项目四-汽车直流电动机正反转控制课件.ppt

1、项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术第一节第一节 单片机与键盘接口单片机与键盘接口 按键的分类按键的分类 按键按照接口原理可分为非编码键盘与全编码键盘两类，这两类键盘的主要区别是识别键符及给出相应键码的方法。非编码键盘主要是由软件来实现键盘的定义与识别，编码键盘主要是用硬件来实现对键的识别。2 2按键结构与特点按键结构与特点 盘是由若干独立的键组成，键的按下与释放是通过机械触点的闭合与断开来实现的，因机械触点的弹性作用，在闭合与断开的瞬间均有一个不稳定过程，如图4-1所示。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控

2、制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术前沿抖动稳定后沿抖动图4-1 4-1 按键触点的机械抖动按键触点的机械抖动图4-2是一种由R-S触发器构成的去抖动电路,电路工作过程如下：按键未按下时，a=0，b=1，输出Q=1，按键按下时，因按键的机械弹性作用的影响，使按键产生抖动，当开关没有稳定到达B端时，因与非门B输出为0反馈到与非门A的输入端，封锁了与非门A，双稳态电路的状态不会改变，输出保持为1，输出Q不会产生抖动的波形。当开关稳定到达b端时，因a=1，b=0，使Q=0，双稳态电路状态发生翻转。当释放按键时，在开关未稳定到达a端时，因Q=0，封锁了与非门B，双稳态电路的状态不变，输出Q保持不变，

3、消除了后沿的抖动波形。当开关稳定到达b端时，因a=0，b=0，使Q=1，双稳态电路状态发生翻转，输出Q重新返回原状态。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术图4-2 双稳态去抖电路项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术3 3编制键盘程序编制键盘程序一个完整的键盘控制程序应具备以下功能：判断键盘上是否有键闭合按键消抖确定闭合键的物理位置按键编码1 1独立式按键结构独立式按键结构独立式按键是指直接用I/O线构成的单个按键电路。每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响

4、其它I/O口线的状态。独立式按键的典型应用如图4-3所示。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术图中电路中，按键输入均采用低电平有效，上拉电阻保证了按键断开时，I/O口线有确定的高电平。当I/O口线内部有上拉电阻时，外电路可不接上拉电阻。图4-3 独立式按键电路项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术2 2独立式按键的软件结构独立式按键的软件结构如图4-3的电路，设计出独立式键盘，当CPU空闲时调用键盘扫描子程序，响应键盘的输入要求。随机扫描程序如下：SMKEY：ORL P1，

5、#0FFH ；置P1口为输入方式LOOP：MOV A，P1 ；读P1口信息 CJNE A，#0FFH，PL0 ；有键按下否？SJMP LOOP ；无键按下等待PL0：LCALL DELAY ；调延时去抖动 MOV A，P1 ；重读P1口信息 CJNE A，#0FFH，PL1 ；非误读转 SJMP LOOP PL1：JNB ACC.0，P0K ；0号键按下，转0号键处理 JNB ACC.1，P1K ；1号键按下，转1号键处理 JNB ACC.7，P7K ；7号键按下，转7号键处理 LJMP SMKEY项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技

6、术P0K：LJMP PM0P1K：LJMP PM1 P7K：LJMP PM7PM0：LJMP SMKEYPM1：LJMP SMKEY PM7：LJMP SMKEY项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术3.3.独立式按键电路设计与仿真独立式按键电路设计与仿真1）任务分析单片机采集外界状态常见元器件为按键、传感器和电信号，本任务通过对按键和发光二极管的控制，实现发光二极管显示按键状态的仿真电路设计及控制程序设计。任务要求按键为4个按键，发光二极管也为4个。2）电路设计根据任务要求，设计AT89C51单片机的P2.4，P2.5，P2.6，P

7、2.7分别接独立式键盘，P2.0，P2.1，P2.2，P2.3通过电阻接发光二极管，编程实现键状态显示，要求采用去抖动措施，单片机控制单独键盘电路如图4-4所示。图4-4 单片机控制单独键盘电路项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 3）软件程序设计分析硬件电路图可知，按键接P2口低4位，彩灯接P2口高4位，编程时在判断按键去抖后，可以将P2口低4位状态赋值给P2口高4位，程序简单明了。#include#include#define unit unsigned int#define uchar unsigned char#define

