《单片机技术及应用》教案-项目5.1 直流电机正反转控制

电子教案教学实施方案课题名称单片机技术及应用实训部审批任务名称项目5.1直流电机正反转控制年月日学时6学时授课时间授课班级授课教师一、教学目标知识目标1.了解用单片机控制直流电机的方法2．掌握用继电器作控制电压转换的方法及电路特征技能目标使用YL-236装置完成任务的电路连接及编程下载验证情感目标培养团队合作意识二、重点难点教学重点H桥电路的原理教学难点输入与输出的电压隔离三、学习内容一、设计任务导入生产科接到一个项目要求为某公司设计制作一个直流电机定时自动正反转的电路，以驱动某设备来回运动。二、设计任务分析通过项目描述实现本项目需完成以下2个方面工作。1.硬件电路的设计：以单片机为控制中心，通过其I/O口与继电器模块、电机模块连接，构成单片机控制电机正反转电路。2.程序的设计：用C51语言编写单片机控制直流电机正反转程序。三、任务信息学习（一）模块介绍1.交直流电机控制模块介绍本模块中有两种电机，交流220V伺服电机和直流24V伺服电机。本项目主要介绍直流电机模块，直流电机电路原理图如图5－1所示。图5-1直流电机电路原理图直流电机是一个减速电机，在其M+、M-两个端口加载驱动电压，就能运转。加载正向动机正转；加载反向电压，电动机反转。用直流24V电压进行驱动，直流电机运转速度快些；用直流12V电压驱动，速度慢些。2.H桥电路的工作原理通过2个继电器来控制电动机的正反转，构成H桥电路，如图5-2所示。图5-2H桥驱动电机正反转的电路原理图在电路的左边为继电器K1的常开触点K1B、常闭触点KlA，二者只能有1个闭合；在电路的右边为继电器K2的常开触点K2B、常闭触点K2A，同样只能有1个闭合合。继电器Kl、K2的公共端分别与直流电机的M+、M-相连。当K1B闭合，而K2B断开时，为电动机M输入正向电压，电动机正转。当K1B断开，而K2B闭合时，为电动机M输人反向电压，电动机反转。当K1B和K2B都断开时，电动机不转。单片机只要控制继电器K1.K2的闭合与断开，即可控制直流电机正反转。3.继电器模块介绍YL-236装置中将6个继电器集成在MCU05继电器模块上，其照片如图5-2所示。图5-3为继电器模块的电路原理图。光电耦合器可以使单片机系统的5V电源与继电器12V工作电源完全隔离，避免干扰。图5-3继电器模块电路原理图当K1端子输人低电平时，光电耦合器U1的内部光电当极管导通，使12V电压输人到ULN2003的输入端，在其相应输出端会输出低电平，从而使继电器K1线圈得电，其常闭触点断开，常开触点闭合。当K1端子输入高电平（或悬空）时，光电耦合器U1的内部光电三极管截止，ULN2003的输入端为低电平，在其相应输出端会输出高电平，继电器K1线圈无电流通过，继电器不动作。其他继电器K2.K6的工作原理与K1基本一致。（二）任务：实现单片机控制直流电机正反转1.硬件电路的设计本任务中主要使用YL-236装置中的5个模块：MCU01主机模块、MCU02电源模块、MCU05继电器模块、MCU06指令模块、MCU08交直流电机控制模块，模块接线图如图5-4所示。图5-4单片机控制直流电机正转反转模块接线图2.程序的设计(1)要使直流电机正转，继电器K5吸合，K6不吸合，用程序实现即“K5=0；K6=1；”；要使直流电机反转，继电器K6吸合，K5不吸合，用程序实现即“K5=l；K6=0；”。(2)任务程序流程图如图5-6所示。图5-6单片机控制直流电机正转反转程序流程图任务程序清单#include<at89x52.h> //包含89x52头文件#include<intrins.h> //包含intrins头文件#defineuintunsignedint //无符号整型定义#defineucharunsignedchar //无符号字符型定义sbitSA1=P1^0; //左操作，钮子开关SA1打到上面，1有效。0无效sbitSA7=P1^1; //右操作，钮子开关SA7打到上面，1有效。0无效sbitK5=P1^2; //直流电机左转继电器控制端sbitK6=P1^3; //直流电机右转继电器控制端voidmain() //主函数{ while(1) { if(SA1==1) //左操作有