第十二節(jié)單片機驅(qū)動電動機

單片機驅(qū)動電動機單片機驅(qū)動電動機共發(fā)射極三極管開關(guān)電路電動機驅(qū)動原理電動機驅(qū)動電路及程序設(shè)計步進電機驅(qū)動原理步進電機驅(qū)動電路及程序設(shè)計NPN共發(fā)射極電路直流耦合不需要偏置,R2保證沒有輸入時基極接地限制輸入電流NPN：一、從共發(fā)射極電路到開關(guān)電路的演變PNP：PNP共發(fā)射極電路直流耦合不需要偏置,R1保證沒有輸入時基極接高電平限制輸入電流采用發(fā)射極開路的開關(guān)三極管電路，作電流驅(qū)動：負載負載NPNPNP二、電動機驅(qū)動原理電動機是電流驅(qū)動的元件，需要大電流通過；電動機的電氣特性相當于線圈，因此電動機內(nèi)阻很小。因為電動機的電氣特性相當于線圈，因此可以向電動機輸入脈沖信號，相當于向電動機輸入等于脈沖信號平均值的直流信號。電動機驅(qū)動電路及程序設(shè)計驅(qū)動電動機單向轉(zhuǎn)動：驅(qū)動電動機雙向轉(zhuǎn)動：ACBDABCD作用0101正向旋轉(zhuǎn)1010反向旋轉(zhuǎn)1100剎車二極管可以防止方向電動勢損壞三極管。加上74LS06反向緩沖器，可以提高IO口對電動機的驅(qū)動能力。AB在這個電路圖中，當A=1、B=0，電動機正向轉(zhuǎn)動；當A=0、B=1，電動機逆向轉(zhuǎn)動，當A=0、B=0，電動機停轉(zhuǎn)。#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitMA=P2^0;sbitMB=P2^1;sbitka=P1^0;sbitkb=P1^1;sbitkc=P1^2;bitoutput,Turn;uintWIDTH,HPWM,PWM,Timerka,Timerkb,Timerkc;程序設(shè)計：//方向控制按鈕//加速按鈕//減速按鈕//WIDTH為脈沖周期，HPWM為高電平長度，PWM為脈沖計時//控制電機A端//控制電機B端//output為脈沖輸出，Turn為改變方向標志位//Timerka,Timerkb,Timerkc為按鈕ka,kb,kc的計時器voidPWM_init(){TMOD=0x21;EA=1;ET0=1;TR0=1;TH0=-(1000/256);TL0=-(1000%256);CLK=1;TimerCLK=20;}//使用工作在模式1的16位定時器0//允許中斷，允許定時器0中斷，啟動定時器0//定時器0的時長為1ms//定義脈沖電平和脈寬的初值輸出周期脈沖信號初始化程序：voidPWM_init(){TMOD=0x22;EA=1;ET0=1;TR0=1;TH0=256-50;TL0=256-50;WIDTH=1000;PWM=WIDTH;HPWM=500;}//定時器0為8位自動填充的定時器//定時器0定時值為50us//定時器0定時值為50us輸出周期脈沖信號初始化程序：//高電平的初值voidkeyscan(){ka=1;if(ka==0){Timerka++;if(Timerka>=200){Timerka=0;Turn=!Turn;}}//當按鍵按下時ka為0//延時消抖，每1msTimeKa加1//當TimeKa為200時說明已經(jīng)經(jīng)過10ms//把時鐘Timerka歸零，同時改變電動機轉(zhuǎn)變方向鍵盤掃描程序：kb=1;if(kb==0){Timerkb++;if(Timerkb>=200){Timerkb=0;if(HPWM==1000)HPWM=1000;elseHPWM=HPWM+50;}}//當按鍵按下時kb為0//延時消抖，每1msTimekb加1//當Timekb為200時說明已經(jīng)經(jīng)過10ms//把時鐘Timerkb歸零，高電平時長增加kc=1;if(kc==0){Timerkc++;if(Timerkc>=500){Timerkc=0;if(HPWM==0)HPWM=0;elseHPWM=HPWM-50; }}}//當按鍵按下時kc為0//延時消抖，每1msTimekc加1//當Timekc為200時說明已經(jīng)經(jīng)過10ms//把時鐘Timerkc歸零，高電平時長減少main(){PWM_init();while(1){if(Turn){MA=output;MB=0;}else{MB=output;MA=0;}}}//對脈沖信號進行初始化//判斷標志位Turn//如果Turn為1則把脈沖信號送入MA端，MB為低電平；//如果Turn為0則把脈沖信號送入MB端，MA為低電平；ABCIAIBIC

