51单片机从零开始入门教程（直流电机篇）

参考教程：[15-1] 直流电机驱动(PWM)_哔哩哔哩_bilibili

1、直流电机是一种将电能转换为机械能的装置。一般的直流电机有两个电极，当电极正接时，电机正转，当电极反接时，电机反转。直流电机主要由永磁体（定子）、线圈（转子）和换向器组成。除直流电机外，常见的电机还有步进电机、舵机、无刷电机、空心杯电机等。

2、电机驱动电路：

（1）大功率器件直接驱动：（D1二极管用于保护电路，否则断电后，由于电机有电感的特性，但是电路却是断路，因此电机两端的电压会异常地高；电机只能单向转动）

（2）H桥驱动：（电机可以正向转动，也可以逆向转动，要求三极管有很强的耐压特性）

（3）开发板上的电机模块：VCC和OUT1接电机的两端，当然，电机一端接VCC另一端可以接OUT1-4，下面代码以接OUT1为准，OUT1的电平与IN1的电平相同，也就是与P10有关，且OUT1高电平才能驱动电机转动（这点可以看原理图中是否有非门，或者说看有没有取反，一般引脚有取反的都是对应低电平驱动，没有取反的都是高电平驱动）。

3、PWM：PWM（Pulse Width Modulation）即脉冲宽度调制，在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速、开关电源等领域。

4、产生PWM方法：

（1）模型结构：

（2）波形：

5、LED呼吸灯：

（1）理论上给LED灯一个模拟信号（如上面那个紫色虚线的波形），LED灯的亮度可以从低慢慢变高，再从高慢慢变低，但是这在单片机中难以实现（因为软件中只能写出数字信号），不过可以给LED灯一个占空比不断变化的方波脉冲（可能不是专业名词，能理解就行），因为有PWM调制，就相当于给了LED一个模拟信号量。

（2）将下列代码添加到main.c文件中，然后进行编译、调试。

#include 

sbit LED = P2^0;  //第一盏LED灯

void Delay(unsigned int t)  //简陋的延时函数
{
	while(t--);
}

void main()
{
	unsigned char Time, i;
	while(1)
	{
		for(Time=0;Time<100;Time++)  //亮度增加（通过改变占空比实现）
		{
			for(i=0;i<20;i++)  //20个相同脉宽的脉冲
			{
				LED=0;
				Delay(Time);  //低电平占时Time（亮度逐渐变大）
				LED=1;
				Delay(100 - Time);  //高电平占时100 - Time（暗度逐渐变小）
			}
		}
//亮度达到巅峰
		for(Time=100;Time>0;Time--)  //亮度下降（通过改变占空比实现）
		{
			for(i=0;i<20;i++)  //20个相同脉宽的脉冲
			{
				LED=0;
				Delay(Time);  //低电平占时Time（亮度逐渐变小）
				LED=1;
				Delay(100 - Time);  //高电平占时100 - Time（暗度逐渐变大）
			}
		}
//LED完全熄灭
	}
}

6、按键调节直流电机转速：

（1）为了调节直流电机转速，在下面的代码中会引入变量Compare，这是用户自设的一个比较值，当计数器低于比较值时输出高电平、高于比较值时输出低电平，通过更改比较值产生占空比不同的脉冲，以此达到调节直流电机转速的目的。（直流电机由方波信号驱动，高电平时直流电机工作，低电平时会由于惯性继续运动，不过运动速度逐渐下降）

（2）将直流电机导线的一端插到开发板步进电机模块的U5脚，另一端插到U5隔壁的1号脚，然后在项目中添加下列文件，接着进行编译，按照main.c文件中的注释进行调试。（独立按键和数码管可以不用定时器扫描，我的项目中独立按键是用定时器扫描，数码管则不是，所以不用延时函数，另外数码管只需要静态显示即可，所以不需要消影）

①Timer0.c文件：

#include 

/**
  * @brief  定时器0初始化，[email protected]
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Timer0_Init()
{
	
	TMOD = 0x01;
	//仅关注0-3位，0位和1位决定配置定时器0为模式1（16位定时器/计数器）
	//2位决定选择定时器功能（与之相对的是计数器功能）
	//3位决定打开定时器（具体见原理图以及手册）
	//TMOD“不可位寻址”，也就是说对其进行配置的话不能按位进行配置，要“一气呵成”
	
	TF0 = 0;  //中断标志位初始化为0，计数产生溢出时该位被置为1，向CPU发出中断请求，CPU响应中断后该位被置为0
	TR0 = 1;  //允许定时器T0计数
	//由于TMOD的3位，也就是GATE被置为了0，那么无论IE0、IT0如何配置，结果都是一样的
	
	TL0 = 0xA4;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFF;		//设置定时初值
	
	ET0 = 1;
	EA = 1;
	PT0 = 0;
	//结合原理图理解，这是在配置中断系统，创造产生中断的环境
	
}

/* 定时器0函数中断模板
void Timer0_Routine()  interrupt 1  //CPU响应中断后执行的函数（每隔100us执行一次）
{
	static unsigned int T0Count = 0;  //定义计数器
	
	T0Count++;
	
	if(T0Count >= 10000)  //每10000个中断信号（1秒）执行一次下面的代码段
	{
		T0Count = 0;
	}
	
	//每次中断结束都要重置计数单元
	TL0 = 0xA4;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFF;		//设置定时初值
}
*/

②main.c文件：

#include 
#include "Nixie.h"
#include "Timer0.h"
#include "key.h"

sbit Motor = P1^0;  //电机（是P1^0还是P2^0，具体看开发板的原理图）
unsigned char Counter, Compare;
unsigned char KeyNum;
unsigned char Speed;

void main()
{
	Timer0_Init();
	Compare = 0;
	while(1)
	{
		KeyNum = Key();
		if(KeyNum == 1)  //每按一次按键1，转速提高一级
		{
			Speed++;  //转速等级分为4级
			Speed %= 4;  //超过3级，转速回归0级
			if(Speed == 0){Compare = 0;}  //不转
			if(Speed == 1){Compare = 5;}  //慢转
			if(Speed == 2){Compare = 50;} //稍快转
			if(Speed == 3){Compare = 100;}//快转
		}
		Nixie(2,Speed);  //第二个数码管显示当前档位
	}
}

void Timer0_Routine()  interrupt 1  //CPU响应中断后执行的函数
{
	static unsigned int T0Count = 0;  //定义计数器
	
	T0Count++;
	
	if(T0Count >= 200)  //每200个中断信号（20ms）执行一次下面的代码段（20ms正好是按键消抖需要的时间）
	{
		Key_Loop();  //定时器扫描独立按键
		T0Count = 0;
	}
	
	Counter++;
	Counter %= 100;
	
	if(Counter < Compare)  //计数器和自设比较值比较
	{
		Motor = 1;  //计数器低于比较值，输出高电平
	}
	else
	{
		Motor = 0;  //计数器高于比较值，输出低电平
	}
	
	//每次中断结束都要重置计数单元
	TL0 = 0xA4;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFF;		//设置定时初值
}