单片机学习 9-直流电机实验

时间：2022-10-07 15:30:00 交流电能通过二极管的正极吗 gp集成电路 10dc110v直流电磁继电器 samatic电位器电枢卷绕机

直流电机实验

单片机使用GP I/O连接ULN2003驱动芯片(达林顿晶体管集成电路单片、高压、高电流)

来驱动直流电机和步进电机。

介绍直流电机

直流电机是指能够将直流电能转化为机械能（直流电机）或将机械能转化为直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是一种能够实现直流电能和机械能相互转换的电机。当它作为电机运行时，它是一种将电能转化为机械能的直流电机；当发电机运行时，它是一种将机械能转化为电能的直流发电机。

直流电机的结构应由定子和转子组成。直流电机运行时静止的部分称为定子。定子的主要功能是产生由座椅、主磁极、换向极、由端盖、轴承和刷装置组成。运行过程中的旋转部分称为转子，其主要作用是产生电磁扭矩和感应电势，是直流电机能量转换的枢纽，通常称为转轴、电枢铁芯、电枢绕组、换向器和风扇。

直流电机不分正负，两端加直流电即可工作。需要知道直流电机的额定电压和额定功率，不能长时间超载。交换接线后，可形成正反转。转向电流方向，即将正极方向转向负极方向。

开发板配置的直流电机是 5V 主要参数如下：
轴长：8mm
轴径：2mm
电压：1-6V
参考电流：0.35-0.4A
3V 转速：17000-18000 转每分钟
外观实物图如下：

在这里插入图片描述

其内部结构如下图所示：

如图所示，电流方向为a–>d。则a为正极，d为负极。

ULN2003 芯片介绍

51 如果直接使用芯片，单片机主要用于控制而不是驱动 GPIO管脚驱动大功率器件，要么烧坏芯片，要么无法驱动。因此，驱动大功率设备，如电机。必须建立驱动电路。开发板上的驱动芯片是 ULN2003年，该芯片是达林顿晶体管阵列集成电路，单片高电压、高电流。它不仅可以用来驱动直流电机，还可以用来驱动五线四相步进电机，如单片机上使用的28台BYJ-48 步进电机。

ULN2003 驱动直流电机，下面具体介绍一下 ULN2003 使用芯片。ULN2003 达林顿晶体管阵列集成电路是单片高压高电流。它是由7 对 NPN 由达林顿管组成，其高压输出特性和阴极钳位二极管可转换感应负载。单个达林顿对的集电极电流是 500mA。并联的达林顿管能承受更大的电流。该电路主要用于继电器驱动器、字锤驱动器、灯驱动器（LED 气体放电)、线路驱动器和逻辑缓冲器。ULN2003 每对达林顿管都有一个 2.7k串联电阻可直接与 TTL 或 5V CMOS 装置。

(1)主要特点
①500mA 额定集电极电流(单个输出)
②高压输出：50V
③与各种逻辑类型兼容
④继电器驱动器

(2)逻辑框图

从上图可以很容易地理解芯片的使用方法，其内部相当于非门电路，即输入高输出低，输入低输出高（B与C相通，E连接GND，COM此处应注意连接电源：

因为 ULN2003 输出为集电极开路，ULN2003 要输出高电平，必须将电阻连接到输出口。这可以在后面解释为什么不能直接连接直流电机？ ULN2003 的 2 个输出口接电机线，而必须一根线连接电源，另一个连接电源 ULN2003 输出口。单片机没有自带上拉电阻，只能COM通过任何输出口C输出低电平，连接电压输入高电平，使电机旋转。但旋转方向是固定的。

如果使用芯片驱动直流电机，只能实现单向控制，电机一端连接电源正极，另一端连接芯片接到芯片的输出口。如果您想控制五线四相步进电机，您可以将四路输出连接到步进电机的四相，电机的另一条线连接到正电源。

硬件电路设计

A2-A4开发板：输入管脚为：P1^ 0到P1^ 3，P2 ^本实验不需要连接蜂鸣器。J47上1脚连接VCC，其他四只脚是输出口，电机的工作可以通过输出低电平来实现。有四个输出口与后步进电机兼容。

A5-A7开发板：从上图可以看出，该电路是独立的，芯片的输入是通过 J46 端子提供，芯片输出由 J47 端子引出。J46 输入对应 J47 输出，而 J47 为外部连接电机提供接口，可支持直流电机、五线四相步进电机 28BYJ-48 连接。由于该模块电路是独立的，因此可以使用任何单片机管脚。为了支持我们的例程序，它在这里使用 P1.0 管脚来控制 ULN2003 输出，即将 P1.0 管脚连接到J46 的 IN1.直流电机的两条线路连接 J47 端子的 1、2 脚即 5V 和 O1。因此可通过单片机 P1.0 输出高电平控制电机旋转，输出低电源控制电机停止。注：单片机 P1.0 输出低电平时，ULN2003 的 OUT1 由于集电极不会导致停止，而是集电极开路，导致电机无电流流入。

软件编程

因为输入口是连接的P1端口，而P1端口有上拉电阻，即使不定义P0端口，从P0端口输出默认为低电平。因此，即使不定义，插入电机，电机也会选择转动。

#include"reg52.h"  typedef unsigned char u8; typedef unsigned int u16;  #define DC_MOTOR_RUN_TIME 5000 sbit DC_Motor P1^0;  void delay_1ms(u16 ms) { 
          u16 i,j;  for(i=ms;i>0;i--)   for(j=110;j>0;j--);
       
        //注意分号 
        } 
        void 
        delay_10us
        (u16 ten_us
        ) 
        { 
          
        while
        (ten_us
        --
        )
        ; 
        } 
        void 
        main
        (
        ) 
        { 
          DC_Motor
        =
        1
        ; 
        delay_ms
        (DC_MOTOR_RUN_TIME
        )
        ; DC_Motor
        =
        0
        ; 
        }

实验现象

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