红外控制电机论文

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1、基于51单片机对直流电机和步进电机的红外控制电气10901班宋文伟200901820电气10901班余鹏200901733关键词：51单片机霍尔传感器步进电机红外仪直流电机引言：单片机在各类电子产品中的应用已经越来越广泛，手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。为此本文作者利用51单片机实现对小车的红外控制，即利用单片机实现对直流电机、步进电机转速、转向的控制及速度的测定。该电路简单，易于实现。一、实验原理：单片机红外仪直流电机、步进电机数据显示霍尔传感器硬件原理图在本次实验中作者在

2、红外仪的控制下，利用51单片机对红外信号操作码的识别，根据红外信号操作码的不同，来对相应的按键设定不同的功能对连接电机端口高低电平的控制，以此来控制直流电机，步进电机，继而实现了对小车转速和转向的控制。二、步进电机：步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。你可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；本实验采用的是28BYJ48型四相八拍电机。28BYJ48步进电机为四相八拍，其相序表如下：      序号3

3、21016进制输出值1000101H2001103H3001002H4011006H5010004H611000CH7100008H8100109H因此在控制脉冲信号个数的情况下，可以实现对步进电机角位移的精确控制。三、调节电路：在该设计方案中利用红外仪调节直流电机与步进电机。红外仪UPD6121G产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。芯片厂商把用户识别码固定为十六进制的一组数；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。（1）正反转向的调节在该红外仪上利用其

4、操作码的不同可以设定不同的功能，如利用图中按键中的向前键的操作码的不同，单片机在识别该键的操作码后控制连接小车直流电机两端口上电平的大小，以此来实现直流电机正转控制，按照以上的原理同样可以利用向后键根据其操作码的不同利用单片机的设定控制直流电机的端口使小车直流电机实现反转。（2）转速的调节在小车的调速方面主要是利用PWM技术实现对小车占空比的调节来实现对小车速度的调节。其原理是在一个周期T内，导通时间为t，电机两端的电压为U=Vcc*（t/T）=a*Vcc。即电机的转速与电机两端的电压值大小成比例。当给直流电机的高电平时间在整个周期

5、中所占比例越高时其速度也随之越大，反之随着高电平所占比例越小其速度也会随之降下来。为了实现对小车速度的准确控制，在利用单片机调节时利用程序实现，以占空比为1%为基准，如同电视机两位数原理，在按下两位数键后，单片机接收信号，继续按下a键和b键，使单片机接收默认为两位数ab，即其占空比比为ab%。其速度为基准速度的ab倍，以此来实现对直流电机调速的原理。红外输入红外接收仪红外编码51单片机控制小车端口的电平直流电机、步进电机（3）左右转向的调节在小车转向的调节方面，步进电机虽然调节速度慢，但其由于是按电脉冲转换就使其转动角精确，继而可以

6、使得小车左右转的角度可以得到人为较为精确的控制。直流电机在这方面虽然调节速度快，但其转动的角度不能控制，所以如果需要小车转动角度较为精确时，可以利用步进电机来调节其转向。如图所示利用齿轮及电机的转动带动小车前轮的左右转。四、测速电路：霍尔传感器是一种对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。如图1所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vc

7、c，地，输出。利用霍尔传感器测速实际上就是测频，在小车转轴的周围粘上一粒磁钢，当霍尔元件靠近时，在旋转磁钢的作用下，就会不断产生脉冲信号。这样根据霍尔元件所产生的脉冲波信号的数量，来换算出小车的转速。当然在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。图2是测速电路的信号获取部分，在电源输入端并联电容C2用来滤去电源尖啸，使霍尔元件稳定工作。HG表示霍尔元件，采用CS3020，在霍尔元件输出端（引脚3）与地并联电容C3滤去波形尖峰，再接一个上拉电阻R2，然后将其接入L

8、M324的引脚3。用LM324构成一个电压比较器，将霍尔元件输出电压与电位器RP1比较得出高低电平信号给单片机读取。C4用于波形整形，以保证获得良好数字信号。LED便于观察，当比较器输出高电平时不亮，低电平时亮。电压比较器的功能：比较