8、 PORT P2void delay 10ms（void）/延时函数，延时10msuchar i,j,k;for（i=5;i0;i-）for（j=4;j0;j-）for（k=248;k0;k-）;Main()uchar dat,com,i=10;PORT=0 xff;_nop_();项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 单片机应用系统中，如果按键较多时，通常采用行列式又称矩阵式键盘接口电路。一、矩阵式键一、矩阵式键盘的结构及原理盘的结构及原理 行列式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列线的交叉点上，其结构如图4-4所示。项目四项目四

9、 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 图4-4 矩阵式键盘结构项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 由图可知，一个44的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘，显然，在按键数量较多时，矩阵式键盘较之独立式按键键盘要节省很多I/O口。2 2矩阵式键盘按键的识别矩阵式键盘按键的识别识别按键的方法很多，其中，最常见的方法是扫描法。下面以图4-4中8号键的识别为例来说明扫描法识别按键的过程。1)判断键盘上有无键按下。其方法使列线03输出全0，再读入行线03的电平，判断行线03是否为“全1

10、”，若是则无键按下，否则有键按下，2)去键抖动影响。当判断有键按下后，可采用软件延时一段时间(一般为lOms左右)，再判断键盘状态，如果仍为有键按下状态，则认为有一个确定的键被按下，否则按键抖动处理。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 键盘的编码键盘的编码 对于矩阵式键盘，按键的位置由行号和列号唯一确定，因此可分别对行号和列号进行二进制编码，然后将两值合成一个字节，高4位是行号，低4位是列号。如图4-5中的8号键，它位于第2行，第0列，因此，其键盘编码应为20H。采用上述编码对于不同行的键离散性较大，不利于散转指令对按键进行处理。

11、因此，可采用依次排列键号的方式对安排进行编码。以图4-5中的44键盘为例，可将键号编码为：01H、02H、03H0EH、0FH、10H等16个键号。编码相互转换可通过计算或查表的方法实现。键盘的工作方式键盘的工作方式 键盘的工作方式有三种，即编程扫描、定时扫描和中断扫描。编程扫描方式编程扫描方式如图4-6所示，是以4行4列按键所构成的行列式键盘。行列式键盘按键的识别通常采用扫描法，识别的方法如下：项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术D0D1D2D3D4D5D6D7P101P112P123P134P145P156P167P17889C

12、51VCC图4-6 动态扫描法行列式键盘接口电路项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 依次使列线P1.4P1.7输出0电平，检测行线P1.0P1.3的电平状态。如果D0D3上的电平全为高电平，则表示没有键被按下。如果D0D3上的电平不全为高电平，则表示有键被按下。如果没有键闭合，就返回扫描。如果有键闭合，再进行逐列扫描，找出闭合键的键号。先使D4=0，D5D7=1，检测D0D3上的电平，如果D0=0，表示第一行第一列键被按下，如果D1=0，表示第二行第一列键按下，依次类推；如果D0D4均不为0，则表示这一列没有键被按下，再使D5=0

13、，检测第二列按键，这样依次进行下去，直到把闭合的键找到为止。例4.1 在图4-5中，若从第一行第一列键开始把16个按键按行编号，依次编为00H、01H、02H、0DH、0EH、0FH，f=6MHZ，编写程序寻找所按下的键为哪个键号，结果存放在40H单元内。解：按键扫描程序采用子程序编写，先判断是否有键按下，若有，确定按键所在的行和列，然后计算出该键的键号（键号=行首键号+扫描列号），存入单元40H；若无，退出扫描程序。程序清单如下：项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术程序清单如下：ORG 0000HLJMP MAINORG 0030

14、H主程序 MAIN：；有关初始化 MAIN0：LCALL KEYSCAN ；键扫描 JB F0，KEYON ；有键 LJMP MAIN0 ；无键按下继续扫描KEYON：；键处理LJMP MAIN0；按键扫描子程序KEYSCAN：LCALL KEYS；调用按键闭合子程序项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 JNZ KEY1 ；有键闭合则转至去抖动RET ；无键闭合则返回KEY1：LCALL DELAY ；调用10ms延时程序 LCALL KEYS ；再次调用判键闭合子程序 JNZ KEY2 ；确认有键闭合，开始扫描 RET ；无键闭合

