单片机项目实践教程刘燎原-项目八电机模块ppt课件

1、 微控制器系统设计与运用江苏建筑职业技术学院 刘燎原 直流电机步进电机电机模块PROTEUS仿真PROTEUS仿真 情境六 电机 工程一 步进电机1 -学习步进电机在工业控制系统中，通常要控制机械部件的平移和转动，这些机械部件的驱动大部分都采用交流电机、直流电机、步进电机。在这三种电机中，步进电机最适宜数字控制，因此在数控机床、家用电器、精细仪器中得到广泛运用。一、概述普通电机直流电机都是延续运转的，而步进电机却是一步一步地转动，故称之为步进电机。每当步进电机的驱动器接纳到一个驱动脉冲后，步进电机将会按照设定的方向转动一个固定的角度。所以说步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。可以经过

2、控制脉冲个数来控制角位移量，从而到达准确定位的目的；可以经过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达调速的目的。因此在需求准确定位或调速控制时均可思索运用步进电机。步进电机的这些特性非常适宜单片机控制，控制信号由单片机产生，步进电机那么根据控制信号来动作。二、步进电机的任务原理步进电动机构造：由转子转子铁芯、永磁体、转轴、滚珠轴承，定子绕组、定子铁芯，前后端盖等组成。步进电机按相数线圈个数分为单相、双相、多相，以3相为例。定子的通电方式 称为励磁方式。1. 1相励磁方式A相通电； B相通电； C相通电；当脉冲一个一个发来时，假设按A-B-C-A.的顺序通电，那么电机转子便按逆时针转动，

3、这种通电方式成为1相励磁方式。假设按A-C-BA.的顺序通电，那么电机转子便按逆时针转动2. 2相励磁方式 顺时针轮回 ABBCCAAB 逆时针轮回 BAACCBBA3. 1-2相励磁方式当脉冲一个一个发来时，假设按A-A、B-B- B、C-C- C、A-.的顺序通电，那么电机转子便按顺时针转动，这种通电方式成为1-2相励磁方式。顺时针轮回 AABBBCCCAA逆时针轮回 AACCCBBBAA三. 步进电动机主要参数1.步进电机的相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有两相、三相、五相步进电机。2.拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数，用m表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数。3.步距角

4、：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。4.电压：5VDC,12VDC5.减速比：减速电机。内部转子/外部转轴 例如减速比为1/64，是指内部转子转64圈，外部转1圈。例如上图为28BYJ48型5线四相八拍步进电机5线四相八拍，相序表如下： P1.3210拍数 DCBA脉冲 对应值 1 0001 01 2 0011 03 3 0010 02 4 0110 06 5 0100 04 6 1100 C0 7 1000 80 8 1001 90 5线：5根线，1根红色为电源线，其他4根分别为A.B.C.D，和单片机的I/O口相连每给一个脉冲，电机内部的转子转一个角度步距角5.625，当给8个脉冲，

5、电机内部转子转一齿距8*5.625=45。 假设内部转子要转一圈，需求转360/45=8个齿距。正转反转unsigned char code zz=0 x01,0 x03,0 x02,0 x06,0 x04,0 xc0,0 x80,0 x90;unsigned char code fz=0 x90,0 x80,0 xc0,0 x04,0 x06,0 x02,0 x03,0 x01;. for(i=0;i8;i+) for(j=0;j8;j+) P1=zzj;delay(); 内部转子转1圈四、步进电机的驱动步进驱动器：是一种能使步进电机运转的功率放大器，能把控制器发来的脉冲信号转化为步进电机的

6、角位移，电机的转速与脉冲频率成正比，所以控制脉冲频率可以准确调速，控制脉冲数就可以准确定位。ULN2003：反相驱动芯片，高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高大于1000、任务电压高大于50V 、温度范围宽、带负载才干强输出电流大于500mA等特点,顺应于各类要求高速大功率驱动的系统。主要用于如下领域：伺服电机;步进电机;电磁阀;可控照明灯。 二极管起断电后放电维护作用例：经过按键，控制电机的正转、反转、停顿 微控制器系统设计与运用徐州建筑职业技术学院 刘燎原 复习1.电脉冲转化为角位移2.几个名词 相数 拍数 励磁方式 步距角3.驱动：ULN20034.正反转：送脉冲的顺序 角

