第六章-单片机控制-3-控制电机
单片机控制电机的方式
单片机控制电机的方式单片机作为嵌入式系统的核心，广泛应用于各种控制领域。
其中，单片机控制电机是一个重要的应用领域。
本文将介绍单片机控制电机的方式，包括直流电机、步进电机、伺服电机三个方面。
一、直流电机控制1.1 单极性控制单极性控制是最简单的直流电机控制方式，它的电源和直流电机连接在一起，通过改变电源正负极之间的电压大小和方向来改变直流电机的转速和转向。
1.2 双极性控制双极性控制是一种更加高级的直流电机控制方式，它可以使直流电机实现正反转和调速。
1.3 PWM控制PWM控制是一种数字控制方式，它可以调节电源电压的有效值，从而改变直流电机的转速和转向。
PWM控制的理论基础是调制原理，通过改变PWM波的占空比来改变电机的输出功率，从而实现电机的调速和正反转。
二、步进电机控制步进电机是一种特殊的电机，它的转动是以步进的形式进行的，每一步的功率相等，稳定性和精度较高，被广泛应用于各种需要精密控制的领域。
步进电机的控制方式有以下几种：2.1 单相双极控制单相双极控制是最简单的步进电机控制方式，它可以使步进电机实现一定程度的正反转和调速，但是功率低，精度不高，适用于一些比较简单的应用场合。
2.2 双相驱动控制双相驱动控制是一种更加高级的步进电机控制方式，它分为单向驱动和双向驱动。
双向驱动比单向驱动更加灵活，可以实现更加复杂的控制功能。
2.3 微步驱动控制微步驱动控制是一种针对步进电机控制的高级技术，通过改变步进电机的每一步数来实现更加精确的控制。
目前，微步驱动控制已经被广泛应用于各种需要高精度控制的领域。
三、伺服电机控制伺服电机是一种在工业自动化中经常使用的电机，它具有速度反馈、位置反馈和转矩反馈等功能，可以实现高效、高精度的控制。
伺服电机的控制方式有以下几种：3.1 位置控制位置控制是一种使用最为广泛的伺服电机控制方式，它通过电机位置传感器反馈电机当前位置信息，从而实现定位和精确位置控制。
3.2 速度控制速度控制是伺服电机的另一种重要控制方式，它通过电机速度传感器反馈电机当前速度信息，从而实现高效的速度控制。
单片机电机控制技术
1-9所示，1 相励磁、2相励磁和1-2相励磁方式如表9-2所示。
图1-9 单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形图
• 1.2.4 磁法实现电机的正转控制。
•
单片机的I/O口驱动电流较小，一般无法直接驱动步进电机，
图1-10采用ULN2003作为步进电机的驱动芯片，ULN2003工作电压
•
在4相电机中，第1种方式称单四拍工作方式，第2种方式称双
四拍工作方式，第3种方式称八拍工作方式。
•
单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八
拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作
方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。
•
单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形如图
目前较为常用的步进电机包括永磁式步进电机（PM）、反应
式步进电机（VR）、混合式步进电机（HB）等。
• 1.2.2 步进电机工作基本原理
•
4相步进电机工作原理如图1-8所示。
图1-8 4相步进电机工作原理图
• 1.2.3 步进电机驱动方式
•
驱动步进电机是把根据电磁感应原理使发电机转子形成旋转
磁场的过程，也称为励磁。
单片机原理及应用技术
• 1.1 直流电机
• 1.1.1 什么是直流电机
•
直流电机是把直流电转换为机械能的装置。直流电机的实物
图及电路符号如图1-1所示。
图1-1 直流电机的实物图及符号
• 1.1.2 直流电机的单向控制
•
直流电机的单向控制较为简单，可以通过开关的通断来接通
和断开直流电源，实现电机的启动与停止控制，开关控制直流电
压的极性可以实现切换。通常采用H桥电路进行控制。H桥控制的
单片机控制直流电机
引言单片机控制直流电机是一种常见且重要的应用，它在自动化控制系统、工业生产线、机械运动控制等领域广泛应用。
在前文中，我们已经介绍了单片机控制直流电机的基本原理和基本电路。
本文将进一步展开，讨论一些在单片机控制直流电机中常见的高级功能和应用场景。
概述1.电机速度控制2.电机方向控制3.编码器反馈控制4.PWM控制技术5.电机保护功能电机速度控制1.电机转速测量方法：介绍了常见的电机转速测量方法，如使用光电编码器或反电动势法测量电机转速。
2.闭环控制：介绍了闭环控制的概念和原理，以及如何使用单片机作为控制器实现电机转速闭环控制。
3.PID控制算法：详细介绍了PID控制算法的原理和常见的参数调节方法，以及如何应用在电机转速控制中。
4.速度曲线控制：讨论了如何通过改变电机的输入信号以实现不同的速度曲线控制，如匀速、加减速等。
电机方向控制1.H桥驱动电路：介绍了常见的H桥驱动电路，如全桥和半桥驱动电路，并讨论了不同驱动方式的特点和适用场景。
2.单片机控制H桥：详细介绍了如何使用单片机来控制H桥电路，实现电机的正反转控制。
3.脉冲宽度调制（PWM）控制：讨论了如何使用PWM信号来控制H桥电路，实现精确的电机速度和方向控制。
