直流電機與8051微控制器的接口

在這個(gè)項目中，我們將學(xué)習L293D和L298N電機驅動(dòng)器，以及在L293D和L298N的幫助下將直流電動(dòng)機與8051微控制器連接。

當我們談及控制機器人時(shí)，首先想到的是控制直流電動(dòng)機。將直流電動(dòng)機與微控制器連接是機器人應用中非常重要的概念。通過(guò)將直流電動(dòng)機與微控制器連接，我們可以做很多事情，比如控制電動(dòng)機的方向，控制電動(dòng)機的速度。這篇文章描述了如何使用AT89C51控制器（或任何8051微控制器的變體）來(lái)控制直流電動(dòng)機。

電路原理

微控制器引腳的最大輸出電流在5V下是15mA。但是大多數直流電動(dòng)機的功率要求是微控制器所不能承受的，甚至電動(dòng)機產(chǎn)生的反電動(dòng)勢也可能損壞微控制器。

因此，直接將直流電動(dòng)機連接到控制器上是不可取的。因此，我們在直流電機和微控制器之間使用電機驅動(dòng)電路。

在這里，我們使用L293D和L298N電機驅動(dòng)器IC來(lái)驅動(dòng)直流電機。使用這些IC，我們可以同時(shí)驅動(dòng)兩個(gè)直流電動(dòng)機。對于L293D電機驅動(dòng)器，電機電源在4.5到36V之間變化，它提供的最大電流為600mA。對于L298N來(lái)說(shuō)，電機電源最高為46V，可提供3A的電流。

關(guān)于L293D電機驅動(dòng)器的簡(jiǎn)要說(shuō)明

L293D是一個(gè)四重H橋電機驅動(dòng)器，顧名思義，它用于驅動(dòng)直流電機。這個(gè)IC的工作原理是基于H橋的概念。H橋是一個(gè)允許任何方向的電壓來(lái)控制電機方向的電路。

L293D有4個(gè)輸入引腳。電機方向取決于應用在這些引腳的邏輯輸入。EN1和EN2必須是高電平才能驅動(dòng)兩個(gè)直流電動(dòng)機。

L293D電路

L293D電路

IN1=0和IN2=0 -> 電機1空轉

IN1=0和IN2=1 -> 電機1反時(shí)鐘方向

IN1=1和IN2=0 --> 電機1的時(shí)鐘方向

IN1=1和IN2=1 -> 電機1空轉

IN3=0 和 IN4=0 --> 電機 2 空轉

IN3=0和IN4=1 -> 電機2反時(shí)鐘方向

IN3=1和IN4=0 --> 電機2的時(shí)鐘方向

IN3=1和IN4=1 -> 電機2空轉

關(guān)于L298N電機驅動(dòng)器的簡(jiǎn)要說(shuō)明

L298N電機驅動(dòng)模塊是目前比較常用的驅動(dòng)IC。L298N的額定電流和電壓高于L293D電機驅動(dòng)器。

關(guān)于L298N電機驅動(dòng)模塊的更多信息，請參考《關(guān)于L298N電機驅動(dòng)器的簡(jiǎn)要說(shuō)明》。

使用L298N電機驅動(dòng)模塊引腳控制Arduino直流電機

直流電動(dòng)機與8051單片機和L293D連接的電路圖

所需組件

AT89C51 (8051微控制器)

8051編程器

編程電纜

12V直流電池或適配器

L293D電機驅動(dòng)器

直流電動(dòng)機

電解電容 - 10uF

2個(gè)陶瓷電容 - 33pF

10k電阻（1/4瓦） - 4個(gè)

按鈕 - 3

連接導線(xiàn)。

了解基于PWM的直流電動(dòng)機速度控制電路如何使用微控制器工作

電路設計

上述電路圖中的主要部件是at89c51微控制器和電機驅動(dòng)器。在這里，電機驅動(dòng)器的輸入引腳IN1，IN2分別連接到P3.0和P3.1，以控制電機的方向。直流電機連接到L293D的輸出端。EN1引腳連接到5V直流電以驅動(dòng)電機。

開(kāi)關(guān)被連接到微控制器的P2.0和P2.1的下拉配置中。第一個(gè)開(kāi)關(guān)使電機按順時(shí)針?lè )较蛐D，第二個(gè)開(kāi)關(guān)使電機按逆時(shí)針?lè )较蛐D。電機驅動(dòng)器的第8和第16個(gè)引腳連接到+5V電源。

算法

宣布P2.0和P2.1為輸入，P3.0和P3.1為輸出。

現在檢查第一個(gè)按鈕是否被按下。如果按下了，則向P3.0發(fā)送邏輯1。

接下來(lái)檢查第二個(gè)按鈕是否被按下。如果按下了，則向P3.1發(fā)送邏輯1，否則向端口3發(fā)送0。

直流電動(dòng)機與8051單片機和L298N連接的電路圖

直流電動(dòng)機與8051單片機和L293D連接的電路圖

所需元件

AT89C51 (8051微控制器)

8051編程器

編程電纜

12V直流電池或適配器

L298N馬達驅動(dòng)模塊

12V直流電動(dòng)機

電解電容 - 10μF

2個(gè)陶瓷電容 - 33pF

10KΩ 電阻器 (1/4瓦)

1KΩ 電阻器（1/4瓦） - 3個(gè)

 8個(gè)1KΩ電阻包

按鈕 - 4

連接導線(xiàn)。

電路設計

與上述電路類(lèi)似，L298N電機驅動(dòng)器的IN1和IN2連接到微控制器的0端口P0.0和P0.1引腳。電機驅動(dòng)模塊的OUT1和OUT2端連接一個(gè)12V的直流電機。

為了控制電機的旋轉方向，我將使用三個(gè)按鈕，分別連接到端口0的P0.5、P0.6和P0.7。

算法

聲明P0.5和P0.6為輸入，P0.0和P0.1為輸出。

現在檢查第一個(gè)按鈕是否被按下。如果按下了，則向P0.0發(fā)送邏輯1，向P0.1發(fā)送邏輯0。這將使馬達向前進(jìn)方向旋轉。

接下來(lái)檢查第二個(gè)按鈕是否被按下。如果按下，則向P0.1發(fā)送邏輯1，向P0.0發(fā)送邏輯0，使電機反向轉動(dòng)。

如何操作？

將程序刻錄到8051單片機上。

現在按照電路圖的要求進(jìn)行連接。

在給出連接時(shí)，確保沒(méi)有從電池到控制器的直接電源連接。

打開(kāi)電路板的電源，現在電機處于靜止狀態(tài)。

按下第一個(gè)按鈕，你可以觀(guān)察到電機將沿順時(shí)針?lè )较蛐D。

按下第二個(gè)按鈕，現在電機按逆時(shí)針?lè )较蛐D。

關(guān)閉電路板的電源。

使用L298N將直流電動(dòng)機與8051單片機連接起來(lái)

應用

這個(gè)概念在機器人中被用來(lái)控制機器人的方向。

用來(lái)控制直流電動(dòng)機的速度。

在我們需要驅動(dòng)高電壓電機的應用中使用。