7、度：送脉冲个数 速度：送脉冲的频率 8.2 直流电机一、简介在直流电机的两电刷端加上直流电压，将电能输入电枢，机械能就从电机轴上输出，拖动消费机械，将电能转换成机械能而成为电动机。直流电机主要由定子主磁极、换向极、机座、电刷安装、转子电枢铁心、电枢绕组、换向器、两部分组成。定子的作用是产生磁场，转子在定子磁场作用下得到转矩而旋转起来。直流电机的转速由电枢即转子线圈电压决议。电枢电压越高，电动机转速就越快；电枢电压为0V时，直流电机就停转。改动电枢电压的极性，电机就反转。因此改动电枢电压的大小和极性可以改动直流电机的转速和转向。二、直流电机调速直流电机的转速由电枢即转子线圈电压决议，经过调整电枢

8、电压来实现调速的。直流电压，5V，如何改动？改动平均电压值。让电压一段时间5V，一段时间0V，得到不同的平均电压。1.PWM波PWM，Pulse Width Modulation的缩写，是指脉冲宽度调制。如何产生脉冲宽度可调的波形呢？按一个固定的频率来接通和断开电源，把直流电压变成电压脉冲序列，根据需求改动一个周期内“接通和“断开时间的长短，实现控制电压脉冲宽度。2.直流电机的PWM调速把PWM信号加到直流电机上经过改动一个周期内“接通和“断开时间来改动PWM脉宽，改动直流电机电枢上电压的“占空比，从而到达改动平均电压大小的目的，最终控制了电动机的转速。只需按一定规律，改动通、断电的时间，即可

9、让电机转速得到控制。设占空比为D，设电机一直接通电源时，电机转速最大为Vmax, ，那么电机的平均速度为 Va=Vmax*D式中D=t1T占空比，t1为接通时间，T为一个周期。当我们改动占空比D=t1T时，就可以得到不同的电机平均速度，从而到达调速的目的。三、直流电机驱动直流电机的驱动主要完成直流电机的方向控制以及I/O端口的驱动，直流电机的转子转动方向可由直流电机上所加电压的极性来控制。1.H桥控制电路可运用于步进电机、交流电机及直流电机等的驱动。它的外形酷似字母H要使电机运转，必需导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流能够会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向

10、.当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经 Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动电机周围的箭头指示为顺时针方向。另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动电机周围的箭头表示为逆时针方向。2. L298驱动芯片L298是双H桥高电压大电流功率集成电路，可用来驱动继电器、线圈、直流电动机步进电动机等电感性负载。它的驱动电压可达46V，直流电流总和可达4A，其内部具有

11、2个完全一样的PWM功率放大回路。管脚：OUT1、OUT2、OUT3、OUT4引脚是L298的输出端，这4个引脚之间可以接2个直流电机.IN1、IN2、IN3、IN4引脚经过置高电平和低电平组合实现两个电机的正反转.ENA、ENB为使能端，高电平有效，分别为 IN1和IN2、IN3和IN4的使能端，该端口普通和单片机软件产生的PWM波输出端相连，实现电机的调速。VSS为芯片电源，VS为电机电源SENA、SENB是电流取样电阻工程要求：设计一个小车的控制器，可以实现小车的加速、减速、正转、反转功能。几个阐明问题：1.独立按键程序 并列构造2.PWM波如何产生？方波？(1)利用定时器来产生？根据PWM波的周期及占空比变化快慢来确定定时器定一次的时间。 假定PWM信号的周期T=1ms,f=1khz。要求每按一次按键，占空比以10%比例递增减。那么把整个周期10等份，1等分为100us。所以利用定时器的定时时间设定为100us，对此定时时间进展统计个数，计满10个，即1个周期。TH0=(65536-100)/256;TL0=(65536-100)%256;利用i存放100us个数，i+(2). 经过修正高电平的值修正占空比 以100us为根本单位，假设设定高电平的初始值位为2个单位继续时间200u