4.方向切换保护：介绍了如何在电机方向切换过程中避免电机损坏和电源过载的方法。
编码器反馈控制1.增量式编码器：介绍了增量式编码器的原理和工作方式，并讨论了如何使用编码器来实现准确的位置和速度反馈控制。
2.单片机读取编码器信号：详细介绍了如何使用单片机来读取编码器信号，并进行相关的位置和速度计算。
3.闭环位置控制：讨论了如何使用编码器反馈实现闭环位置控制，以达到精确位置控制的目的。
PWM控制技术1.PWM原理简介：介绍了PWM控制技术的原理和工作方式，以及在电机控制中的应用。
2.单片机PWM信号：详细讨论了如何使用单片机来PWM信号，并通过改变占空比实现电机速度和方向的控制。
3.PWM频率和分辨率的选择：讨论了选择适当的PWM频率和分辨率的重要性，以及如何通过参数调节来优化PWM控制效果。
单片机电机控制
单片机电机控制引言：单片机作为一种集成电路芯片，广泛应用于各个领域，尤其在电机控制方面发挥着重要作用。
本文将介绍单片机在电机控制中的应用及相关知识，以及常见的控制方法和技术。
一、单片机在电机控制中的应用单片机在电机控制中的应用广泛，包括直流电机控制、步进电机控制、交流电机控制等。
通过单片机的控制，可以实现电机的启停、速度调节、方向控制等功能。
1. 直流电机控制：直流电机是一种常见的电机类型，广泛应用于各个领域。
单片机可以通过PWM信号控制直流电机的转速和方向。
通过改变PWM信号的占空比，可以控制直流电机的速度，通过改变PWM信号的正负脉冲，可以控制直流电机的正转和反转。
2. 步进电机控制：步进电机是一种精密控制的电机，常用于需要准确定位的应用中。
单片机可以通过控制步进电机驱动器的信号，实现步进电机的精确控制。
通过改变驱动器信号的频率和脉冲数，可以控制步进电机的转速和步距。
3. 交流电机控制：交流电机是一种常见的电机类型，广泛应用于各个领域。
单片机可以通过外部电路和传感器，获取交流电机的相关信号，从而实现对交流电机的控制。
常见的控制方法包括矢量控制、电流控制和速度控制等。
二、电机控制的常见方法和技术在单片机电机控制中，常见的方法和技术有PWM调速、PID控制、闭环控制等。
1. PWM调速：PWM调速是一种通过改变PWM信号的占空比来调节电机转速的方法。
通过改变占空比，可以改变电机的平均电压和平均功率，从而实现电机的调速功能。
PWM调速具有调速范围广、控制精度高的优点，在电机控制中被广泛应用。
2. PID控制：PID控制是一种比例、积分和微分控制的方法，常用于对电机速度和位置的控制。
通过测量电机的反馈信号和设定值，PID控制可以根据误差的大小来调整控制器的输出，从而实现电机的精确控制。
3. 闭环控制：闭环控制是一种通过反馈信号来调节电机控制器输出的方法。
通过测量电机的反馈信号，可以实时调整控制器的输出，从而实现对电机的精确控制。
单片机课程设计-单片机控制步进电机
单片机课程设计-单片机控制步进电机单片机课程设计单片机控制步进电机一、引言在现代自动化控制领域，步进电机以其精确的定位和可控的转动角度，成为了众多应用场景中的关键组件。
而单片机作为一种灵活、高效的控制核心，能够实现对步进电机的精确控制，为各种系统提供了可靠的动力支持。
本次课程设计旨在深入研究如何利用单片机来有效地控制步进电机，实现特定的运动需求。
二、步进电机的工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制电机。
它由定子和转子组成，定子上有若干个磁极，磁极上绕有绕组。
当给绕组依次通电时，定子会产生磁场，吸引转子转动一定的角度。
通过控制通电的顺序和脉冲数量，可以精确地控制电机的转动角度和速度。
三、单片机控制步进电机的硬件设计（一）单片机的选择在本次设计中，我们选用了常见的_____单片机。
它具有丰富的引脚资源、较高的运算速度和稳定的性能，能够满足控制步进电机的需求。
（二）驱动电路为了驱动步进电机，需要使用专门的驱动芯片或驱动电路。
常见的驱动方式有全桥驱动和双全桥驱动。
我们采用了_____驱动芯片，通过单片机的引脚输出控制信号来控制驱动芯片的工作状态，从而实现对步进电机的驱动。
（三）接口电路将单片机的引脚与驱动电路进行连接，需要设计合理的接口电路。
接口电路要考虑信号的电平匹配、抗干扰等因素，以确保控制信号的稳定传输。
四、单片机控制步进电机的软件设计（一）控制算法在软件设计中，关键是确定控制步进电机的算法。
常见的控制算法有脉冲分配法和步距角细分法。
脉冲分配法是根据电机的相数和通电顺序，按照一定的时间间隔依次输出控制脉冲。
步距角细分法则是通过在相邻的两个通电状态之间插入中间状态，来减小步距角，提高电机的转动精度。
（二）程序流程首先，需要对单片机进行初始化设置，包括引脚配置、定时器设置等。
然后，根据用户的输入或预设的运动模式，计算出需要输出的脉冲数量和频率。
通过定时器中断来产生控制脉冲，并按照预定的顺序输出到驱动电路。
单片机控制步进电机原理
单片机控制步进电机原理1.步进电机的工作原理：步进电机是一种可以通过电脉冲控制转动的电机。
它由定子和转子组成，定子上包含两个或多个电磁线圈，转子上则有若干个磁极。
当电流通过定子线圈时，会在电磁线圈周围产生磁场，这个磁场会与转子上的磁极相互作用，从而使转子发生运动。
2.单片机的工作原理：单片机是一种集成电路，具有微处理器的功能。
