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。

【例9-1】 通过按键实现直流电机的停启控制

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

【例9-2】 通过按键实现直流电机的正反转及停止控制

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：

单片机控制步进电机的应用实例

【例9-3】 采用1-2 相励磁法实现电机的正转控制。

单片机的I/O口驱动电流较小，一般无法直接驱动步进电机，图9-10采用ULN2003作为步进电机的驱动芯片，ULN2003工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关状态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。只需按表9-2(c)的8个步序向P1口发送数据，通过ULN2003的驱动，即可实现步进电机按1-2相励磁法正转运行。

图9-10　步进电机驱动控制电路图

C51程序如下：

提示

上面的delay( )程序可参考之前例子中的延时程序编写，这里不再重复。

利用相同的程序编写方式可以实现1相励磁和2相励磁的电机控制。

【例9-4】 步进电机的正反转控制

利用接在单片机P3.7口的开关对步进电机的正反转进行控制，当开关闭合时，步进电机正转运行，当开关断开时，步进电机反转运行。此处采用1相励磁法。步进电机正反转控制电路如图9-11所示。

图9-11　步进电机正反转控制电路图

C51程序如下：

【例9-5】 利用查表方式通过两组开关实现三种励磁状态的切换。

两组开关实现三种励磁状态切换的电路如图9-12所示。利用接在P3.0、P3.1口的两个开关的四种状态实现步进电机的1相励磁、2相励磁、1-2相励磁及停止状态的切换。开关实现步进电机运行状态切换如表9-3所示。

图9-12　两组开关实现三种励磁状态切换的电路图

表9-3　开关实现步进电机运行状态切换表

由于三种励磁状态每拍的状态均为已知，在软件设计中，可以将这些状态预先存储到3个数组当中，根据2组开关的状态去查询对应的数组即可实现步进电机励磁方式的切换。

C51程序如下：

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