基于C51的单片机电动机控制器制作

摘 要：介绍采用单片机制作单台电动机控制器和多台电动机控制器，并基于C语言进行控制器的软件设计。

关键词：AT89C51 单片机 电动机控制器 C语言

中图分类号：TP36 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）001-089-03

单片机控制电动机是一个典型低电压设备控制高电压设备的技术，单片机的输出电压是5V～24V直流低压，而电动机一般是220V或380V交流电压。用低电压控制交流高电压的器件有继电器、可控硅（晶闸管），在控制时会产生较大的干扰，尤其是对CPU的干扰更大，因此本文在电路设计时考虑了电路抗干扰问题，采用了光耦隔离技术。

1常用器件的选用

单片机选用AT89C51芯片。高电压电动机控制电路设计时，首先要解决低电压回路控制高电压回路问题，常用的控制器件为继电器、可控硅。其次是将低电压控制回路和CPU控制回路隔离，常用器件是光电耦合器。

1.1继电器

继电器是用低电压控制高电压的器件，它分为线圈、铁芯、衔铁、触点，触点有常开触点、常闭触点之分。在开关特性上有单刀单置、双刀单置、单刀双置、双刀双置、单刀多置、双刀多置之别。图1（a）为继电器的符号，图中只列了四种类型的继电器，方框为线圈，圆圈为触点，直线为刀。左下图为单刀单置，右下图为单刀双置，左上图为双刀双置，右上图为双刀单置。

工作过程是：线圈得电时，常开触点闭合，常闭触点断开；线圈失电时，常开触点断开，常闭触点闭合。电路连接时，单片机的一个输出口线接线圈的一端，线圈的另一端接符合线圈电压标准的电源，以单刀单置为例，将220V相线断开接触点两端（相当于在相线上接一个开关），220V线上再接电器设备。当用软件控制单片机的该输出口线为低电平时，线圈得电，常开触点闭合，电器设备工作（设定低电平工作）；用软件控制单片机的该输出口线为高电平时，线圈失电，常开触点断开，电器设备停止工作（设定高电平停止）。

1.2光耦

光耦在电路中起隔离作用，由光作为信号传递媒介，将单片机和外部设备在电器隔离。有三极管型光耦（又分带基极型和不带基极型）、可控硅型光耦（又分单向可控和双向可控），如图1（b）所示。

光耦的工作过程是：有电流通过内部发光管，发光管发光，所对应的内部三极管导通，无电流通过内部发光管，发光管不发光，所对应的内部三极管不导通（断开）。一般接法是内部发光管阳极接高电平（电源正极），与单片机同电源。阴极接单片机的某一输出口线，内部三极管对外的两端接外部设备，这就将单片机和外部设备在电气上分隔开。当用软件控制单片机的该输出口线低电平时，内部发光管发光，所对应的内部三极管导通，外部设备就工作（设定低电平工作），用软件控制单片机的该输出口线高电平时，内部发光管就不发光，所对应的内部三极管不导通，外部设备就停止（设定高电平停止）。

1.3指示灯

相当一个二极管，加正向电压发光，反之不发光，一般接法是阳极接高电平，电源正极，阴极接单片机的某一输出口线，当该输出口线为低时，指示灯亮，该输出口线为高时，指示灯不亮。这样我们只要编程控制单片机的该输出口线，就可控制指示灯亮或灭。

2单台电动机控制器制作

2.1单台电动机控制电路原理图设计

如图2所示，设置两个按键，一个作为电动机启动按键，一个作为停止键。用上拉电阻和按键组成控制电路，按键断开时将端口置为高电平，按键闭合时将端口置为低电平，这种方式为低电平有效，CPU查询到按键低电平时开始控制动作。光耦01用来隔离CPU与继电器控制回路。光耦触发输入部分由电源、电阻R7、光耦内部发光二极管和CPU 的P1.0引脚，组成光耦触发输入回路。当P1.0为高电平时该回路不通，当P1.0为低电平时该回路导通。光耦输出回路的一个支路由12V正极电源、电阻R15、光耦内部三极管和电源负极组成，另一支路由电源12V正极、电阻R11、光耦内部三极管以及电源负极组成。继电器控制回路由电源12V正极；三极管发射极；三极管集电极；继电器线圈；电源负极组成。线圈旁边二极管为续流二极管，泄放掉继电器失电时的反电势。当光耦触发输入回路导通工作时，光耦内部三极管导通，三极管Q1导通，继电器线圈得电，继电器常开触点闭合，电动机工作。高电压电动机控制回路由高压电源正极、继电器常开触点、电动机正极、电动机负极和高压电源负极组成。

图2 单台电动机控制电路原理图

2.2单台电动机控制器程序设计

编写程序时用外接于P3.0的按键K1作为启动按钮，用外接于P3.0的按键K2作为停止按钮，用外接于P1.0的电路控制电动机，考虑到启动和停止转换不能太频繁，加入8秒延时程序，程序如下：

3多台电动机控制器制作

多台电动机控制是工业自动控制系统中常见的一种控制方式。

3.1多台电动机控制电路原理图设计

采用5个按键来控制4台电动机，具体如下：电动机1接于P1.0口，采用K1启动；电动机2接于P1.1口，采用K2启动电动机2；电动机3接于P1.2口，K3启动电动机3；电动机4连接P1.3口，K4启动电动机4；K5停止所有电动机。原理图如图3所示，从原理图中可见引脚为低电平时电动机工作，引脚为高电平时电动机停止工作。

3.2多台电动机控制器程序设计

根据以上设计可编写程序如下：

4结语

本文采用AT89C51单片机进行单台电动机控制器和多台电动机控制器的制作，并用C语言进行软件设计开发，该控制器在Proteus软件中进行仿真，取得了预期的效果。

参考文献：

[1] 朱传祥.一种定气圈细纱小样机的研制[D].青岛大学，2006.

[2] 龚运新，等.单片机C语言项目式教程[M].北京：北京邮电大学出版社，2012.

[3] 唐正.Proteus在单片机教学中的应用[D].华中科技大学，2008.