15、则返回KEY2：MOV R2，#0EFH ；送首列扫描字(D4=0)MOV R4，#00H ；列扫描计数初值KEY0：MOV A，R2 MOV P1，A ；扫描字从P1口送出 MOV A，P1 ；读P1口（读出P1.0至P1.3状态）JB ACC.0，LINE1；P1.0=1,第1行无键闭合，转第2行 MOV A，#00H ；第1行首键号送A LJMP KNU；转键号计算程序LINE1：JB ACC.1，LINE2；P1.1=1,第2行无键闭合，转第3行项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术KNU：ADD A，R4 ；计算键号 MOV

16、 40H，A ；保存键号KEY3：LCALL KEYS；等待键释放 JNZ KEY3 SETB F0 RET；判键闭合子程序KEYS：MOV P1，#0FH ；P1.0P1.4置1 MOV A，P1 ；读入P1.0P1.4 ANL A，#0FH CPL A ；A=0无键按下，A 0有键按下RET；10ms延时子程序 DELAY：MOV R7，#14H DD：MOV R6，#0F8H DD1：DJNZ R6，DD1DJNZ R7，DD RET END 项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术（2 2）定时扫描方式）定时扫描方式定时扫描方式

17、就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间（例如10ms）的定时，当定时时间到就产生定时器溢出中断，CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键，再执行该键的功能程序。定时扫描方式的硬件电路与编程扫描方式相同。（3 3）中断扫描方式）中断扫描方式采用上述两种键盘扫描方式时，无论是否按键，CPU都要定时扫描键盘，而单片机应用系统工作时，并非经常需要键盘输入，因此，CPU经常处于空扫描状态，为提高CPU工作效率，可采用中断扫描工作方式。其工作过程如下：当无键按下时，CPU处理自己的工作，当有键按下时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。项目

18、四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术图4-6 中断扫描键盘电路项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 图4-6是一种简易键盘接口电路，该键盘是由89C51P1口的高、低字节构成的44键盘。键盘的列线与P1口的高4位相连，键盘的行线与P1口的低4位相连，因此，P1.4P1.7是键输出线，P1.0P1.3是扫描输入线。图中的4输入与门用于产生按键中断，其输入端与各列线相连，再通过上拉电阻接至+5V电源，输出端接至89C51的外部中断输入端具体工作如下：当键盘无键按下时，与门各输入端

19、均为高电平，保持输出端为高电平；当有键按下时，端为低电平，向CPU申请中断，若CPU开放外部中断，则会响应中断请求，转去执行键盘扫描子程序。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术LED由8个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同的组合可用来显示数字0 9、字符A F、H、L、P、符号“-”及小数点“”。数码管的外型结构如图4-7（c）所示。所有发光二极管的阴极连在一起，如图4-7（b）所示，称为共阴极接法；阳极连在一起，如图4-7（a）所示，称为共阳极接法。（a）共阳极结构 （b）共阴极结构 （c）外形和引脚图4-7 LED数码管显

20、示器第二节第二节 显示器与单片机接口显示器与单片机接口项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术2.LED2.LED工作原理工作原理 共阳极数码管的8个发光二极管的正极端（阳极）连接在一起。公共阳极接电源，其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。共阴极数码管的8个发光二极管的负极端（阴极）连接在一起，通常，公共阴极接地，其它管脚接段驱动电路输出端，当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各

21、种数字或字符。3.LED3.LED字形编码字形编码要使数码管显示出相应的数字或字符必须使段数据口输出相应的字形编码。字型码各位定义如下：项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术数据字D7D6D5D4D3D2D1D0LED段DPgfedcba 如使用共阳极数码管，数据为0表示对应字段亮，数据为1表示对应字段暗；如使用共阴极数码管，数据为0表示对应字段暗，数据为1表示对应字段亮。如要显示“0”，共阳极数码管的字型编码应为：11000000B（即C0H）；共阴极数码管的字型编码应为：00111111B（即3FH）。依此类推可求得数码管字形编码

22、如表4-1所示。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术表4-1 数码管字型编码表共 阳 极 共 阴 极字型段选码字型段选码字型段选码字型段码0C0HA88H03FHA77H1F9HB83H106HB7CH2A4HCC6H25BHC39H3B0HDA1H34FHD5EH499HE86H466HE79H592HF8EH56DHF71H682HH89H67DHH76H7F8HLC7H707HL38H880HP8CH87FHP73H990H灭FFH96FH灭00H-BFH7FH-40H80H项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机

