电机的单片机控制

【前言】电机的单片机控制由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。（2）利用单片机产生PWM信号来控制直流电动机（主要可以实现调速） （3）利用控制芯片L298和单片机实现直流电动机的全面控制。 1.利用继电器和三极管来控制电动机的转动。 继电器是电磁操纵的开关，主要是应用与小电流控制大电流或高电压的电路。单片机工作于低压、小...

【摘要】单片机是一种采用超大规模集成电路技术吧CPU、RAM、ROM、多种I/O口、中断系统和定时/计数器等功能集成到一块硅片上而构成一个小而完善的计算机系统。单片机由于价格低廉、体积小、逻辑判断及控制功能强，因此广泛应用于日常生活的各个方面。电动机作为一种电能-机械能的转换装置，它在生活和生产中也广泛的存在，而利用单片机来带动电动机也是属于电机控制的一个发展。

【关键词】电机 单片机 PWM 直流电机

单片机和电动机在我们的日常生活以及生产中得到的广泛应用，两者好像是个独立的个体，其实不然，它们俩可以成为最佳的拍档。无论是在家里的空调还是冰箱的压缩机里，还是电风扇电吹风中带动扇叶转动的装置里都有着电动机的身影。可以说设备或装置中有往复运动或旋转，很多都是用电动机来驱动的。而本项目中主要就是利用单片机来控制直流电动机的工作。

主要以下方式来实现单片机对直流电机的控制：

（1）利用继电器和三极管来控制电机的转动（主要实现电机动起来）。

（2）利用单片机产生PWM信号来控制直流电动机（主要可以实现调速）

（3）利用控制芯片L298和单片机实现直流电动机的全面控制。

1.利用继电器和三极管来控制电动机的转动。

继电器是电磁操纵的开关，主要是应用与小电流控制大电流或高电压的电路。单片机工作于低压、小电流环境中，对于电动机这种相对而言的大功率器件就要用到了继电器。

IN4148是一种小型的高速开关二极管，开关比较迅速，广泛用于信号频率较高的电路进行单向导通隔离。1N4148是小电流开关管，100V耐压。

电路主要是利用电磁的吸引和机械手实现接触控制，来实现低压直流开关高压/交流的功能。电路图如图1。

继电器K1控制端由三极管Q1来驱动，只要单片机的P0.7输出高电平则三极管Q1导通，继电器K1的控制端获得电流，电磁铁工作吸引衔铁，电路导通，电动机开始工作。若P0.7输出低电平则三极管Q1截止，继电器K1的控制端没有电流通过，电磁铁不工作，电动机停止。所以继电器帮助单片机的I/O口实现了（5V DC）控制高压（220V AC）的目的。在此电路中由于继电器K1的电磁铁有一定的电感，在断电瞬间可能会产生较大的反向电压而对三极管Q1不好，所以在继电器控制端反接二极管D1用于放电。在外电路的控制中，只要保证到继电器接触端额定电压、额定电流分别高于被控用电器的最大电压和最大电流，单片机的I/O口就可以控制任何大功率外设了。

2.利用单片机产生PWM信号来控制直流电动机

2.1 PWM（脉宽调制）

在认识PWM前，我们先认识“平均电压”。如果你把10V的电压直接接在灯泡上，如果想降低灯泡上的亮度，可以通过串联电阻进行分压来减小灯泡上的电压从而使灯泡的亮度降低，如图2所示，但是电源并没有因为灯泡变暗而减小使用减小它的损耗，而是把电能用在了电阻R1上白白给浪费掉了。

有没有办法使得电源上的电压不浪费呢？能不能通过控制开关S的通断来控制电压呢？例如电池的电压仍是10V，如果我们控制闭合开关10ms，在这10ms内电灯的电压是10V，接着断开开关10ms，在这10ms内电灯的电压则为0，也就是说在这20ms内电灯的平均电压为5V。如果是在1s内页以这种间隔的开关动作连续不断的进行，那么在这1s内的平均电压也是5V。同时由于人的视觉暂留作用，人就会看到电灯的亮度降低了，而在这时间内其实只有一半的时间电池是对电灯供电的，也就意味着损耗节省了一半。一样的道理如果改变开关开断的时间分配也就可以得到不同的电压了。

以上这种利用开关对通断时间的控制来改变平均电压的方法就称为脉宽调制，即PWM。PWM信号是一种数字信号，在某一时刻，直流要么出现，要么不出现。但是在带宽足够的条件下，模拟信号平均电压可以由PWM信号产生。

2.2 利用单片机产生PWM信号

由上面的介绍可以知道PWM信号是一种矩形波，利用单片机的I/O口输出不同占空比的矩形波不是难事，我们可以利用Timer进行对输出的高低电平进行不同延时就好。

Timer是单片机内部基本功能模块之一，它的使用要通过对相关SFR进行设置和控制，如TMOD、TL0、TH0等。利用Timer来产生PWM主要是把它当作16位的定时器或计数器，其16位全部用来装计数值，当启动后，Timer寄存器就从计数的初始值开始，每过一个机器周期计数值增加一次，直到全为1后再增加1溢出时完成一次计数过程。

以下是利用Timer延时产生100Hz方波的程序，该方波信号占空比为50%的矩形波。

由程序中可以知道从初始值EC78H到T0溢出需要5000个机器周期（10000H-EC78H）如果晶体振荡器的频率为12MHz，那么机器周期为1uS，也就是说完成一次计数需要时间为5000us。由于程序中通过 “CPL P1.0”的指令并利用这延时时间控制P1.0口的状态，于是就形成了频率 的方波信

号。其实利用Timer还可以产生不同占空比的方波的。在此就不再一一介绍了。

2.3 利用PWM信号来控制直流电动机

从前面的我们可以知道只要利用改变脉宽即改变矩形波的占空比就可以实现电压的改变从而来控制电动机的转动速度。例如如果需要直流电动机的转速低于12V的转速，只要把PWM信号的平均电压降低，就是减小矩形波的占空比，反之则增加矩形波的占空比。

在图3中我们可以看到主要是利用了4个场效应管来实现直流电机转速、转向的控制。假如Q1与Q4共G极置高电平，同时Q2与Q3共G极被置0时Q1、Q4导通而Q2、Q3截止，电流从直流电机的正极流向负极，电动机正转。如若Q1与Q4共G极置0，同时Q2与Q3共G极被置高电平时Q2、Q3导通而Q1、Q4截止，则电流从直流电机的负极流向正极，电动机反转。