第十二節(jié)單片機驅動電動機

1、單片機驅動電動機單片機驅動電動機n共發(fā)射極三極管開關電路n電動機驅動原理n電動機驅動電路及程序設計n步進電機驅動原理n步進電機驅動電路及程序設計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)射極開路的開關三極管電路，作電流驅動：負載負載NPNPNP二、電動機驅動原理電動機是電流驅動的元件，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

2、動機輸入等于脈沖信號平均值的直流信號。n電動機驅動電路及程序設計驅動電動機單向轉動：驅動電動機雙向轉動：ACBDA B C D作用0 1 0 1正向旋轉1 0 1 0反向旋轉1 1 0 0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口對電動機的驅動能力。AB在這個電路圖中，當A=1、B=0，電動機正向轉動；當A=0、B=1，電動機逆向轉動，當A=0、B=0，電動機停轉。#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit MA=P20;sbit MB=P21;sbit ka=P10

3、;sbit kb=P11;sbit kc=P12;bit output, Turn;uint WIDTH, HPWM, PWM, Timerka, Timerkb, Timerkc;程序設計：/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void PWM_init( ) TMOD=0 x21; EA=1; ET0=1; TR0=1; TH0=-(1000/256); TL0=-(1

4、000%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：void PWM_init( ) TMOD=0 x22; 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void keyscan( ) ka=1; if(k

5、a=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; else HPWM=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

6、，高電平時長增加 kc=1; if(kc=0) Timerkc+; if(Timerkc=500) Timerkc=0; if(HPWM=0) HPWM=0; else HPWM=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

7、Turn為0則把脈沖信號送入MB端，MA為低電平；A AB BC CI IA AI IB BI IC C 定子內(nèi)定子內(nèi)圓周圓周均勻分布著六個均勻分布著六個磁極，磁極上有磁極，磁極上有勵磁繞組，每兩勵磁繞組，每兩個相對的繞組組個相對的繞組組成一相。采用成一相。采用Y Y連連接，轉子有四個接，轉子有四個齒。齒。定子定子轉子轉子 三相步進電機的組成三、步進電機的驅動三、步進電機的驅動 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，而形成磁阻轉矩，此會在磁力線扭曲時產(chǎn)生切向力，而形成磁阻轉矩，使轉子轉動。使轉子轉動

8、。B BC CI IA AI IB BI IC CC CA A B BB B C C A A3 34 41 12 2 A A相繞組通電，相繞組通電，B B、C C相相不通電。氣隙產(chǎn)生以不通電。氣隙產(chǎn)生以A-AA-A為軸線為軸線的磁場，而磁力線總是力圖從的磁場，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，故電動磁阻最小的路徑通過，故電動機轉子受到一個反應轉矩，在機轉子受到一個反應轉矩，在此轉矩的作用下，轉子必然轉此轉矩的作用下，轉子必然轉到左圖所示位置：到左圖所示位置：1 1、3 3齒與齒與A A、AA極對齊。極對齊。C CA A B BB B C C A A3 34 41 12 2同理，同理，B B

9、相通電時，轉子會轉過相通電時，轉子會轉過3030 角，角，2 2、4 4齒和齒和B B、B B 磁極軸線對齊；當磁極軸線對齊；當C C相通電時，轉子相通電時，轉子再轉過再轉過3030 角，角，1 1、3 3齒和齒和C C 、C C磁極軸線對齊。磁極軸線對齊。1 1C C 3 34 42 2C CA A B BB B A A這種工作方式下，三個繞組依次通電一次為這種工作方式下，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，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。所以稱為三相單三拍工作方式。 按按A AB B C C A A 的順序給三相的順序給

10、三相繞組輪流通電，轉子便一步一步轉動起來。每一繞組輪流通電，轉子便一步一步轉動起來。每一拍轉過拍轉過3030( (步距角步距角) )，每個通電循環(huán)周期，每個通電循環(huán)周期( (3 3拍拍) )磁磁場在空間旋轉了場在空間旋轉了360360而轉子而轉子轉過轉過9090( (一個齒距一個齒距角角) )。 按按A AAB AB B B BC BC C C CA CA的順序給三相的順序給三相繞組輪流通電。繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制這種方式可以獲得更精確的控制特性。特性。C CA A B BB B C C A A3 34 41 12 2C CA A B BB B C A A3 34 41 1

11、2 2 A A相通電，相通電，轉子轉子1 1、3 3齒與齒與A A、A A 對齊。對齊。 A A、B B相同時通電，相同時通電，A A、A A 磁極拉住磁極拉住1 1、3 3齒，齒，B B、B B 磁極拉住磁極拉住2 2、4 4齒，齒，轉子轉轉子轉過過1515 ，到達左圖到達左圖所示位置。所示位置。C CA A B BB B C C A A3 34 41 12 2 B B 相通電，相通電，轉子轉子2 2、4 4齒與齒與B B、B B 對齊對齊, ,又轉又轉過過1515 。3 34 41 12 2C CA A B BB B C C A A B B、C C相同時通電，相同時通電，C C 、C C

12、磁極拉住磁極拉住1 1、3 3齒，齒，B B、B B 磁極拉住磁極拉住2 2、4 4齒，轉子再轉齒，轉子再轉過過1515 。 三相反應式步進電動機的一個通電循環(huán)周三相反應式步進電動機的一個通電循環(huán)周期如下：期如下：A AAB AB B B BC BC C C CA CA，每個循每個循環(huán)周期分為六拍。每拍轉子轉過環(huán)周期分為六拍。每拍轉子轉過1515 （步距角），（步距角），一一個通電循環(huán)周期個通電循環(huán)周期( (6 6拍拍) )轉子轉過轉子轉過9090 ( (齒距角齒距角) )。 與單三拍相比，六拍驅動方式的步進角更與單三拍相比，六拍驅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。小，更適

13、用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。 按按AB AB BCBC CACA的順序給三相繞組輪流通的順序給三相繞組輪流通電。每拍有兩相繞組同時通電電。每拍有兩相繞組同時通電。ABAB通電通電C CA A B BB B C C A A3 34 41 12 2BCBC通電通電3 34 41 12 2C CA A B BB B C C A ACACA通電通電C CA A B BB B C C A A3 34 41 12 2 與單三拍方式相似，雙三拍驅動時每個通與單三拍方式相似，雙三拍驅動時每個通電電循循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉子轉過環(huán)周期也分為三拍。每拍轉子轉過3030 ( (步距角步距角) )，一一個通電循

14、環(huán)周期個通電循環(huán)周期( (3 3拍拍) )轉子轉過轉子轉過9090 ( (齒距角齒距角) )。 從以上對步進電機三種驅動方式的分析可從以上對步進電機三種驅動方式的分析可得步距角計算公式：得步距角計算公式：mZr360 步距角步距角Z Zr r 轉子齒數(shù)轉子齒數(shù)m m 每個通電循環(huán)周期的拍數(shù)每個通電循環(huán)周期的拍數(shù)n步進電機的驅動四線兩相電機：nL298電機驅動芯片L298是一款單片集成的高電壓、高電流、雙路全橋式電機驅動，設計用于連接標準TTL邏輯電平，驅動電感負載（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

15、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電機驅動端OUT23電機驅動端OUT313電機驅動端OUT414電機驅動端SENSEA1感應電流輸入SENSEB15感應電流輸入n程序設計#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intbit turn;uchar phase;/角度轉換標志/角度轉變序號void main() 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) case 0: P2=0 x01;break; case 1: P2=0 x03;break; case 2: P2=0 x02;break; case 3: P2=0 x06;break; case 4: P2=0