它能够执行预先编程好的指令集，通过控制输入输出口、时钟等来与外部设备进行交互，并实现各种控制功能。
3.单片机控制步进电机的原理：单片机通过输出脉冲来控制步进电机的转动。
具体原理如下：3.1电流控制：步进电机的线圈需要传输一定的电流才能发生磁场，从而使转子运动。
单片机通过控制电流驱动电路，可以控制步进电机的电流大小和方向。
常用的电流驱动电路包括恒流驱动和恒压驱动两种。
3.2相序控制：步进电机的转子上有若干个磁极，定子上有若干个线圈。
通过改变线圈的电流方向和大小，可以改变和转子磁极的相互作用，从而使转子以一定的步进角度转动。
单片机可以通过输出信号控制线圈的开关，实现相序的控制。
常用的相序控制方法有全步进控制和半步进控制两种。
全步进控制是指每个电流线圈都只有两种状态：通电和断电。
通过改变线圈的通电组合，可以控制步进电机的转动方向和步进角度。
半步进控制是指每个电流线圈可以有更多的状态，通电组合包括正流、反流和断电三种。
通过改变线圈的通电组合，可以控制步进电机的转动方式，使其能够实现更小的步进角度。
单片机可以根据需要选择相应的控制方式，将相应的控制信号输出给步进电机，从而实现步进电机的转动控制。
4.单片机控制步进电机的具体步骤：4.1初始化：设置单片机的工作模式、时钟和引脚功能等。
4.2设置相序和电流：根据步进电机的类型和要求，设置相应的相序和电流。
常用的方法是通过编写相序表格，并将其存储到单片机内部的存储器中。
4.3通过输出脉冲生成程序：编写控制程序，在程序中定义脉冲个数、频率和方向等参数，并生成相应的输出信号。
电动机的单片机控制
电动机的单片机控制电动机调速系统可分成三大部分。
即控制、驱动、反馈。
一、单片机在电动机控制中主要作用1、PWM口广泛地应用在直流电动机控制中，它一经初始化设定后自动发出PWM控制信号，CPU只是在需要调整参数时才介入。
2、新型单片机的捕捉功能在电动机控制中用于测频。
它相当于老式单片机中用计数器与外中断联合测频功能。
3、电动机是一个电磁干扰源，除了采用必要的隔离、屏蔽和电路板合理布线等措施外，看门狗的功能就会显得格外重要。
看门狗在工作时不断地监视程序运行的情况。
一旦程序“跑飞”，会立刻使单片机复位。
4、功率集成电路是电力电子技术与微电子技术相结合的产物。
它将半导体功率器件与驱动电路、逻辑控制电路、检测与诊断电路、保护电路集成在一块芯片上，使功率器件含有某种智能功能。
二、机电传动系统的动力学基础1、反抗转矩的特点是：转矩的方向总是与转速的方问相反。
当运功方向改变时．转矩的方向也改变．它总是阻碍运动进行。
因摩擦和非弹性体的压缩、拉伸、扭转等作用所产生的负载转矩都属于反抗转矩。
例如．机床加工过程中所产个的负载转矩就是反抗转矩。
2、位能转矩则不同．位能转矩的作用方向恒定不变。
与运动方向无关。
它是由物体的重力和弹性体的压缩、拉伸、扭转等作用所产生的负载转矩。
位能转矩在某方向阻碍运动，在相反方向却促进运动。
起重机起吊重物时，由于重力的作用方向总是指向地心的．所以它产生的负载转矩永远作用在使重物下降的方向。
3、电力拖动系统的稳定运行有两种含义：第一是应能以一定的速度匀速运转；第二是系统受到某种外部干扰(如电压波动、负载转矩波动等)使转速稍有变化时，应保证干扰消除后仍能以原来的转速运行。
要做到第一点。
就必须使电动机的电磁转矩与负载转矩大小相等，方向相反，相互平衡。
这就意味着电动机的机械特性曲线与工作机械的特性曲线有—个交点。
但是，有交点只是保证系统稳定的必要条件，它的充分条件是这个交点必须是稳定的平衡点。
电力拖动系统稳定运行的必要充分条件是：①、电动机与工作机械的机械特性曲线要有一个交点。
单片机控制步进电机的原理
单片机控制步进电机的原理
单片机控制步进电机是通过对步进电机的相序进行控制，从而实现不同的转动效果。
步进电机通常由定子和转子组成，定子上的绕组接通不同的电流即可实现不同的步进角度。
在单片机控制步进电机过程中，首先需要电源为步进电机提供工作电压。
然后，通过单片机的输出引脚来控制步进电机驱动器的相序，驱动器根据接收到的相序信号，将不同的电流通入步进电机的不同相序绕组，从而引起转子的步进运动。
单片机通常会配置一个时序驱动器，用来产生相序信号。
时序驱动器内部会保存一个相序表，包含所有可能的相序组合。
单片机通过改变时序驱动器的输入信号，来改变驱动器输出的相序信号，从而实现对步进电机的控制。
在实际应用中，单片机一般使用脉冲信号来驱动步进电机。
每个脉冲信号会引起步进电机转动一个固定的角度，这个角度取决于步进电机的结构特性，如步距角等。
通过改变脉冲信号的频率和相序，可以控制步进电机的转速和转向。
例如，正转时，依次给出相序A、B、C、D；反转时，依次给出相序D、C、B、A。
这样，单片机通过控制相序信
号的变化，就能控制步进电机的运动模式。
除此之外，单片机还可以结合其他传感器信息来实现更复杂的步进电机控制。
例如，通过接收光电传感器的信号，可以实现步进电机在指定位置停止；通过接收陀螺仪的信号，可以实现
步进电机的姿态控制等。
总之，单片机控制步进电机的原理是通过改变步进电机的相序，从而控制步进电机的转动效果。
这样的控制方式简单可靠，广泛应用于各种工业自动化和机器人控制领域。
单片机控制电机原理
单片机控制电机原理
单片机是一种集成电路，可以用来控制电机的转动。
其工作原理是通过向电机提供电流来使其运动。
