比和反向输出脉冲占空比的差值，以控制正向电机驱动时间和反向电机驱动时间，每一路PWM 波形的控制量M均存于由高8位和低8位组成的16位寄存器中，周期T存于由高8位和低 8位组成的16位寄存器中，死区时间D存于由高8位和低8位组成的16位寄存器中，五路 PWM波形的输出通道的选通/关闭分别由控制寄存器的五个位进行控制，该控制寄存器的剩余两个位用于设置分频因子，AD转换器在电机控制过程中需要模拟量输入时，由微控制器读入数据并经内部的控制算法后输出电机控制信号；DA转换器根据电机控制需要对电机进行模拟控制。
其具体地，微处理器选择低功耗AVR微处理器，内含硬件乘法器，支持JTAG端口仿真和编程，两个全双工硬件串口 USART，16K字节的FLASH存贮器，支持ISP编程，在项目开发、生产、维护方面都非常方便。IK字节的SRAM，32个通用寄存器，三个数据指针，可以使用C语言编程，512字节的EEPROM存贮器，可以在系统掉电时保存数据。内置上电复位电路 (POR)和可编程低电压检测(BOD)复位电路。五种睡眠模式，可以实现非常低的功耗，该微处理器的工作频率9. 8304MHz，时钟的精度士50ppm，微处理器根据串口得到的数据，再经4过控制需要进行运算，根据运算的结果控制PWM控制器生成PWM波，并且微处理器可以同时控制AD转换器和DA转换器，实现模拟信号输入和输出的闭环控制，达到系统级闭环控制功能；PWM控制器采用专用芯片完成，是PWM输出控制的核心，由微处理器控制PWM控制器完成各种需要的PWM输出控制功能，PWM控制器工作频率10MHz，时钟的精度士50ppm;PWM控制器有两种工作模式，即单边调制模式和双边调制模式。模式的选择由控制寄存器模式控制位MODE进行选择。MODE为低时选择双边调制模式，MODE为高时选择单边调制模式。
在双边调制模式(MODE = 0)下工作时，在初始化时写入控制量Μ、周期T和死区 D，工作时只需写控制量Μ，输入输出关系如表1所示；
表1双边调制模式的输入输出控制关系
权利要求
1.一种五路PWM电机控制电路，其特征在于包括微控制器、PWM控制器、AD转换器及 DA转换器，所述的微处理器对从串口获得的数据根据控制需要进行运算，根据运算的结果控制所述的PWM控制器生成用于控制电机的PWM波形信号，所述的微控制器对所述的AD转换器和所述的DA转换器进行控制，所述的P丽控制器具有五路PWM波形输出，每一路PWM波形输出均有一个N控制信号和一个P控制信号，所述的PWM控制器具有单边调制模式和双边调制模式两种工作模式，两种工作模式由所述的微控制器的一个控制寄存器的控制位MODE进行选择M0DE位为低时选择双边调制模式，所述的微处理器初始化写入控制量M、周期T及死区时间D，工作时需写入控制量M ;M0DE位为高时选择单边调制模式，所述的微处理器初始化写入控制量M和周期 T，工作时需写入控制量M ；其中控制量M用于定义对应一路PWM波形的N控制信号或P控制信号的正向输出脉冲占空比和反向输出脉冲占空比的差值，以控制正向电机驱动时间和反向电机驱动时间，每一路PWM波形的控制量M均存于由高8位和低8位组成的16位寄存器中，周期T存于由高8位和低8位组成的16位寄存器中，死区时间D存于由高8位和低 8位组成的16位寄存器中，五路PWM波形的输出通道的选通/关闭分别由所述的控制寄存器的五个位进行控制，该所述的控制寄存器的剩余两个位用于设置分频因子，所述的AD转换器在电机控制过程中需要模拟量输入时，由所述的微控制器读入数据并经内部的控制算法后输出电机控制信号，所述的DA转换器根据电机控制需要对电机进行模拟控制。
2.根据权利要求1所述的五路PWM电机控制电路，其特征在于所述的DA转换器的模拟输出经过一个放大器进行四倍放大。
3.根据权利要求1所述的五路PWM电机控制电路，其特征在于所述的微处理器由一个9. 8304MHz的晶体振荡器提供时钟信号。
4.根据权利要求1所述的五路PWM电机控制电路，其特征在于所述的PWM控制器由一个10 MHz的晶体振荡器提供时钟信号。
全文摘要
本发明公开一种五路PWM电机控制电路，包括微控制器、PWM控制器、AD转换器及DA转换器，由微控制器控制PWM控制器输出五路PWM波形对多路电机进行控制，工作中，通过写入控制量M来控制PWM波形，控制量M用于定义对应的PWM波形的正向脉冲占空比和反向脉冲占空比的差值，以控制电机正向驱动时间和反向驱动时间。微控制器能够进行算法运算控制、与上位机进行数据交换和通讯控制；电路由晶体振荡器提供时钟信号；通过AD转换器输入外部的模拟控制信号；通过DA转换器实现多路模拟信号输出，具有可编程功能；采用基于LTCC工艺将各个芯片进行集成，整体电路体积小、精度高，具有结构简单、密封性好和可靠性高的特点。
文档编号H02P7/06GK102510250SQ20111033359
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者余向阳, 冯业胜, 周冬莲, 张宪起, 李金宝, 杜松, 汪健, 王丽丽, 谢斌 申请人:中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心