23、正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术2 2 静态显示接口静态显示接口LED数码管工作在静态显示方式下，一般要把共阳极数码管的公共端接高电平，共阴极数码管的公共端接地，其他各引脚分别接至单片机的I/O口线上，由单片机控制从I/O口线上输出段选码来点亮数码管显示不同的字符。只数码管显示，计满16次后从头开始，依次循环。系统采用12MHz晶振。解：根据题意可设计出硬件电路如图4-8所示。例4.2 用定时器/计数器模拟汽车生产线产品计件，以按键模拟产品检测，按一次键相当于产品计数一次。检测到的产品数送P1口显示，项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片

24、机应用技术应用技术其源程序可设计如下：ORG 0030H MOV TMOD，#06H ；定时/计数器T0工作在方式2 MOV TH0，#0F0H ；T0置初值 MOV TL0，#0F0H SETB TR0 ；启动T0MAIN：MOV A，#00H ；计数显示初始化 MOV P1，#0C0H ；数码管显示0DSP：JB P3.3，DSP ；监测按键信号 ACALL DELAY ；消抖延时 JB P3.3，DSP ；确认低电平信号DSP1：JNB P3.3，DSP1 ；监测按键信号 ACALL DELAY ；消抖延时 JNB P3.3，DSP1 ；确认高电平信号 CLR P3.4 ；T0引脚产生负

25、跳变项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 NOP NOP SETB P3.4 ；T0引脚恢复高电平 INC A；累加器加1 MOV R1，A ；保存累加器计数值 ADD A，#08H；变址调整 MOVC A，A+PC；查表获取数码管显示值 MOV P1，A ；数码管显示查表值 MOV A，R1 ；恢复累加器计数值 JBC TF0，MAIN ；查询T0计数溢出SJMP DSP ；16次不到继续计TAB：DB0C0H，0F9H，0A4H ；0，1，2 DB0B0H，99H，92H ；3，4，5 DB82H，0F8H，80H ；6，7，8

26、 DB90H，88H，83H ；9，A，B DB0C6H，0A1H，86H ；C，D，E 项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 DB 8EH；FDEALY：MOV R2，#14H ；10ms延时DY1：MOV R3，#0FAH DJNZ R3，$DJNZ R2，DY1 RET END 项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 1.1.动态显示概念动态显示概念 动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。通常，各位数码管的段选线相应并联在一起，由

27、一个8位的I/O口控制；各位的位选线（公共阴极或阳极）由另外的I/O口线控制。2.2.多位动态显示接口应用多位动态显示接口应用用87C51或89C51在显示屏上扫描显示1、2、3、4、5等5个数字的电路图如图4-9所示。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术图4-9 LED显示器扫描显示接线图项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(1)(1)扫描显示的技巧扫描显示的技巧项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(2)(2

28、)字形码字形码由于在图4-9中是使用PNP晶体管来驱动，所以由Port 1送出的字形，要亮的字划需送出低电位使晶体管导通，不要亮的字划就送出高电位使晶体管截止。（3 3）流程图流程图程序流程图如图4-12所示图4-12 流程图项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术4 4）程序）程序 ORG 0000HSTART:MOV DPTR,#TABLE ；DPTR指向字形表的起始地址 ACALL SCAN1 ；显示一次 AJMP START ；重复执行程序；扫描子程序 ；本SCAN1子程序能自左向右扫描显示屏一次，共耗时10ms3 3典型的键盘

29、、显示接口电路典型的键盘、显示接口电路在单片机应用系统中，键盘和显示器往往须同时使用，为节省I/O口线，可将键盘和显示电路做在一起，构成实用的键盘、显示电路。图4-13是用8155并行扩展I/O口构成的典型的键盘、显示接口电路。LED显示器采用共阴极数码管，8155的A口用作数码管位码输出口，同时它还用作键盘列选口，B口用作数码管段码输出口，C口用作键盘行扫描信号输入口，当其选用4根口线时，可构成48键盘，选用6根口线时，可构成68键盘。LED采用动态显示软件译码，键盘采用逐列扫描查询工作方式，LED的驱动采用74LS244总线驱动器。键盘、显示器共用一个接口电路的设计方法除上述方案外，还可采