这种电流可以由单片机的输出引脚产生，通过与外部电路的连接来驱动电机。
在实际应用中，往往需要控制电机的转速和转向。
这可以通过调节单片机输出引脚的电平来实现。
如果将输出引脚设置为高电平，电流会通过电机的一个端口，反之则通过另一个端口。
通过不断地改变输出引脚的电平，可以使电机在正反方向间切换。
为了保护电机和单片机，常常在电路中添加一些保护元件，如电流限制电阻和电压稳定器。
电流限制电阻可以防止电机因过流而损坏，电压稳定器则可以维持单片机供电电压的稳定性。
除了基本的电机控制，单片机还可以通过PWM（脉宽调制）信号来实现电机的速度调节。
通过改变PWM信号的占空比，即高电平时间和周期的比例，可以控制电机的速度。
占空比越大，电机的运行速度就越快。
总结来说，单片机通过输出引脚提供电流来控制电机的转动，其中通过引脚的电平和PWM信号来控制电机的转向和转速。
通过添加保护元件，可以确保电机和单片机的安全运行。
单片机电机控制
摘要本设计采用AT89C52单片机作为整个系统控制的核心。
采用PID算法中的增量式PI方式完成对电机转速的精确控制，采用红外检测模块对电机转速进行采集，并对反馈回来的信号进行调理，作为对电机进行闭环控制的依据。
人机界面采用ZLG7290实现按键控制和电机转速的显示。
本设计的主要特色是：● ZLG7290 I2C接口显示电路。
ZLG7290带有键盘去抖动处理，防止按键盘命令的错误。
I2C接口，提供键盘中断信号，方便与处理器接口。
● 信号调整电路可使反馈信号变成标准方波，方便转速的调整。
● 程序绝大部分程序都使用了非阻塞式编程实现，在main函数中使用了SuperLoop,使函数的能够快速的反应和执行使用各种中断作为控制手段，提高了系统的实时响应速度。
● 其电路增加了PID 闭环控制系统，当负载变化时，系统会自动调整PWM 端的占空比，使电机速度保持稳定。
一方案的比较1．控制器的选择：方案一：模拟PID 控制器是通过硬件（电子元件，气动，液压元件）来实现其功能。
方案二：数字PID控制器，及将它移植到计算机的控制系统中，将原来的硬件实现的功能用软件来实现，其与模拟PID控制器相比优点是：具有强的灵活性，可以根据试验和经验在线调整参数，可以更好的控制性能。
我们最终采用了方案二，因为方案二可以得到更好的性能，这样的缺点就是在电机低速时比较难控制精度。
2．测转速传感器方案的选择：方案一：增量式旋转编码器：通过内部的两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位的关系，得到其角度码盘角度位移量增加和减少。
优点是：可直接准确的产生方波，精确性很高，但价格昂贵。
方案二：一般的光传感器，在电机轴上放上黑白相间的码盘，即可达到测量电路，缺点：其在测试精度很低，在黑白交界处所产生的波形是无规律的，使得测量是误差较大。
方案三：MC-C2513 脉冲表专用模块，其利用直射式双光速光电传感器进行采样，该型号脉冲取样板主要有以下功能：能有效消除抖动误差，在采集脉冲是不会因转盘抖动和上下电多计或少计脉冲数。
单片机电机控制应用 实现电机驱动和控制
单片机电机控制应用实现电机驱动和控制在现代工业和自动化领域中，电机的驱动和控制起着至关重要的作用。
而单片机技术的应用使得电机的驱动和控制更加灵活和便捷。
本文将介绍单片机电机控制的基本原理和应用，以及实现电机驱动和控制的方法。
一、电机驱动与单片机控制的基本原理在了解单片机电机控制应用之前，我们首先需要了解电机驱动和单片机控制的基本原理。
电机驱动是指通过外部电路，将电机与电源相连，从而使电机转动。
而单片机控制则是指利用单片机内部的IO口和计时器等功能，通过编程控制电机的启动、停止、加速、减速和转向等运动状态。
二、电机驱动与单片机控制的实现方法1. 电机驱动的实现方法电机驱动可以通过多种方式实现，常见的方法有直流电机驱动和步进电机驱动。
直流电机驱动方法：直流电机驱动常用的方法有H桥电路驱动和PWM（脉冲宽度调制）驱动。
步进电机驱动方法：步进电机驱动常用的方法有全步进驱动和半步进驱动。
2. 单片机控制的实现方法单片机控制电机可以通过编程实现。
首先需要将单片机与电机驱动电路连接，并设置相关引脚为输出模式。
然后，编写程序控制电机的转动方向、速度和运动模式等。
三、单片机电机驱动与控制实例为了更好地理解单片机电机的驱动和控制，我们以直流电机的驱动和控制为例进行说明。
1. 硬件连接将单片机的IO口与H桥电路连接，将电机与H桥电路相连，同时连接电源。
2. 程序设计在单片机中，编写控制程序。
通过设置IO口的高低电平，控制H桥电路的开关状态，从而驱动电机正转、反转、停止等。
3. 电机控制的实现通过改变IO口的输出状态，可以控制电机的转动方向。
通过改变IO口输出的PWM脉冲的频率和占空比，可以控制电机的转速。
4. 进一步功能实现通过添加传感器和编码器等外设，可以实现电机的速度闭环控制和位置控制等更加复杂的功能。
四、单片机电机控制应用领域单片机电机控制应用广泛应用于各个领域，以下是其中几个常见的应用：1. 工业自动化：在工厂和生产线中，采用单片机电机控制可以实现生产过程中的自动化控制，提高生产效率和质量。
单片机控制步进电机原理
单片机控制步进电机原理
单片机控制步进电机的原理是通过单片机的输出脚对步进电机的驱动端依次进行控制，从而使步进电机按照预定的步进模式旋转，并实现准确的定位和运动控制。
