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：

详解51系列单片机引脚及功能

51系列单片机有各种封装形式，这里以40引脚双列直插DIP形式的封装来进行介绍，如图1.1所示。其中正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。

图1.1　8051双列直插式的引脚配置

有些新型的单片机在引脚数量以及功能上都略有区别，但都是基于51系列单片机内核。这里介绍的内容同样适用于新型的单片机。下面介绍51系列单片机的引脚功能，这些是学习单片机程序设计必须要了解和掌握的基础知识。

❑电源引脚：主要负责单片机的供电，有两根引脚。VCC(Pin40)为正电源端，接5.0V电压;GND(Pin20)为接地端。

❑外接晶振或外部振荡器引脚：主要负责为单片机的运行提供时钟振荡器，主要有两根引脚。其中，XTAL1(Pin19)为时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端;XTAL2(Pin18)为时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。

8051单片机的时钟振荡器有两种工作方式。一种是片内时钟振荡方式，在18和19脚外接石英晶体和振荡电容，振荡电容的值一般取10～30pF。另外一种是外部时钟方式，由外部直接提供时钟源。

❑P0口：即P0.0～P0.7(Pin39～Pin32)，输入输出脚，可用于8位并行I/O口或分时复用为地址和数据总线。

P0定义为I/O口时，为准双向I/O口，需外接上拉电阻，在程序中向该端口写入1后，成为高阻抗输入口。P0口作为输出口时，每个引脚可以负载8个TTL。在外扩存储器时，可定义为低8位地址/数据线。

❑P1口：即P1.0～P1.7(Pin1～Pin8)，输入输出脚，8位准双向并行I/O口。P1口内部已经具有上拉电阻，为8位准双向I/O口，能负载4个TTL;在Flash编程和校验时，定义为低8位地址线。

❑P2口：即P2.0～P2.7(Pin21～Pin28)，输入输出脚，8位准双向并行I/O口。P2口内部已经具有上拉电阻，为8位准双向I/O口，能负载4个TTL;当访问外部存储器时，定义为高8位地址线。

❑P3口：即P3.0～P3.7(Pin10～Pin17)，输入输出脚，8位准双向并行I/O口。P3口内部已经具有上拉电阻，为8位准双向I/O口，能负载4个TTL。

P3口每个引脚都具有第二功能。引脚P3.0(RXD)和引脚P3.1(TXD)分别为串行数据的接收和发送端口，用于串行数据传输;引脚P3.2和引脚P3.3为外部中断请求，分别用于

和

的中断输入;引脚P3.4(T0)和引脚P3.5(T1)，分别为定时器/计数器T0和T1的外部计数输入端;引脚P3.6(

)和引脚P3.7(

)用于读写单片机片外RAM存储器，分别是外部数据写选通信号和读选通信号。

❑RST(Pin9)：单片机内部CPU的复位信号输入端。在单片机的振荡器启动后，该引脚置两个机器周期以上高电平，便可以实现复位。

❑

(Pin30)：地址锁存使能端和编程脉冲输入端。

当访问外部程序存储器时，ALE引脚的负跳变将低8位地址打入锁存;而非访问内部程序存储器时，ALE引脚将有一个1/6振荡频率的正脉冲信号，该信号可以用于外部计数或时钟信号。当访问外部数据存储器(执行MOVX类指令)时，ALE引脚会跳过一个脉冲。另外，对8EH单元的特殊功能寄存器的D0位置1，可禁止ALE输出，只有在执行MOVX或MOVC类指令时，ALE才被激活，仍输出锁存有效。在执行片外程序代码时，该设定禁止ALE位无效。

❑