定子內(nèi)圓周均勻分布著六個磁極，磁極上有勵磁繞組，每兩個相對的繞組組成一相。采用Y連接，轉(zhuǎn)子有四個齒。定子轉(zhuǎn)子三相步進電機的組成三、步進電機的驅(qū)動步進電機工作原理：

由于磁力線總是要通過磁阻最小的路徑閉合，因此會在磁力線扭曲時產(chǎn)生切向力，而形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。BCIAIBIC1.三相單三拍CA'BB'C'A3412

A相繞組通電，B、C相不通電。氣隙產(chǎn)生以A-A為軸線的磁場，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，故電動機轉(zhuǎn)子受到一個反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，在此轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置：1、3齒與A、A′極對齊。“三相”指三相步進電機；“單”指每次只能一相繞組通電；“三拍”指通電三次完成一個通電循環(huán)。CA'BB'C'A3412

同理，B相通電時，轉(zhuǎn)子會轉(zhuǎn)過30角，2、4齒和B、B′

磁極軸線對齊；當C相通電時，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過30角，1、3齒和C′、C磁極軸線對齊。1C'342CA'BB'A

這種工作方式下，三個繞組依次通電一次為一個循環(huán)周期，一個循環(huán)周期包括三個工作脈沖，所以稱為三相單三拍工作方式。

按ABCA……的順序給三相繞組輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動起來。每一拍轉(zhuǎn)過30°(步距角)，每個通電循環(huán)周期(3拍)磁場在空間旋轉(zhuǎn)了360°而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90°(一個齒距角)。2.三相六拍按AABBBCC

CA的順序給三相繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制特性。CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412

A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒與A、A'對齊。

A、B相同時通電，A、A'磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15，到達左圖所示位置。CA'BB'C'A3412

B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒與B、B′對齊,又轉(zhuǎn)過15。3412CA'BB'C'AB、C相同時通電，C'、C

磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過15。三相反應(yīng)式步進電動機的一個通電循環(huán)周期如下：AABBBCC

CA，每個循環(huán)周期分為六拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15（步距角），一個通電循環(huán)周期(6拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90(齒距角)。與單三拍相比，六拍驅(qū)動方式的步進角更小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。3.三相雙三拍按ABBCCA的順序給三相繞組輪流通電。每拍有兩相繞組同時通電。AB通電CA'BB'C'A3412BC通電3412CA'BB'C'ACA通電CA'BB'C'A3412與單三拍方式相似，雙三拍驅(qū)動時每個通電循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30(步距角)，一個通電循環(huán)周期(3拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90(齒距角)。

從以上對步進電機三種驅(qū)動方式的分析可得步距角計算公式：—步距角Zr

—轉(zhuǎn)子齒數(shù)m—每個通電循環(huán)周期的拍數(shù)步進電機的驅(qū)動四線兩相電機：L298電機驅(qū)動芯片L298是一款單片集成的高電壓、高電流、雙路全橋式電機驅(qū)動，設(shè)計用于連接標準TTL邏輯電平，驅(qū)動電感負載（諸如繼電器、線圈、DC和步進電機）。L298提供兩個使能輸入端，可以在不依賴于輸入信號的情況下，使能或禁用L298器件。

管腳管腳號作用ENA6芯片使能端ENB11芯片使能端GND8接地VCC9數(shù)字電源VS4驅(qū)動電源管腳管腳號作用IN15OUT1輸出控制37OUT2輸出控制IN310OUT3輸出控制IN412OUT4輸出控制OUT12電機驅(qū)動端OUT23電機驅(qū)動端OUT313電機驅(qū)動端OUT414電機驅(qū)動端SENSEA1感應(yīng)電流輸入SENSEB15感應(yīng)電流輸入程序設(shè)計#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintbitturn;ucharphase;//角度轉(zhuǎn)換標志//角度轉(zhuǎn)變序號voidmain(){IT0=1;EX0=1;EA=1;P2=1;//外部中斷下降沿有效//外部中斷0有效//使能全局中斷//使能全局中斷while(1){ if(turn==1) { turn=0; if(++phase==8) phase=0; switch(phase) { case0:P2=0x01;break; case1:P2=0x03;break; case2:P2=0x02;break; case3:P2=0x06;break; case4:P2=0x04;break; case5:P2=0x0c;break; case6