步进电机通常由两相、三相或四相绕组以及与之对应的两极、三极或四极磁铁组成。
通过改变绕组中电流的方向和大小，可以引起步进电机转子相对定子的位置变化，从而实现转子的旋转。
在单片机控制步进电机时，首先需要根据步进电机的特性和要求计算出所需的步进模式和步进角度。
然后，通过单片机的输出脚连接到步进电机驱动器，根据步进模式依次控制驱动器的相应控制端。
通常，步进电机驱动器由一个或多个 H 桥电路构成，每个 H 桥电路可以控制一个绕组的方向和电流大小。
单片机的输出脚根据预定的步进模式生成相应的控制信号，通过控制 H 桥电路的开关状态，改变绕组的电流方向和大小，使得步进电机按照预定的步进模式旋转。
具体来说，在单片机的程序中，通过设置输出脚的高低电平或脉冲信号的时间间隔，控制步进电机驱动器的相应控制端。
根据不同的步进模式，可以选择全步进、半步进或微步进等方式进行控制。
通过改变输出脚的状态和时序，可以实现步进电机的正转、反转、加速、减速、定位等功能。
需要注意的是，在单片机控制步进电机时，需要根据步进电机的额定电流和驱动器的额定电流来确定输出脚的驱动能力，以保证步进电机的正常工作。
此外，为了提高步进电机的精度和稳定性，还可以使用编码器或传感器等进行反馈控制。
单片机控制电动机的电路
单片机控制电动机的电路1.引言1.1 概述概述：单片机控制电动机的电路是现代电子技术领域中的重要应用之一。
随着科技的不断发展，单片机已经成为控制电动机的首选方案之一。
单片机能够通过编程实现对电动机的精确控制，从而提高电动机的效率和性能。
在本文中，将介绍单片机控制电动机的基本原理和电路设计。
首先，将详细解释单片机的概念和工作原理，以及其在电动机控制中的优势。
然后，将介绍单片机控制电动机的电路设计方法，包括如何选择适当的电源、电机驱动电路和信号输入输出电路等。
单片机控制电动机的应用广泛，涵盖了许多领域。
无论是工业自动化、家居设备还是其他领域的电机控制，单片机都能够提供稳定可靠的控制方案。
通过合理设计电路和编写控制程序，可以使电动机的运行更加高效、稳定和安全。
通过本文的学习，读者将了解单片机控制电动机的基本原理和电路设计方法，为实际应用提供一定的指导。
同时，本文还将展望未来单片机控制电动机技术的发展趋势，希望能够激发读者对该领域的兴趣，并为其深入研究提供参考。
在接下来的章节中，将详细介绍单片机控制电动机的基本原理和电路设计方法，希望读者能够通过本文的学习，对单片机控制电动机有更全面的认识和理解。
文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述本文的主题和目的，向读者介绍单片机控制电动机的电路设计的重要性和应用背景。
正文部分包括两个主要部分，分别是单片机控制电动机的基本原理和单片机控制电动机的电路设计。
其中，单片机控制电动机的基本原理部分将介绍单片机的工作原理以及电动机的工作原理，以便读者能够理解电路设计的必要性和原理。
单片机控制电动机的电路设计部分将详细介绍如何根据电动机的要求和单片机的输出特性设计相应的电路，使得电动机可以根据单片机的指令进行准确的控制。
结论部分将对本文进行总结，并展望未来单片机控制电动机的电路设计的发展方向和应用前景。
本文旨在为读者提供基本原理和实际设计方法的指导，以便读者能够在实际应用中灵活运用单片机控制电动机的电路设计。
(完整word版)单片机控制直流电机
单片机课程设计单片机控制直流电动机姓名：xxx学号：xxx专业：xxx指导老师：xxx组号：第xxx组单片机控制直流电机摘要随着时代的进步和科技的发展，电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常伤害中起着越来越重要的作用、由于直流电机剧院良好的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。
在轧钢机、矿井卷机，挖掘机、金属切削机床、金属切削机床、造纸机高层电梯等领域中得到广泛应用。
长期以来，由于直流调速系统的性能指标优于交流调速系统。
PWM控制技术就是以该结论为理论基础，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。
按一定的规则对各种脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压大小，也可以改变输出频率。
PWM控制技术及其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。
由于必须在工作期间改变直流电机的速度，直流电机的控制是一个较困难的问题。
直流电机高效运行的最常见方法是施加一个PWM（脉宽调制）方波，其占空比对应于所需速度。
电机起到一个低通滤波器作用，将PWM信号转换为有效直流电平。
特别是对于微处理器驱动的直流电机，由于PWM信号相对容易产生，这种驱动方式使用的更为广泛。
设计要求采用单片机设计一个控制直流电机并测量转速的装置。
单片机扩展有A/D转换芯片ADC0809和D/A转换芯片DAC0832。
（1）通过改变A/D输入端可变电阻来改变A/D的输入电压，D/A输入检测量大小，进而改变直流电机的转速。
（2）手动控制。
在键盘上设置两个按键—直流电动机加速键和直流电机减速键。
