基于51单片机的电机（L298芯片，PWM调速，可加速、减速、正转、反转）

        电机是我们日常生活中比较常用的一个工具，我们经常需要使用电机来转动和拖动，完成一些任务。本次设计便用基于51单片机完成的电机转动与调速，使得电机可以正常启停、加速、减速以及正反转。

        文章末尾提供资源免费下载，包括proteus仿真文件与源码。

        51单片机的最大电压为5V，最大输出电流为10mA。可想而知，我们不可能依靠单片机引脚去驱动电机，因此我们需要借助电机驱动芯片来完成这项艰难的任务。L289芯片在protues中长这个样子：

        乍一看，这东西看着挺复杂,这么多引脚。其实，仔细研究过就会知道，这东西很简单。其他博主有很详细的介绍L298的引脚功能，这里就不讲，简单说下本次用到的。IN1和IN2是用来控制启停和正反转的，IN1为1，IN2为0就正转，反之则为反转，全为0或全1则制动，同时，这也是PWM输入入口，控制电机转速。ENA引脚为1，表示可以PWM调速。VCC为工作电压，5V，VS为驱动电压12V，OUT1和OUT2表示输出，连接电机正负极，1接正，2接负。此处为网上找到的资源，我测试过可以用，如有纰漏，欢迎指正。

下面介绍本次设计的主角，带编码器的直流电机。protues中，它长这个样子：

左右两边的“手”便是它的正负极，我们将他两与L298的OUT1与OUT2相连。上面的三根头发，左右两边根据设定值，每圈发出固定数量的脉冲，我们根据脉冲数即可知道转了几圈。本次设计中，每圈输出24个脉冲。那么在哪里修改呢？双击电机，可以看到下图：

相信你看到了24了吧，该怎么改，你自己决定。那电机最中间的头发呢？据说是每圈一个脉冲，感兴趣的同学可以试试。电机最下面的绿色屏幕就是转速了，单位是r/min。

至于脉冲数的统计，这里提供两个思路，一个是计数器，一个是外部中断。我们可以将其中一个定时器做计数器，计算脉冲，另一个计时，计算转速。另外一种是通过外部中断统计脉冲数，定时器计时，获得转速。

至于PWM的生成方法，我们可以这么想。IO口有两种状态，1和0。我用定时器计100us，70us我r让一个IO口为1，30us为0，我不就得到了一串方波，周期100us。程序实现就是设置一个变量comper，作为比较量，另一个变量count_pwm为累加量，10us加1，大于comper为1，小于为0，ok，得到了可调PWM。

下面是具体实现，每段代码，每个变量都有详细注释，同时欢迎留言询问，源码0error，0warning。

（1）定时器部分（timer.c）定时器T0计时，T1产生PWM

#include <reg52.h>
/************************************
函数名：timer_Init
功能：定时器初始化，T0用作50ms定时，
	  T1用10us定时
形参：无
返回值：无
*************************************/
void timer_Init()
{
	TMOD = 0x11;
	TL0 = 0xB0;				//设置定时初始值50ms
	TH0 = 0x3C;				//设置定时初始值
	TL1 = 0xF6;				//设置定时初始值10us
	TH1 = 0xFF;				//设置定时初始值
	TF0 = 0;				//清除溢出标志
	TF1 = 1;
	ET0 = 1;				//定时中断允许
	ET1 = 1;
	EA = 1;					//总中断
	IT0 =1;					//外部中断
	EX0 =1;					//下降沿出发
	TR0 = 1;				//定时器开
	TR1 = 0;
}

 timer.h

#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H
void timer_Init();
#endif

 (2)按键部分，控制电机启停、正反转、加速、减速

key.c

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>            //nop所在头文件
#include "key.h"				//按键头文件
/***********************************
函数名：delay_key
功能：5ms延时，用于按键消抖,此处是
为了protues仿真速度，实际应为20ms
形参：无
返回值：无
***********************************/
void delay_key()
{
	unsigned char i, j;

	i = 6;
	j = 211;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);
}
/***********************************
函数名：key_pron
功能：按键处理函数（k1：开始，k2：停止
k3:加速，k4：减速 ，k5:正转，k6：反转
形参：无
返回值：无
*************************************/
void key_pron()
{
	if(K1 == 0)            //开始
	{
		delay_key();		//消抖
		if(K1 == 0)
		{
			TR1=1;			//启动定时器
			ENA = 1;
			motor_flag = 0;
			IN2 = 0;
			comper = 50;//初始转速
			while(K1 == 0)  //松手检测
			{
				SMG_display();
			}
		}
	}
	
	if(K2 == 0)				//停止
	{
		delay_key();		//消抖
		if(K2 == 0)
		{
			TR1 = 0;		//停止定时器
			IN1 = 0;
			IN2 = 0;
			comper = 50;  //初始转速
			while(K2 == 0)	//松手检测
			{
				SMG_display();
			}
		}
	}
	
	if(K3 == 0)				//加速
	{
		delay_key();
		if(K3 == 0)
		{
			comper=comper-10;	//增加占空比
			if(comper<0)		//上限
				comper = 0;
			while(K3 == 0)
			{
				SMG_display();
			}
		}
	}
	
	if(K4 == 0)				//减速
	{
		delay_key();
		if(K4 == 0)
		{
			comper=comper+10;//减小占空比
			if(comper >100)//下限
				comper = 100;
			while(K4 == 0)
			{
				SMG_display();
			}
		}
	}
	
	if(K5 == 0)				//正转
	{
		delay_key();
		if(K5 == 0)
		{
			motor_flag = 0;   //正转标志
			ENA = 1;
			IN2 = 0;
			while(K5 == 0)
			{
				SMG_display();
			}
		}
	}
	
	if(K6 == 0)				//反转
	{
		delay_key();
		if(K6 == 0)
		{
			motor_flag = 1; //反转标志
			ENA = 1;
			IN1 = 0;
			while(K6 == 0)
			{
				SMG_display();
			}
		}
	}
}

key.h

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H
//按键
sbit K1 = P1^0;
sbit K2 = P1^1;
sbit K3 = P1^2;
sbit K4 = P1^3;
sbit K5 = P1^4;
sbit K6 = P1^5;

sbit ENA = P2^5;
sbit IN1 = P2^3;
sbit IN2 = P2^4;
extern bit motor_flag;
extern void SMG_display();
void delay_key();
void key_pron();
extern char comper;					//PWM占空比调节
#endif

