单片机实现直流电机控制的应用实例

直流电机的单向控制

直流电机的单向控制较为简单，可以通过开关的通断来接通和断开直流电源，实现电机的启动与停止控制，开关控制直流电机如图9-2所示。也可以通过三极管、场效应管、继电器等对直流电机的通断进行控制，采用三极管控制直流电机的电路如图9-3所示，图中的二极管为续流二极管，起到保护三极管的作用。

图9-2　开关控制直流电机电路图

图9-3　三极管控制直流电机电路图

提示

单片机控制直流电机的实际应用电路中，为了降低电机运行对单片机电源的影响，往往会采用光电耦合器件进行光电隔离。

按键控制直流电机停启的电路如图9-4所示，通过P3.6口按键触发启动直流电机，P3.7口的按键触发停止直流电机的运行。由图9-4可知，当P1.0输出高电平“1”时，NPN型三极管导通，直流电机得电转动;当P1.0输出低电平“0”时，NPN型三极管截止，直流电机停止转动。

图9-4　按键控制直流电机停启电路图

C51程序如下：

直流电机的双向控制

直流电机的双向控制原理就是使加在直流电机两端的电源电压的极性可以实现切换。通常采用H桥电路进行控制。H桥控制的示意如图9-5所示，有1～4四个开关的不同状态实现电机的停止、正转、反转控制。

当四个开关均断开时，直流电机不得电，处于停止状态。

当开关1与4接通，开关2与3断开时，电流由左向右流过直流电机，电机处于正转状态。

当开关2与3接通，开关1与4断开时，电流由右向左流过直流电机，电机处于反转状态。

图9-5　H桥实现直流电机双向控制的示意图

通过按键控制直流电机正反转及停止控制的电路如图9-6所示。由S1键的触发实现电机的正转运行，S2键的触发实现电机的反转运行，S3键的触发实现电机的停止控制。

通过对图9-6进行分析，可知通过对单片机的P1.0、P1.1口的控制即可实现电机的停止、正转和反转控制，P1.0、P1.1在不同状态下电路各部分的工作状态及电机状态如表9-1所示。

图9-6　按键控制直流电机正反转及停止控制的电路图

表9-1　P1.0、P1.1口控制过程及电路状态表

C51程序如下：

单片机驱动数码管设计详解(用74HC595实现)

简单设计了一个单片机驱动数码管的电路，该设计中只使用了4位数码管，占用了单片机3个IO口，如果驱动芯片全用满可以驱动8位数码管。仅供初学者分享学习。

1. 数码管显示设计

本设计使用了一个4位的数码管，为共阳型，为了节省单片机的IO口，使用了两片74HC595作为数码管的驱动芯片，共占用3个IO口。74HC595部分电路图如下：

与单片机相连接的三个脚分别为：HC_DAT,HC_RCK,HC_CLK。两片595采用级联方式，即U2的第9脚接到U3的第14引脚。

2. 74HC595简介

74HC595是8位的移位寄存器，串入并出，并具有锁存功能，被广泛的用于数码管、点阵的驱动电路中。其管脚介绍如下：

15：数据输出A-接数码管数据A段；

1：数据输出B-接数码管数据B段；

2：数据输出C-接数码管数据C段；

3：数据输出D-接数码管数据D段；

4：数据输出E-接数码管数据E段；

5：数据输出F-接数码管数据F段；

6：数据输出G-接数码管数据G段；

7：数据输出H-接数码管数据H段；

16：电源正脚-接电源正；

8：电源负脚-接电源负；

14：数据输入脚-接单片机管脚；

12：数据锁存时钟-接单片机管脚；

11：数据输入时钟-接单片机管脚；

13：使能输出脚-低电平有效，接低电平；

10：数据清零-不清零，接高电平；

9：数据级联输出-接下一片595的数据输入脚；

74HC595的真值表如下：

知道了74HC595的引脚定义和真值表，那该如何编程呢？下面重点来了，通过时序图来编程。看重点！！！

3. 74HC595时序图

我是重点！我是重点！我是重点！

通过时序可以看出：

SCK是上升沿的时候要把数据写入；

RCK是上升沿的时候数据才能锁存显示；

有数据操作的过程中RESET必须是高电平；

EN必须是低电平，595才能工作；

知道了以上4点就可以写程序了。其中3、4条是硬件连接上的事情(也可以用单片机的IO口来连接，这样的话可以随时控制74HC595的工作与否情况)。写程序主要靠1、2条。下面具体操作。

4. 程序实例

看下面一段程序：

第39行：HC595_CLK(0)的原型如下：

HC595_CLK(0)是让CLK处于低电平，即上升沿还没有来到；

HC595_DAT(1)就是要把写入的数据准备好；

temp<<1是将数据移位，即一个字节分八次写入；

HC595_CLK(1)是让CLK处于高电平，即上升沿来了；

以上几句解释一下就是：

在CLK时钟上升沿来临之前把要写入的数据准备好，等上升沿来了就把准备好的数据写入。 这就是对时序图的解释。

记住，这仅仅是把数据写入到了74HC595中，但是还没有让74HC595锁存，即没有让数据显示出来，如果让数据显示的话，必须要给RCK一个上升沿(即时序图中的第2条)，操作如下：

单片机执行完这个程序后，数据才会在数码管上显示出来。

这一节内容的难度较大，主要是因为时序图这个东西是很模糊的一个内容，大家可以慢慢理解体会。

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