在手动状态下，每按一次键，电机的转速按照约定的速率改变。
（3）键盘列扫描（4 ´ 6）。
实验原理与步进电机类似，直流电机也可精确地控制旋转速度或转矩。
直流电机是通过两个磁场的互作用产生旋转。
其结构如下页图所示，固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。
单片机控制三相异步电动机正反转
摘要我的这次毕业设计论文主要介绍了三相异步电动机的发展史,及国内的现状和单片机远距离控制三相异步电动机未来的应用前景。
并且阐述了三相异步电动机正转、反转、停止的控制原理，如何用红外遥控设备实现电动机的正转、反转、停止三种状态的切换。
还阐述了单片机远距离控制三相异步电动机的设计方案，并绘制了原理图和PCB板图，撰写了程序源代码。
实现了对三相异步电动机正转、反转、停止的控制。
这期间主要使用protel99se软件绘制原理图和制板，使用proteus7.1软件进行程序代码的仿真和功能的理论验证。
最后通过硬件的调试验证程序代码的实际功能，完成对单片机远距离控制三相异步电动机的设计。
关键词红外遥控设备、单片机；三相异步电动机电机、控制器。
目录摘要 (Ⅰ)第一章、引言 (1)第二章、三相异步电机控制系统 (2)第三章、 AT89C52 单片机 (4)第四章、红外遥控器设计 (6)第五章、三相异步电动机原理与控制 (8)第六章、实现 (11)第七章、结构图 (30)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)第一章、引言1.1三相异步电动机发展史在国外，费拉里斯和特斯拉发明多相交流系统后，19世纪80年代中期，多沃罗沃尔斯基发明了三相异步电动机。
并在后来得到了广泛的应用。
三相异步电动机是交流电动机的一种，又称感应电机。
具有结构简单，制造容易，坚固耐用，维修方便，成本低廉等一系列优点。
因其具有较高的效率及接近于恒速的负载特性，故能满足绝大多部分工农业生产机械的拖动要求，从而成为各类电机中产量最大，运用最广的一种电动机。
1.2我国三相异步电动机发展我国电动机的研究及制造起始于本世纪50年代后期。
从50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。
这些产品以多段结构三相异步电动机为主。
70年代初期，电动机的生产和研究有所突破。
除反映在驱动器设计方面的长足进步外，对电动机本体的设计研究发展到一个较高水平。
单片机控制电机
单片机控制直流电动机转速的应用摘要：介绍89C51单片机在直流电机转速控制系统中的应用、实现方法、硬件结构等。
本系统采用霍尔元器件测量电动机的转速，用89C51单片机对直流电机的转速进行控制，用DAC0832芯片实现输出模拟电压值来控制直流电动机的转速。
关键词：直流电机；单片机；PWM；霍尔元器件；转速控制一、前言直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。
早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。
随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。
采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。
二、转速的测量原理转速是工程上一个常用的参数，旋转体的转速常以每分钟的转数来表示。
转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数，它是电动机极为重要的一个状态参数。
它的测量精度将直接影响电动机其它有关参数和特性的测试，以及故障检测与诊断的准确性；在速度闭环控制系统中，测速装置属于反馈环节，转速检测的快速性和精度将直接影响系统的控制效果和动静态性能，因此转速的高精度测试具有重要的意义。
其单位为r/min 。
转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M 法(测频法)、T 法(测周期法)和MPT 法(频率周期法)，该系统采用了M 法(测频法)。
由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动。
根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘下方安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比。
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第六章 单片机控制技术-控制电机
(2) 电机扩大机。 电机扩大机可以利用较小的功率输入来控制较大 的功率输出， 在系统中作为功率放大元件。 电机扩大 机的控制绕组上所加的电压一般不高， 励磁电流不大， 而输出电动势较高， 电流较大， 这就是功率放大。 电 机扩大机的放大倍数可达1000～10 000倍，也可作为自 动调节系统中的调节元件。