(3)数码管显示部分，采取共阴四位数码管，保留一位小数

smg.c

#include <reg52.h>
#include "seg.h"
unsigned char code SMG_NODOT[10] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//无小数点
unsigned char code SMG_DOT[10]= {0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0x6e6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};//有小数点
/*************************************
函数名：SMG_Init
功能：数码管初始化函数
形参：pos：显示位 value：显示值
返回值：无
**************************************/
void SMG_Init(unsigned char pos,unsigned char value)
{
	unsigned char dat = 0x80;
	P3 = P3&(~(dat >> pos));
	P0=value;
	delay(2);
	P0 = 0x00;
	P3 = P3|0xf0;
}
/***********************************
函数名：SMG_display
功能：数码管显示函数
形参：无
返回值：无
************************************/
void SMG_display()
{
	SMG_Init(0,SMG_NODOT[speed/1000]);
	SMG_Init(1,SMG_NODOT[(speed%1000)/100]);
	SMG_Init(2,SMG_DOT[(speed%100)/10]);
	SMG_Init(3,SMG_NODOT[speed%10]);
}

smg.h

#ifndef __SEG_H
#define __SEG_H
extern void delay(unsigned char t);
extern unsigned int speed;
void SMG_Init(unsigned char pos,unsigned char value);
void SMG_display();
#endif

(4)主函数main.c

/**********************************************************
Author   :sakura
Time     :2023/4/22
Funcation:51单片机使用L298电机芯片驱动带编码器的电机，
		  通过编码器测量转速，同时使用LED数码管显示，
		  按键可使电机正反转并改变速度
***********************************************************/
//头文件
#include <reg52.h>				//51单片机头文件
#include <intrins.h>            //nop所在头文件
#include "main.h"				//主函数头文件
#include "timer.h"				//定时器头文件
#include "key.h"				//按键头文件
#include "seg.h"				//数码管头文件
/*************************************
函数名：main
功能：主函数入口
形参：无
返回值：无
**************************************/
void main()
{
	timer_Init();			//定时器初始化
	IN1 = 1;
	IN2 = 1;
	while(1)
	{
		SMG_display();		//数码管显示
		key_pron();			//按键扫描
	}
}
/***********************************
函数名：INT0_isr
功能：外部中断0入口，统计编码器脉冲
形参：无
返回值：无
************************************/
void INT0_isr() interrupt 0
{
	count_f++;//每秒脉冲数
}
/*****************************
函数名：timer0_isr
功能：定时器0中断入口，定时50ms
		每秒计算一次转速
形参：无
返回值：无
*****************************/
void timer0_isr() interrupt 1
{
	TL0 = 0xB0;				//设置定时初始值50ms
	TH0 = 0x3C;				//设置定时初始值
	count_50ms++;
	if(count_50ms == 20)
	{
		count_motor = count_f + count_motor;
		count_f = 0;
	}
	if(count_50ms == 40)
	{
		count_50ms = 0;
		count_motor = count_f + count_motor;
		speed_real = (count_motor * 0.0416666);//计算每秒圈数，每圈24个秒冲																//总脉冲/24 = 圈数
		speed = speed_real*300;//每秒转圈数(一位小数)
		count_f = 0;
		count_motor = 0;
	}
}
/*******************************
函数名：timer1_isr
功能：定时器1中断入口，定时10us，
	用于产生PWM波
形参：无
返回值：无
*******************************/
void timer1_isr() interrupt 3
{
	TL1 = 0xF6;				//设置定时初始值
	TH1 = 0xFF;				//设置定时初始值
	count_pwm ++;
	if(count_pwm == 100)
		count_pwm = 0;
	if(count_pwm>comper)
	{
		if(motor_flag == 0)  //正转对IN1输出PWM
			IN1 = 1;
		else				//反转对IN2输出PWM
			IN2 = 1;
	}
	else
	{
		if(motor_flag == 0)  
			IN1 = 0;
		else
			IN2 = 0;
	}
		
}

main.h

#ifndef __MAIN_H
#define __MAIN_H
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>            		//nop所在头文件
//变量
unsigned char count_f = 0;				//编码器脉冲计数
unsigned char count_50ms = 0;			//50ms计数
char comper = 50;						//PWM占空比调节
float speed_real = 0;					//转速中间变量
unsigned int speed = 0;					//转速，r/min
unsigned char count_pwm = 0;			//pwm统计
bit motor_flag = 0;						//正反转标志
unsigned char count_motor = 0;			//滤波变量
//函数声明
void delay(unsigned char t);					//延时函数
/*************************************
函数名：delay
功能：t*10us延时
形参：t：延时次数
返回值：无
*************************************/
void delay(unsigned char t)
{
	unsigned char i;
	while(t--)
	{
		_nop_();
		i = 2;
		while (--i);
	}
}

#endif

以上就是全部代码了。仿真结果如下：

 实际转速81.4，数码管81.2，低速误差是很小的。至于其他比如正反转、加减速不好展示，欢迎大家下载资源测试，仅需您小小的一个赞。

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提取码：ae1v

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