基于51单片机控制直流电机的设计.pdf

《基于51单片机控制直流电机的设计》 在电子工程和自动化领域，51单片机因其简单易用和广泛应用而备受青睐。本设计主要讲述了如何利用51单片机来实现对直流电机的精确控制，包括启动、停止、转向和调速等功能。 直流电机的运行原理是通过施加直流电压使其旋转，而改变电压的极性可以改变电机的旋转方向。为了实现速度的调节，可以利用脉宽调制（PWM）技术，即通过改变施加在电机上的脉冲信号的占空比来调整电机的平均转速。占空比是指在一个周期内高电平持续时间与整个周期的比例，增大占空比可以使电机转速加快，反之则减慢。 在这个设计中，51单片机通过控制P2口的引脚来输出PWM信号，进而控制电机的转动。程序的关键在于如何调整定时器的初值以改变占空比。51单片机的定时器工作在方式1时，可以作为16位计数器使用，通过重装初值来改变定时器溢出的时间，从而调整PWM的周期和占空比。 具体实现过程中，定义了多个sbit变量，如PW1和PW2控制电机的正反转，accelerate、stop、left和right分别对应调速、停止、左转和右转的按键。程序中通过不断扫描这些按键的状态，根据用户输入来改变电机的工作模式。 例如，当按下左转键时，程序设置PW1为1，PW2为0，电机逆时针转动；按下右转键，设置PW1为0，PW2为1，电机顺时针转动；按下停止键，两个引脚都设置为1，电机停止转动。调速功能则是通过改变定时器的装载初值a，进而改变定时器溢出频率，以调整PWM的占空比。 此外，设计中还包含了过流保护，使用了二极管来防止电流过大对电路造成损害。电机驱动电流较大，因此通常需要用到三极管来放大电流，确保电机正常运转。 在程序的初始化部分，TMOD寄存器设置为0x01，将定时器0配置为工作在方式1，TH0和TL0装载初值，以设定定时器的工作周期。同时，开启定时器0中断（ET0=1）和全局中断（EA=1），并关闭定时器0（TR0=0），以准备在需要时启动电机。 在主循环中，不断地调用keyscan()函数进行键盘扫描，以便实时响应用户的操作。当检测到停止键被按下时，关闭定时器0以停止电机转动；若检测到左转或右转键被按下，相应设置转向标志，并开启定时器0。 在中断服务子程序timer0()中，根据flag标志交替输出高低电平，控制电机的转动。当flag为1时，电机停转；否则，根据dflag的值决定电机的转向，并重新装载初值以调整占空比。 这个设计不仅展示了51单片机在直流电机控制上的应用，还体现了基本的中断处理和PWM控制技巧，对于理解和实践微控制器控制电机有着重要的参考价值。虽然51单片机在实现PWM输出上相对复杂，但通过巧妙的编程和硬件设计，仍然能够实现高效且灵活的电机控制。相比之下，AVR单片机在PWM输出上有更简便的内置功能，展现了不同单片机的特性与优势。