STC89C52单片机小功率直流电机驱动器设计与实现(4)
图3.1：STC89C52管脚图
STC89C52价格低廉，功能上足够满足输出电机控制信号且拥有继续扩展功能的空间，因此在这里选用其作为控制电路的控制核心。
为了使用STC89C52，需要制作该单片机的最小系统，电路原理图见图3.2。
图3.2：STC89C52的最小系统电路原理图
图3.3：STC89C52最小系统实体图
总开关部分使用一个单刀双掷的自锁开关，并使用一个发光二极管来指示是否通电。所用晶振为12MHz。
3.2 MAX232芯片
MAX232芯片用于电平的转换。单片机所用TTL电平为+5V和0V，而计算机的串口使用RS232电平为+12V和-12V（最高可达+15V和-15V），因此在计算机与单片机的通信中需要进行电平的转换。
MAX232这颗物料片内含有一个电容电压发生器，以便在单5V电源供电时提供EIA/TIA-232-E电平。每个接收器将EIA/TIA-232-E电平输入转换为5V TLL/CMOS电平。这些接收器具有1.3 V的典型门限值及0.5 V的典型迟滞，而且可以接收±30 V的输入。每个驱动器将TLL/CMOS输入电平转换为EIA/TIA-232-E电平。所有的驱动器、接收器及电压发生器都可以在德州仪器公司的LinASICTM元件库中得到标准单元,MAX232的工作温度范围为0~70°C。
MAX232的基本工作参数如图3.4所示：
图3.4：MAX232工作参数
MAX232的内部结构以及外部引脚：
图3.5：MAX232的内部结构以及外部引脚
芯片使用时需要外接电荷汞电路，将MAX232的1、2、3、4、5、6脚接电容，用于产生RS232所需的+12V和-12V电压。
MAX232的数据转换通道由13（R1in）、12（R1out）、11（T1in）、14（T1out）组成第一数据通道，8（R2in）、9（R2out）、10(T2in)、7(T2out)组成第二数据通道。本系统中只需要用到第一数据通道就可以了。
15与16用于MAX232自身的接地与供电。
图3.6：MAX232电路原理图
图3.7：MAX232电路实体图
4 驱动电路
驱动电路采用了H桥电路来连接直流电机，可以控制电机的旋转方向和速度。
4.1 H桥控制原理
H桥电路的基本结构如图4.1。
图4.1：H桥电路的基本结构
其中Q1和Q3为两个PNP型三极管,发射极接+12V电压，Q2和Q4为两个NPN型三极管,发射极接地，M为所电路驱动的电机。通过控制四个三极管的导通情况可以调节电机转动的方向。
图4.2：Q1和Q4导通的情况
当Q1与Q4的基极有高电平导通,Q2与Q3基极低电平截至时。电流由左边流入电机，电机顺时针旋转，如图4.2。
图4.3：Q2与Q3导通的情况
反之，当Q2与Q3的基极有高电平导通,Q1与Q4基极低电平截至时。电流由右边流入电机，电机逆时针旋转，如图4.3。
这样利用H桥电路就能够通过信号来实现电机旋转方向的改变。
4.2 H桥电路
图4.4：H桥电路原理图
实际制作中使用的H桥电路如图4.4。为了简化四个三极管的控制，使用两个9013三极管作为开关来同时导通和截至一对8050/8550三极管。同时当改变电机转动方向时，电机的线圈会产生很大的感生电动势，极有可能烧毁电路中的三极管，因此在三极管的集电极和发射极上并联一个4148二极管，用于变向时续流保护电路。
图4.5：H桥电路实体图，正面
图4.6：H桥电路实体图，反面
本系统中制作了两个独立的H桥电路，用于驱动两台独立的电机。
4.3 L298N芯片
由于市面上具有以相似结构控制的成品芯片，因此选择了其中一种L298N作为对比及用于控制电路的测试。
L298N是专用驱动集成电路，属于H桥集成电路。其输出电流为2A，最高电流4A，最高工作电压50V，可以驱动感性负载，如直流电机，步进电机，电磁阀等，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时，可以直接控制两路电机，并可以实现电机正转与反转。