本站原创摘 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.