30、用专用的键盘、显示器接口的芯片8279。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术第三节第三节 汽车发动机怠速系统单片机控制技术汽车发动机怠速系统单片机控制技术3 31 1 步进电动机控制技术步进电动机控制技术步进电动机可分为反应式、永磁式和混合式三种。反应式步进电动机的转子是由软磁材料制成的，转子中没有绕组。它的结构简单，成本低，步距角可以做得很小，但动态性能较差。永磁式步进电动机的转子是用永磁材料制成的，转子本身就是一个磁源。它的输出转矩大，动态性能好。转子的极数与定子的极数相同，所以步距角一般较大，但需供给正负脉冲信号。混合式步进电

31、动机综合了反应式和永磁式两者的优点，它的输出转矩大，动态性能好，步距角小，但结构复杂，成本较高。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 1.1.控制原理控制原理反应式步进电动机有三相、四相、五相、六相等多种，若以三相步进电动机为例，其中三相用A、B、C表示，这种步进电动机有三个绕组，当按不同的顺序向绕组通以电脉冲时，步进电动机以不同的方向转动，它的转速取决于通电脉冲的频率。通电脉冲的不同组合方式决定了步进电动机的不同步相控制方式：控制方式有“单三拍”、“双三拍”、“六拍”等工作方式。“单三拍”工作方式即是按ABCA顺序循环通电工作，其

32、中“单”指的是每次对一个相通电；“三拍”指的是磁场旋转一周需要换相3次，这时转子转动一个齿距角。如果对多相步进电动机来说、每次只对一相通电，要使磁场旋转一周就需要多拍。“双三拍”是指每次对两相同时通电，即所谓“双”，磁场旋转一周需要换相3次，即所谓“三拍”。在双三拍工作方式中，步进电动机正转的通电顺序为ABBCCA，项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术反转的通电顺序为BAACCB；“六拍”是“单三拍”与“双三拍”交替使用的一种方法，其正转通电顺序为AABBBCCCA，反转通电顺序为AACCCBBBA。步进电动机的运转是由脉冲信号控制

33、的。传统的控制方法是采用环形脉冲分配器进行控制的，若采用单片机技术，则可以通过软件设置方式来控制步进电动机的运行，使用起来更方便、灵活。(1)(1)控制换相顺序控制换相顺序 步进电动机的通电换相顺序严格按照步进电动机的工作方式进行。通常我们把通电换相这过程称为脉冲分配。例如，三相步进电动机的“单三拍”工作方式，其各相通电的顺序为ABC，通电控制脉冲必须严格按照这顺序分别控制A、B、C相的通电和断电。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(2)(2)控制步进电动机的转向控制步进电动机的转向如果按给定的工作方式正序通电换相，步进电动机就正

34、转；如果按反序通电换相，则电动机就反转。例如，“双三拍”工作方式，通电换相的正序是ABBCCA，步进电动机就正转，如果按反序BAACCB，步进电动机就反转。(3)(3)控制步进电动机的速度控制步进电动机的速度如果给步进电动机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔时间越短，步进电动机就转得越快。因此，脉冲的频率决定了步进电动机的转速。调整单片机发出脉冲的频率，就可以对步进电动机进行调速。2.2.汽车步进电机型怠速控制阀的结构与工作原理汽车步进电机型怠速控制阀的结构与工作原理丰田公司的步进电机结构如下：与通用公司不同的是，步进电机内的定子由4组相互独立的线圈绕构成，

35、见图4-14。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(a)步进电机内部结构 （b）步进电机定子与转子相互作用原理 项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术（C）步进电机控制电路简图EFI主继电器触点闭合后，蓄电池电源经主继电器到达怠步进电机的Bl和B2端子、ECU的+B和+B1端子，B1端子向步进电动机的Cl-C3相两个线圈供电，B2端子向C2-C4相两个线圈供电。4个线圈的分别通过端子Sl、S2、S3和S4与ECU端子ISCl、ISC2、ISC3和ISC4相连，ECU控制各线

