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目录
一. 直流电机模块介绍
1.直流电机介绍
2.电机参数
二. 程序设计及原理介绍
1.ULN2003芯片介绍
2.电机模块图
3.程序设计
三. 实验现象
1.实验现象
2.实验视频
一. 直流电机模块介绍
1.直流电机介绍
直流电机是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成 直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的 电机。当它作电动机运行时是直流电动机,将电能转换为机械能;作发电机运行 时是直流发电机,将机械能转换为电能。
直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的 部分称为定子,定子的主要作用是产生磁场,由机座、主磁极、 换向极、 端盖、 轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子,其主要作用是产生电磁转 矩和感应电动势,是直流电机进行能量转换的枢纽,所以通常又称为电枢,由转 轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。
直流电机没有正负之分,在两端加上直流电就能工作。需要知道直流电机的 额定电压和额定功率,不能使之长时间超负荷运作。 在交换接线后,可以形成 正反转。
2.电机参数
开发板配置的直流电机为 5V 直流电机,其主要参数如下: 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:
其内部结构如下图所示:
二. 程序设计及原理介绍
51 单片机主要是用来控制而非驱动,如果直接使用芯片的 GPIO 管脚去驱动大功率器件,要么将芯片烧坏,要么就驱动不起来。所以要驱动大功 率器件,比如电机。就必须搭建驱动电路,开发板上板载的驱动芯片是 ULN2003, 该芯片是一个单片高电压、高电流的达林顿晶体管阵列集成电路。不仅可以用来 驱动直流电机,还可用来驱动五线四相步进电机,比如 28BYJ-48 步进电机。
1.ULN2003芯片介绍
下面来具体介绍下 ULN2003 芯片:
ULN2003 是一个单片高电压、高电流的达林顿晶体管阵列集成电路。它是由 7 对 NPN 达林顿管组成的,它的高电压输出特性和阴极箝位二极管可以转换感应 负载。单个达林顿对的集电极电流是 500mA。达林顿管并联可以承受更大的电流。 此电路主要应用于继电器驱动器,字锤驱动器,灯驱动器,显示驱动器(LED 气 体放电),线路驱动器和逻辑缓冲器。ULN2003 的每对达林顿管都有一个 2.7k 串联电阻,可以直接和 TTL 或 5V CMOS装置。
(1)主要特点
①500mA 额定集电极电流(单个输出)
②高电压输出:50V
③输入和各种逻辑类型兼容
④继电器驱动器
(2)逻辑框图
注意:其内部相当于非门电路,即输入 高输出为低,输入为低输出是高,这里要注意:因为 ULN2003 的输出是集电极开 路,ULN2003 要输出高电平,必须在输出口外接上拉电阻。这也就能解释在后面 连接直流电机时为什么不能直接将 ULN2003 的 2 个输出口接电机线,而必须一 根线接电源,另一个才接 ULN2003 。
2.电机模块图
从上图可知,ULN2003 的输入口与单片机的 P1.0-P1.3 连接,对应输出则是 OUT1-OUT4,而 J47 则是提供给外部连接电机的接口,可以支持直流电机、五线 四相步进电机 28BYJ-48 连接。本实验使用的是直流电机,电机的一根线连接在 VCC 上,另一根连接在 OUT1 上,因此可通过单片机 P1.0 口输出高电平来控制电 机旋转,输出低电源控制电机停止。注意:单片机 P1.0 输出低电平时,ULN2003 的 OUT1 并不会输出高电平导致停止,而是因为集电极开路,导致电机无电流流 入致使停止。
3.程序设计
#include <REGX52.H>
//延时函数
void Delay(unsigned int xms) //@11.0592MHz
{
unsigned char data i, j;
while(xms)
{
i = 2;
j = 199;
do
{
while (--j);
} while (--i);
xms--;
}
}
sbit DC_Motor=P1^0; //定义直流电机为P1^0口
void main()
{
DC_Motor=0; //首先让电机停止转动
while(1)
{
if(P3_1==0) //检查按键是否按下
{
Delay(20); //延时消抖
if(P3_1==0) //再次检查按键是否按下
{
DC_Motor=~DC_Motor; //电机状态取反
}
}
while(~P3_1) //用于检查是否松开按键
{
}
}
}
具体可见上面的注释。
三. 实验现象
1.实验现象
当烧录进程序后,电机开始转动,转一会儿后停止转动,接着通过独立按键K1实现对电机的开关控制。
2.实验视频
51单片机直流电机
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