直流電機(jī)與8051微控制器的接口

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將學(xué)習(xí)L293D和L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以及在L293D和L298N的幫助下將直流電動(dòng)機(jī)與8051微控制器連接。

當(dāng)我們談及控制機(jī)器人時(shí)，首先想到的是控制直流電動(dòng)機(jī)。將直流電動(dòng)機(jī)與微控制器連接是機(jī)器人應(yīng)用中非常重要的概念。通過將直流電動(dòng)機(jī)與微控制器連接，我們可以做很多事情，比如控制電動(dòng)機(jī)的方向，控制電動(dòng)機(jī)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）來控制直流電動(dòng)機(jī)。

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(shù)直流電動(dòng)機(jī)的功率要求是微控制器所不能承受的，甚至電動(dòng)機(jī)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(jī)連接到控制器上是不可取的。因此，我們在直流電機(jī)和微控制器之間使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。

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

關(guān)于L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的簡要說明

L293D是一個(gè)四重H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，顧名思義，它用于驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。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控制電機(jī)方向的電路。

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

L293D電路

L293D電路

IN1=0和IN2=0 -> 電機(jī)1空轉(zhuǎn)

IN1=0和IN2=1 -> 電機(jī)1反時(shí)鐘方向

IN1=1和IN2=0 --> 電機(jī)1的時(shí)鐘方向

IN1=1和IN2=1 -> 電機(jī)1空轉(zhuǎn)

IN3=0 和 IN4=0 --> 電機(jī) 2 空轉(zhuǎn)

IN3=0和IN4=1 -> 電機(jī)2反時(shí)鐘方向

IN3=1和IN4=0 --> 電機(jī)2的時(shí)鐘方向

IN3=1和IN4=1 -> 電機(jī)2空轉(zhuǎn)

關(guān)于L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的簡要說明

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

關(guān)于L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的更多信息，請參考《關(guān)于L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的簡要說明》。

使用L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊引腳控制Arduino直流電機(jī)

直流電動(dòng)機(jī)與8051單片機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)器

直流電動(dòng)機(jī)

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(dǎo)線。

了解基于PWM的直流電動(dòng)機(jī)速度控制電路如何使用微控制器工作

電路設(shè)計(jì)

上述電路圖中的主要部件是at89c51微控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。在這里，電機(jī)驅(qū)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(jī)的方向。直流電機(jī)連接到L293D的輸出端。EN1引腳連接到5V直流電以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

開關(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)開關(guān)使電機(jī)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，第二個(gè)開關(guān)使電機(jī)按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。電機(jī)驅(qū)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(xiàn)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(jī)與8051單片機(jī)和L298N連接的電路圖

直流電動(dòng)機(jī)與8051單片機(jī)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(dá)驅(qū)動(dòng)模塊

12V直流電動(dòng)機(jī)

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(dǎo)線。

電路設(shè)計(jì)

與上述電路類似，L298N電機(jī)驅(qū)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(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的OUT1和OUT2端連接一個(gè)12V的直流電機(jī)。

為了控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)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(xiàn)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(dá)向前進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)。

接下來檢查第二個(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(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。

如何操作？

將程序刻錄到8051單片機(jī)上。

現(xiàn)在按照電路圖的要求進(jìn)行連接。

在給出連接時(shí)，確保沒有從電池到控制器的直接電源連接。

打開電路板的電源，現(xiàn)在電機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)。

按下第一個(gè)按鈕，你可以觀察到電機(jī)將沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。

按下第二個(gè)按鈕，現(xiàn)在電機(jī)按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。

關(guān)閉電路板的電源。

使用L298N將直流電動(dòng)機(jī)與8051單片機(jī)連接起來

應(yīng)用

這個(gè)概念在機(jī)器人中被用來控制機(jī)器人的方向。

用來控制直流電動(dòng)機(jī)的速度。

在我們需要驅(qū)動(dòng)高電壓電機(jī)的應(yīng)用中使用。