pic单片机控制直流电机.doc

1 目录目录 1总体设计框架总体设计框架 3 2硬件硬件电路设计电路设计 4 2 1芯片介绍 4 2 2驱动电路 9 2 3按键控制电路 10 3程序编写程序编写 10 3 1工作原理 10 3 2程序书写过程 12 参考资料参考资料 16 2 直流电机驱动 Abstract 摘摘 要要 本文主要内容是利用PIC18F452单片机来控制直流电机 通过L293NE来驱动电机 通过按键来使其正转 反转 Keywords 关键词 关键词 直流电机 PWM L293NE 3 1总体设计框架总体设计框架 硬件电路利用驱动芯片L293D来驱动直流电机 按键则是单独引出 如图1所示 软件则是C语言编程 直 流 电 机 P I C 1 8 F 4 5 2 驱 动 电 路 图1硬件设计框 4 2 硬件电路设计硬件电路设计 2 1 芯片介绍 首先 总体说明硬件电路设计 如图2 原理图 图3 PCB图以及图4板 子的图所示 三个输入信号 如图分别为RD4 RD5 RD6连上光耦的2脚 然后通过光耦的4脚引入L293D的使能引脚 12EN 以及输入引脚 1A 2A 然后L293D的输出引脚 1Y 2Y 通过H 桥型控制电路与直 流电机连接 图 2 直流电机控制部分原理图 图 3 直流电机控制部分 PCB 图 5 图4 成品板 其中红线圈表示直流电机控制部分 下面详细介绍各个芯片 1 1 PIC18F452PIC18F452 PIC18F452与PIC18F4580外部端口以及内部存储器是相同的 上图的 U2 2 2 光耦 光耦P521P521 光耦主要的作用是保护单片机 光耦的结构如图5所示 6 图5 光耦P521结构 在PCB中 如图6所示 即U7 U9 U10三个光耦 左下方方形孔 为1引脚 按逆时针方向 依次为2 3 4引脚 光耦的1脚通过电阻与电源连接 2脚为输入引脚 3脚与地相连 4脚 为输出引脚 经试验测得 则当1脚输入高电平时 4脚也输出高电平 则 当1脚输入低电平时 4脚输出低电平 图6 光耦外形图 3 3 电阻 电阻 一共用到7个大小为470 的电阻 分别为 R16 R17 R18 R19 R20 R21 R22 和3个大小为1k 分别为 R23 R24 R25 4 4 按键 按键 按键电路也就是步进电机驱动实验的电路 在此 再介绍一次 所用 按键为标准B3F 1000系列 结构图如图7所示 PCB板上 7 SW1 SW2 SW3 SW4 SW5为按键 其中SW1为复位开关 其他的为控制作 用的按键 按键的机理以SW5为例阐述 其他类同 按键的3引脚一是直接分别与RA1 RA2 RA3 RA4相连二是通过四个 470 的电阻与电源相连 按键1引脚分别与地相连 当不按按键的时候 RA4通过R19电阻与 5V电源相连 即此时RA4的输 入为高电平 即1 当按键SW5按下时 RA4通过按键的连接与地相连 此 时RA4的输入为低电平 即0 通过SW5按键控制RA4的高低电平 程序可监 控RA4的状态 来控制电机 发现RA4高电平则正转 发现RA4低电平则反 转 图7 按键图 如PCB板所示 按键右下方方形孔为1引脚 左上方为3引脚 此按键 只用到1与3引脚 8 5 5 IN4007IN4007 整流二极管 如图 8 所示 通常它包含一个 PN 结 有阳极和阴极 两端 P 区的载流子是空穴 N 区的载流子是电子 外加使 P 区相对 N 区为正的电压时 能通过大电流 具有低的电压降 典型值 0 7V 称 为正向导通状态 若加相反的电压 则反向电流很小 反向漏电流 称 为反向阻断状态 整流二极管具有明显的单向导电性 有白色线圈的为负极 四个 IN4007 二极管 组成桥式电路 如图 9 所示 图8 IN4007 图9 桥式电路 经测定 IN4007在正向导通时 其电压为0 59V 反向截止时无电压 这里的整流二极管主要起保护的作用 当有个过冲信号 如电压过高 此时D2打开 避免高电压冲击直流电机 将其损坏 信号流向电源 而不 9 是电机 若是电压过低 D4打开 避免低电压冲击直流电机 信号此时流 向了地 6 6 L293D L293D采用16引脚DIP封装 如图10所示 其内部集成了双极型H 桥电路 这种双极型脉冲调宽方式具有很多优点 如电流连续 电机可四 角限运行 电机停止时有微振电流 起到 动力润滑 作用 消除正反向 时的静摩擦死区 低速平稳性好等 L293D通过内部逻辑生成使能信号 H 桥电路的输入量可以用来设置马达转动方向 使能信号可以用于脉宽调 整 PWM 电机需要3个控制信号12EN 1A 2A 其中12EN是使能信 号 1A 2A为电机转动方向控制信号 1A 2A分别为1 0时 电机正转 反之 电机反转 选用一路PWM连接12EN引脚 通过调整PWM的占空比 