36、圈的搭铁回路，以控制怠速控制阀的工作。当ECU控制使步进电动机的电磁线圈C1、C2、C3、C4按l234顺序通项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术过晶体管依次搭铁时，定子磁场顺时针转动，由于与转子磁场间的相互作用(同性相斥，异性相吸)，吸拉转子转动。同理，如果按C4、C3、C2、C1的顺序依次搭铁，步进电动机的线圈按相反的顺序通电，转子则随定子磁场同步反转。一台实际的步进电机将利用四组电磁线圈，使转子永久磁铁旋转一圈具有32步，见图（b）所示。(1)2(1)2相步进电机的励磁方式相步进电机的励磁方式励磁就是使线圈通过电流，2相步进电

37、机的基本驱动电路如图4-15所示，可采用3种励磁方式。分别为1相励磁、2相励磁和3相励磁。1相励磁为每次使一个线圈通过电流。其步级角等于基本步级角，消耗电力小，角精确度良好，但转矩小、振动较大。1相励磁的时序如图4-16项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术2)2)电路图电路图用单片机控制步进电机运转的电路图如图4-17图4-17 用单片机控制步进电机运转的电路图项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 (3)(3)程序设计方法程序设计方法根据图4-17可以列出表4-2。表中的

38、1表示步进电机的线圈通电，0表示步进电机的线圈断电。由于单片机的累加器A是以8位为单位，所以表4-2必须改为图4-18。可依需要而决定使用输出端口的高4位或低4位做步进电机的励磁信号。仔细观察图4-18可发现累加器内容的变化极有规则，只需先在累加器存人00010001，然后用向左旋转指令或向右旋转指令即可控制步进电机正转或反转。上述00010001称为励磁码。由于本电路要采用低态动作(active LOW，就是单片机输出0时，步进电机的线圈通电；输出1时，步进电机的线圈断电)，所以程序中的励磁码为11101110。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片

39、机应用技术应用技术 1.1.脉宽调制信号脉宽调制信号 若加在功率开关元器件（如功率晶体管和场效应管）控制端的信号如图4-19（a）所示，控制电路如图4-20所示。当控制信号为高电平时，功率开关管导通，控制信号为低电平时，功率开关管截止，功率开关管输出电压波形如图4-19（b）所示。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术输出波形周期为T，正脉冲宽度时间为t1，零脉冲宽度时间为t2，加在直流电动机两端的电压平均值为：项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术2.2.汽车单驱动旋转电磁

40、阀型怠速控制阀的结构和工作原理汽车单驱动旋转电磁阀型怠速控制阀的结构和工作原理单驱动旋转电磁阀型怠速控制阀只包括一组电磁线圈，另有永久磁铁、阀门以及自带IC(集成电路)，如图4-21。单驱动旋转电磁阀怠速控制阀附接在节气门体上。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术=图4-22 单驱动旋转电磁阀型怠速控制阀的工作原理项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术3 3直流电动机的单片机控制直流电动机的单片机控制1）控制原理图4-23(a)所示是高电平驱动继电器的电路。图4-23(b)

41、所示似乎是低电平驱动继电器电路，但仔细分析，该电路并不能正常工作，因为单片机输出的高电平也只有+5V，而继电器的工作电压+12V使三极管的发射结处于正偏，继电器并不能释放，而且这个电压加在单片机的输入端还有可能损坏单片机，所以，在使用单片机驱动继电器时，采用高电平驱动方式更加安全可靠。二极管IN4148起到保护驱动三极管的作用，因为在维电器由吸合到斯开的瞬间，将在继电器线圈上产生上负下正的感应电压，和电源电压起加在驱动电路上，有可能损坏驱动电路，二极管可以将线圈两端的感应电电压钳位在0.7V左右。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术

42、为了实现和单片机系统彻底隔离，常常使用光电耦合器，如图4-24所光电耦合器中的发光二极管导通发光，光敏三极管受光照后导通，VT1的基极得到高电平导通，维电器吸合。反之，继电器不吸合。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术图4-24 光电耦合器隔离、继电器驱动电路项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术如果需要控制的继电器数目较多，则可采用继电器专用集成驱动芯片ULN2003。ULN2003芯片实物图及内部结构如图4-25所示。ULN2003是高耐压、大电流达林顿阵列，每个达林顿

43、驱动器上提供保护驱动器的二极管。采用ULN2003驱动多个继电器的电路如图4-26所示。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术图4-25 ULN2003芯片实物图及内部结构项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术2）硬件电路设计如果单片机控制直流电动机做单方向旋转，则只需一个继电器，电路原理图如图4-27所示。继电器吸合，电动机开始旋转，继电器释放，电动机则停止旋转。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术如果单片机要控