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20世纪60年代以后， 由于电子技术、 航天等科学 技术的发展和自动控制系统的不断完善， 对控制电机 的精度和可靠性提出了更高的要求， 控制电机的品种 也日益增多， 在原有的基础上又生产出多极自整角机、 多极旋转变压器、 感应同步器、 无接触自整角机、 无 接触旋转变压器、 永磁式直流力矩电动机、 无刷直流 伺服电动机、 空心杯转子永磁式直流伺服电动机、 印 制绕组直流伺服电动机等新机种。
第六章 单片机控制技术-控制电机
(3) 旋转变压器。 普通旋转变压器都做成一对磁极， 其输出电压是 转子转角的正弦、 余弦或其他函数， 主要用于坐标变 换、 三角运算， 也可以作为角度数据传输和移相元件 使用。 多极旋转变压器是在普通旋转变压器的基础上 发展起来的一种精度可达角秒级的元件， 在高精度解 算装置和多通道系统中用作解算、 检测元件或实现数 模传递。
输入一个脉冲信号， 电动机就转动一个角度或前进一 步， 因此， 步进电动机又称为脉冲电动机。
步进电动机的角位移量或线位移量与电脉冲数成 正比， 它的转速或线速度与电脉冲频率成正比。 在负 载能力范围内， 这些关系不因电源电压、 负载大小、 环境条件的波动而变化。 通过改变脉冲频率的高低， 可以在很大范围内实现步进电动机的调速， 并能快速 起动、 制动和反转。
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2 步进电动机
在自动控制系统中， 常常需要把数字信号转换为 角位移。 步进电动机就是一种用电脉冲信号进行控制， 将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的控制电机。 它通过专用电源把电脉冲按一定顺序供给定子各相控 制绕组， 在Hale Waihona Puke 隙中产生类似于旋转磁场的脉冲磁场。
第六章 单片机控制技术-控制电机
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2. 作为功率元件用的控制电机 (1) 交流和直流伺服电动机。 交、 直流伺服电动机在系统中作执行元件， 其转 速和转向取决于控制电压的大小和极性（或相位）， 机械特性近于线性， 即转速随转矩的增加近似线性下 降， 比普通电动机的控制精度高。 使用时， 电动机通 常经齿轮减速后带动负载， 所以又称为执行电动机。
第六章 单片机控制技术-控制电机
第六章 单片机控制技术 第三部分 控制电机
1 控制电机概述 2 步进电动机 3 伺服电动机 4 微型同步电动机 5 测速发电机 思考题与习题
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1 控制电机概述
1.1 控制电机的用途和类别 在科学技术高速发展的今天， 控制电机已是构成开
环控制、 闭环控制、 同步联结和机电模拟解算装置等系 统的基础元件， 广泛应用于各个部门， 如化工、 炼油、 钢铁、 造船、 原子能反应堆、 数控机床、 自动化仪表 和仪器、 电影、 电视、 电子计算机外设等民用设备， 或雷达天线自动定位、 飞机自动驾驶仪、 导航仪、 激 光和红外线技术、 导弹和火箭的制导、 自动火炮射击控 制、 舰艇驾驶盘和方向盘的控制等军事设备。
第六章 单片机控制技术-控制电机
(7) 电磁调速电动机。 电磁调速电动机是采用电磁转差离合器调速的异步 电动机。 这种电动机可以在较大的范围内进行无级平 滑调速， 是交流无级调速设备中最简单实用的一种， 在纺织、 印染、 造纸等轻工业机械中得到广泛应用。
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1.2 对控制电机的要求及其发展概况 1. 对控制电机的要求 控制电机是在普通旋转电机的基础上发展起来的，
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图1（b）为高档数控机床使用的全闭环位置伺服 控制系统， 该系统由数控装置给出加工所要求的位移 指令值， 在机床工作台上装有直线位置传感器进行实 际位置检测， 在伺服电动机轴上还装有速度传感器完 成实际速度检测。 该系统的位置比较电路要进行位置 指令值和实际位置反馈值之间的偏差运算， 根据偏差 情况计算出所需速度， 所需速度还要和实际速度检测 值进行比较， 用一系列综合运算结果实时地通过伺服 驱动器去推动伺服电动机旋转， 实现工作台的精确移 动。
第六章 单片机控制技术-控制电机
(5) 磁滞电动机。 磁滞电动机具有恒速特性， 亦可在异步状态下运 行， 主要用于驱动功率较小的要求转速平稳和起动频 繁的同步驱动装置中。 (6) 单相串励电动机。 单相串励电动机是交直流两用的， 多数情况下使 用交流电源。 由于它具有较大的起动转矩和软的机械 特性， 因而广泛应用在电动工具中， 如手电钻就采用 这种电动机。
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2.1 步进电动机的工作原理 图2是一个三相反应式步进电动机的工作原理图，
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由于新原理、 新技术、 新材料的发展， 使电机在 很多方面突破了传统的观念， 研制出一些新原理、 新 结构的电机， 如霍尔效应的自整角机及旋转变压器、 霍尔无刷直流测速发电机、 压电直线步进电动机， 利 用“介质极化”研制出驻极体电机， 利用“磁性体的 自旋再排列”研制出光电机， 此外， 还有电介质电动 机、 静电电动机、 集成电路电动机等。