可以调整电机的转速 图10 L293D引脚图 12EN高电平有效 HEAT SINK AND GROUND接地 VCC1与VCC2接电源 1A输入高电平则1Y输出高电平 1A输入低电平则1Y输出低电平 2A2Y 3A3Y 4A4Y关系类同 2 2 驱动电路 光耦1脚通过四个470 的电阻分别与电源连接 三个光耦的2脚 DC1 DC2 DC3 分别于RD4 RD5 RD6连接 光耦的4脚与电源连接 10 光耦的3脚分别通过三个1K 与驱动芯片L293NE连接 然后驱动芯片 L293NE的两个输出引脚引出通过桥式整流电路连上直流电机 如图11所示 图11 驱动电路 2 3 按键控制电路 按键的3引脚一是直接分别与RA1 RA2 RA3 RA4相连二是通过四个 470 的电阻与电源相连 按键1引脚分别与地相连 正常状态下 为正转 通过按键SW4来使电机反转 3程序编写程序编写 3 1 工作原理 本次实验主要利用L293NE来驱动直流电机 RA0 RA1 RA2 RA3四个 输入信号 通过高低电平控制RD0 RD1 RD2来使直流电机转动 11 工程文件请参考 DC MOTOR 文件夹 与原厂电路板的连接 5V电源由原厂电路板 5V供电 如图12所示 自制板J6 左下方 的 5V GND分别与原厂电路板 5V GND 右下方 连 接 两个电路板的RD4 RD5 RD6分别相连 使能与两个输入信号接入自 制板中 同时 RA4也连起来 按键信号接入自制板中 如图13所示 自制板J2 右上方 的RD4 RD5 RD6分别与原厂电路板的RD PORT 中间 靠右一些 的4 5 6连接 自制板J5的RA4 右下方 与原厂电路板的RA PORT4 中间靠右一些 连接 直流电机的两个引脚与J7即DC MOTOR连接 如图14所示 电机的L R引脚分别与J7的左 即1 右 即2 引脚相连 图12 输入输出口的连接 12 图13 电源的连接 图14 电机的连接 13 3 2 程序书写过程 程序如下 include void delay unsigned int x void main TRISD 0 定义D端口为输出口 TRISA 0Xff 定义A端口为输出入口 PORTDbits RD4 0 使能位初始化为0 PORTDbits RD5 0 电机的左引脚控制信号初始化为0 PORTDbits RD6 0 电机的右引脚控制信号初始化为0 while 1 PORTDbits RD4 1 使能位设置为1 使能电机 使其工作 if PORTAbits RA4 0 delay 10 if PORTAbits RA4 0 PORTDbits RD5 1 PORTDbits RD6 0 14 else PORTDbits RD5 0 PORTDbits RD6 1 void delay unsigned int x unsigned int a b for a x a 0 a for b 54 b 0 b 该程序主要包括初始化模块 控制模块 以及延时模块 1 初始化模块 主要是端口初始化 输入端RA的所有端口设置为高电平即1 为输入状态 RD的所有端口 设为低电平即0 为输出状态 RD4 RD5 RD6初始化为0 清空状态 以便后面的赋值 程序如下所示 TRISD 0 定义D端口为输出口 TRISA 0Xff 定义AD端口为输出入口 PORTDbits RD4 0 使能位初始化为0 PORTDbits RD5 0 电机的左引脚控制信号初始化为0 PORTDbits RD6 0 电机的右引脚控制信号初始化为0 15 2 控制模块 控制模块主要是扫描键盘的变化 根据相应键盘的变化 来使直流电 机转动 如果SW5没有按下 正转 如果SW5按下 则反转 while 1 表示 一直循环下去 程序如下所示 while 1 PORTDbits RD4 1 使能位设置为1 使能电机 使其工作 if PORTAbits RA4 0 若SW5按键按下则反转 delay 10 if PORTAbits RA4 0 PORTDbits RD5 1 PORTDbits RD6 0 else SW5按键没有按下则正转 PORTDbits RD5 0 PORTDbits RD6 1 其中 两个if语句判断SW5是否有按键按下 有防抖动的作用 如果 确实PORTAbits RA4 0 则SW5也就被按下 则PORTDbits RD5 1 16 PORTDbits RD6 0 则电机左引脚高电平 右引脚低电平 反转 反之 即 没有按键按下 则电机左引脚低电平 右引脚高电平 正转 3 延时模块 标准的延时程序 通过循环语句来延时 此程序对应4M晶振时 unsigned int x中输入的数字 即为延时的毫秒数 void delay unsigned