44、制直流电动机正转和反转，则需要使用两个继电器，电路如图4-28所示。图4-28 单片机控制直流电动机正、反转电路原理图3）程序设计根据电路原理图可知，当单片机的P2.0和P2.1分别输出0和1时，电动机正转；当P2.0和P2.1分别输出1和0时，电动机反转；当P2.0和P2.1均输出0或均输出1时，电动机停止。依此可编写控制电动机正转、反转和停止的程序。控制直流电动机交替正、反转的程序流程图如图4-30所示。根据程序流程图，编写程序如下。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术1 1单片机控制接线图单片机控制接线图汽车直流电动机正反转的

45、单片机控制接线图如图4-24所示。图4-24 直流电动机正反转的单片机控制接线图项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术2 2流程图流程图项目流程图如图4-25所示项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术3 3项目程序项目程序 ORG 0000HOFF:ORL P1,#11111111B ；令P1.4=1，P1.5=1 ORL P2,#11111111B ；设定P2为输入端口；等待按下按钮LOOP:JNB P2.0,OFF ；测试是否OFF按钮被按下 JNB P2.1,REV ；

46、测试是否REV 按钮被按下 JNB P2.2,FOR ；测试是否FOR按钮被按下 AJMP LOOP ；重复测试按钮的状态REV:CLR P1.5 ；令继电器RL2通电 JB P2.0,$；等待按下OFF按钮 AJMP OFF ；跳至OFF，令继电器RL1、RL2都断电FOR:CLR P1.4 ；令继电器RL1通电 JB P2.0,$；等待按下OFF按钮 AJMP OFF ；跳至OFF，令继电器RL1、RL2都断电 END项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术（2）输入程序，并通电执行。（3）按下zFOR按钮时，RL1或RL2通电?答

47、：。（4）按下REV按钮时，RL1或RL2通电?答：。（5）按下OFF按钮时，RL1或RL2都断电吗?答：。（6）按下REV按钮时，RL1或RL2通电?答：。（7）按下FOR按钮时，RL1或RL2通电?答：。（8）按下OFF按钮时，RL1或RL2都断电吗?答：。4.4.项目步骤项目步骤（1）按照图4-24所示的电路图接好电路。实验时，若为了节省时间，项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术图4-26 电动机正反转的仿真实验电路项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术图4-27 H

48、桥直流电动机驱动电路H H桥直流电机驱动电路桥直流电机驱动电路 H桥驱动电路是非常典型的直流电动机驱动电路，如图4-27所示。正因为它的形状酷似字母H所以得名“H桥驱动电路”项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术1任务分析直流电动机控制器任务要求：用AT89C51单片机作为控制器，设计3个按键控制直流电动机转动，FuncKey控制电动机转到方向，IncKey为直流电动机加速键，DecKey为直流电动机减速键，用外部中断0检测是否有键按下。加速和减速通过定时器调节驱动电动机的PWM波占空比来实现，占空比十级可调，从0100。用LCD 1

49、602显示出工作状态：第一行显示直流电动机转向，顺时针转动时显示“MotoStatus：CWD”，逆时针转动时显示“MotoStatus：CCWD”；第二行显示PWM波占空比H/L：x%”。2电路设计单片机控制的直流电动机控制器硬件电路图如图4-28所示。采用分立元件搭建H桥驱动电路，H桥电动机驱动电路主要包括4个三极管和一个如图4-27所示，H桥式电机驱动电路主要包括4个三极管和1个电动机。要使电动机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电动机，从而控制电动机的转向。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电动机，从而驱动电动机顺

50、时针转动；当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电动机，从而驱动电动机逆时针转动。项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术电机，单片机的P2.6和P2.7输出两路PWM驱动信号，3个按键分别控制转动方向和速度，LCD1602显示系统状态。表8-14为直流电动机控制器元器件清单。图4-28 直流电动机控制器硬件电路图项目四项目四 汽车直流电动机正反转控制汽车直流电动机正反转控制汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术3软件程序设计直流电动机控制器软件设计分3个部分：按键控制电动机、占空比调节和LCD 1602显示控制。按键控制电动机通过