基于L298N电机驱动模块的设计与实现

万方科技学院

模拟电子技术课程设计——基于L298N电机驱动模块的设计与实现

系部电气工程与自动化工程

专业名称电气自动化

班级电气（9）班

姓名乔梁

学号 1116202064 指导教师王允建

基于L298N电机驱动模块设计与实现

目录

一、摘要 (2)

二、步进驱动模块方案

1、方案一 (2)

2、方案二 (2)

三、硬件电路设计

3.1 L298N驱动模块 (2)

3.2 电机控制过程 (4)

3.3 步进电机模块 (6)

3.4 PCB设计 (7)

3.5 转速控制设计 (7)

3.6 基于L298N电机驱动模块的设计实物 (8)

四、实验仿真及调试

4.1 实验仿真结果 (8)

4.2 系统联调 (9)

五、总结 (9)

六、仪器清单 (10)

七、参考文献 (11)

基于L298N电机驱动模块的设计与实现

一、摘要

该设计实现了步进电机正传、反转、加速快转、减速慢转的功能，启动系统后，通过控制脉冲来控制系统，经过L298N驱动电路对脉冲进行处理，输出能直接控制步进电机的脉冲信号，在此基础上，重新分配I/O资源，同时可增加驱动芯片L298N的个数，在负载能力范围允许内，还能实现多台步进电机独立正传、反转、加速快转、减速慢转的控制。

二、步进驱动模块方案

1、方案一：

A3972驱动模块是自动收发卡机的设计，是基于双工位(工作通道)的，所

以本驱动模块内部自带电机切换电路，可以驱动分时工作的两路电机，价格昂贵。

2、方案二：

L298N是ST公司生产的芯片。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V，并且可以驱动两个二相电机，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的I/O口提供信号，而且电路简单，使用比较方便。

经实验比较，L298N驱动模块运行可靠，取得效果较好，而且电路的电气性能和散热性能较好，此设计选用L298N驱动模块。

三、硬件电路设计

3.1 L298N驱动模块

L298N（实物图如图一）是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈

等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；并且可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用L298N驱动电机，该芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，可以直接通过电源来调节输出电压；

L298N的主要引脚功能如下：

+5V：芯片电压5V；

VCC：电机电压，最大可接50V；

GND：共地接法；

Output1—Output2：输出端，接电机1；

Output3—Output4：输出端，接电机2；

EN1、EN2：高电平有效，EN1、EN2分别为 IN1和IN2、IN3和IN4的使能端； Input1~ Input4：输入端，输入端电平和输出端电平是对应的；

图一 L298n实物图

L298n内部原理图

L298n管脚名称命名

3.2 电机控制过程

IN1，IN2，IN3，IN4接收脉冲信号

L298N的1脚和15脚发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。OUT1，OUT2 和 OUT3，OUT4之间可分别接电动机的一相。5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。ENA，ENB控制使能端，控制电机的停转，如图三

控制步进电机的运行速度只要控制系统发出时钟脉冲的频率或换相的周期，即在升速过程中，使脉冲的输出频率逐渐增加；在减速过程中，使脉冲的输出频率逐渐减少，L298N驱动原理图如图二

图二 L298n电机驱动模块原理图

图三电机控制逻辑功能

3.3 步进电机模块

本设计用的是两线四相步进电机实现正传、反转、加速快转、减速慢转。步进电机换向时，一定要在电机降速停止或降到突跳频率范围之内再换向，以免产生较大的冲击而损坏电机。换向信号一定要在前一个方向的最后一个CP脉冲结束后以及下一个方向的第一个CP脉冲前发出（如图四）。对于CP脉冲的设计主要要求其有一定的脉冲宽度（一般不小于5μs）、脉冲序列的均匀度及高低电平方式。控制步进电机的转相，如果给定工作方式正序换向通电，步进电机正转，如果按反序通电通电换相则电机反转，这些都由脉冲信号控制

图四转向信号起作用的时刻

速度控制中加/减控制是最基本的控制。电机由静止到达设定的最大的速度所需的时间是由调试决定的。加速度太大，电机甚至不能克服惯性而失步，加速度太少，则完成指定的运动耗费时间太多。

加速度有两中方案：线性加/减速度控制和等步距加/减速度控制。前者规定从加速度开始，每一加速度周期指令电机速度递增相同的增量△f；后者则是要求每一加速度周期电机走过相同的步数。等步距加/减速度控制的优点，在于加/减过程中电机走的步数可以非常精确的计算，这一点对于加/减的位置控制非常重要，但从电机要克服惯性力来看，线性加速好些。

3.4 PCB设计

PROTEL是Altium公司在80年代末推出的EDA软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件

PCB电路板印刷图

3.5 转速控制设计

步进电机在工作时需由专用的驱动电源将脉冲信号电压按一定的顺序轮流加到定子的各相绕组上。驱动电源主要由脉冲分配器和脉冲功率放大器两部分组成。步进电机的定子绕组从一次通电到下一次通电称为一拍。每一拍转子转过的