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控制电机的进一步发展已经不限于一般的电磁理论， 而将与其他学科相互结合， 相互促进， 成为一门多种 学科相互渗透的边缘学科。 研究特种电机的原理、 结 构与应用， 在21世纪自动化技术、 电脑技术的开发和 应用中将具有光辉的前景。 控制电机种类较多， 不可 能一一介绍。 本章在电机原理的基础上介绍几种常用 控制电机的基本结构、 基本工作原理、 主要运行特性 和使用方法等基本问题。
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(3) 步进电动机。 步进电动机是一种将脉冲信号转为相应的角位移 或线位移的机电元件。 它由专门的电源供给脉冲信号 电压， 当输入一个电脉冲信号时， 它就前进一步， 输 出角位移量或线位移量与输入脉冲数成正比， 而转速 与脉冲频率成正比。 步进电动机在经济型数控系统中 作为执行元件得到广泛应用。 (4) 微型同步电动机。 微型同步电动机具有转速恒定， 结构简单， 应用 方便等特点， 应用在自动控制系统和其他需要恒定转 速的仪器上。
高精确度是指控制电机的实际特性与理想特性的 差异应 越小越好。 对功率元件来说， 是指其特性的线 性度和不灵敏区； 对信号元件来说， 则主要指静态误 差、 动态误差以及环境温度、 电源频率和电源电压的 变化所引起的漂移。 这些特性都直接影响整个系统的 精确度。 高灵敏度是指控制电机的输出量应能迅速跟 上输入信号的变化， 即对输入信号能做出快速响应。 目前， 自动控制系统中的控制指令是经常变化的， 有 时极为迅速， 因而控制电机， 特别是功率元件能否对 输入信号做出快速响应， 会严重影响整个系统的工作。
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表征快速响应的主要指标有灵敏度和机电时间常 数等。
高可靠性是指控制电机对不同的使用环境应有广 泛的适应性， 在较差的环境中能非常可靠地工作。
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2. 控制电机的发展概况 控制电机属于电机制造工业中一个新机种， 它的 历史虽短但发展迅速。 控制电机的品种繁多， 用途各 异， 据不完全统计， 已达3000种以上， 是普通电机所 不可比拟的。 在国外， 从20世纪30年代开始， 控制电 机随着工业自动化、 科学技术和军事装备的发展而迅 速发展， 其使用领域也日益扩大。 到了20世纪40年代 以后， 已逐步形成自整角机、 旋转变压器、 交直流伺 服电动机、 交直流测速发电机等一些基本系列。
其基本原理与普通旋转电机并无本质区别。 不过， 普 通电机的主要任务是完成能量的转换， 对它们的要求 主要着重于提高效率等经济指标以及起动和调速等性 能。 而控制电机的主要任务是完成控制信号的传递和 转换， 因此， 现代控制系统对它的基本要求是高精确 度、 高灵敏度和高可靠性。
第六章 单片机控制技术-控制电机
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1. 作为信号元件用的控制电机 (1) 交、 直流测速发电机。 测速发电机的输出电压与转速精确地保持正比关 系， 在系统中主要用于转速检测或速度反馈， 也可以 作为微分、 积分的计算元件。
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(2) 自整角机。 自整角机的基本用途是传输角度数据， 一般由两 个以上元件对接使用， 输出电压信号时是信号元件， 输出转矩时是功率元件。 作为信号元件时， 输出电压 是两个元件转子角差的正弦函数。 作为功率元件时， 输出转矩也近似为两个元件转子角差的正弦函数。 自 整角机在随动系统中可作为自整步元件或角度的传输、 变换、 接收元件。
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随着电子技术和计算技术的迅速发展， 步进电动 机的应用日益广泛， 目前在经济型数控机床、 绘图机、 自动记录仪表和数模变换装置上都使用了步进电动机。 从零件的加工过程看， 工作机械对步进电动机的基本 要求是：
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(1) 调速范围宽， 应尽量提高最高转速以提高劳动 生产率。
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指 令 脉冲
驱 动 电路
步 进 电动 机
(a)
工件台
指 令 值＋ 位 置 比 较 速 度 控 制 伺 服
伺服
电路
电路
驱动器 电动机
－ 位 置 反 馈－ 速 度 反 馈 速 度 检 测
直 线 位置 检 测
(b)
图1 两种伺服系统示意方框图 (a) 步进电动机开环伺服系统； (b) 全闭环位置伺服控制系统
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