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：

基于单片机控制的直流电机调速系统设计

基于单片机控制直流电机调速系统设计的研究意义在于可以通过按键对直流电机进行有效的控制。通过单片机定时器实现PWM。通过按键来调节PWM占空比实现对直流电机调速。在工业的使用环境中，在许多复杂噪音多的环境中可以对直流电机无干扰的进行控制。所以对单片机控制直流电机调速系统研究意义深远。

基于单片机的直流电机调速系统，主要由直流电机及驱动模块；按键模块；LCD1602显示模块；单片机最小系统这几部分组成。通过按键来控制直流电机的转速。在本次设计中，一共分为10个挡位。通过按键来控制PWM占空比以实现对直流电机的调速。LCD1602则显示当前速度挡位信息。本论文从一开始构思系统实现的功能，然后设计硬件电路对元器件选型，设计电路、对单片机编写程序，程序需要不停的调试，在调试过程中寻找最佳的控制点，最后利用PROTEUS软件仿真实现直流电机调速的功能，通过软件自带的模拟示波器显示占空比波形。

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