㈠ 如何使用單片機精確控制步進電機
如何用單片機控制步進電機
步進電機是機電控制中一種常用的執行機構，它的用途是將電脈沖轉化為角位移，通俗地說：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）。通過控制脈沖個數即可以控制角位移量，從而達到准確定位的目的；同時通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。
一、步進電機常識
常見的步進電機分三種：永磁式（PM），反應式（VR）和混合式（HB），永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；反應式步進一般為三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但雜訊和振動都很大。在歐美等發達國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。
二、永磁式步進電機的控制
下面以電子愛好者業余製作中常用的永磁式步進電機為例，來介紹如何用單片機控制步進電機。圖1是35BY型永磁步進電機的外形圖，圖2是該電機的接線圖，從圖中可以看出，電機共有四組線圈，四組線圈的一個端點連在一起引出，這樣一共有5根引出線。要使用步進電機轉動，只要輪流給各引出端通電即可。將COM端標識為C，只要AC、C、BC、C，輪流加電就能驅動步進電機運轉，加電的方式可以有多種，如果將COM端接正電源，那麼只要用開關元件（如三極體），將A、B、輪流接地。列出了該電機的一些典型參數：表135BY48S03型步機電機參數型號步距角相數電壓電流電阻最大靜轉距定位轉距轉動慣量35BY48S03 7.5 4 12 0.26 47 180 65 2.5 有了這些參數，不難設計出控制電路，因其工作電壓為12V，最大電流為0.26A，因此用一塊開路輸出達林頓驅動器（ULN2003）來作為驅動，通過P1.4~P1.7來控制各線圈的接通與切斷。開機時，P1.4~P1.7均為高電平，依次將P1.4~P1.7切換為低電平即可驅動步進電機運行，注意在切換之前將前一個輸出引腳變為高電平。如果要改變電機的轉動速度只要改變兩次接通之間的時間，而要改變電機的轉動方向，只要改變各線圈接通的順序。
㈡ 單片機控制大功率電機意義在哪
對於復雜點的工業控制來說用單片機控制可以省掉一些中間繼電器，延時繼電器等一些邏輯控制模塊，從而備並提高設備可靠性，因為用虛擬的邏輯控制代替了真實的有機械動作的繼電器。另外這樣做使設備安裝、檢修和維護更加簡單易行，畢竟硬體設備減少了。你所說的控制很簡單就沒有必要開發一個單片機控制系統了，因為這樣做只是省掉了很少一部分傳統的繼電器。相比其缺點來說得不償失。單片機控制系統有個弱點就是其抗干擾能力很弱，當然你也可以把這個單片機控制系統的抗干擾能力做的非常強，可以抵抗大電機啟動所帶來干擾。但這樣花費的代價很高，需要經過許許多多這樣那樣的測試。這樣的情況適合一些需要大批量生產的設備，比如說家用電器很多都是用單片機控制。鑒於你說的控制很簡單，如果非要把電控箱做小建議你用PLC，PLC實際上就是一個納滾枝單片機控制系統，只不過生產PLC的已經把抗干擾能力做的很強另外還可以讓用戶洞敏自己編程。工業控制首先考慮的就是可靠性。
㈢ 單片機的詳細發張歷史
單片機發展史
【摘要】單片機誕生於20世紀70年代末，經歷了SCM、MCU、SoC三大階段。單片機作為微型計算機的一個重要分支，應用面很廣，發展很快。自單片機誕生至今，已發展為上百種系列的近千個機種。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等幾個方面發展。關鍵詞 微型計算機 8位單片機 發展趨勢一、單片機發展歷程
（1）SCM即單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態嵌入式系統的最佳體系結構。「創新模式」獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發展道路。在開創嵌入式系統獨立發展道路上，Intel公司功不可沒。（2）MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術發展方向是：不斷擴展滿足嵌入式應用時，對象系統要求的各種外圍電路與介面電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領域都與對象系統相關，因此，發展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發展也有其客觀因素。在發展MCU方面，最著名的廠家當數Philips公司。Philips公司以其在嵌入式應用方面的巨大優勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發展到微控制器。因此，當我們回顧嵌入式系統發展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。（3）單片機是嵌入式系統的獨立發展之路，向MCU階段發展的重要因素，就是尋求應用系統在晶元上的最大化解決；因此，專用單片機的發展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發展，基於SoC的單片機應用系統設計會有較大的發展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統。二、以8位單片機為起點
（1）第一階段（1976-1978）：單片機的控索階段。以Intel公司的MCS – 48為代表。MCS – 48的推出是在工控領域的控索，參與這一控索的公司還有Motorola 、Zilog等，都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，「單機片」一詞即由此而來。 （2）第二階段（1978-1982）單片機的完善階段。Intel公司在MCS – 48 基礎上推出了完善的、典型的單片機系列MCS –51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用匯流排型單片機體系結構。 ①完善的外部匯流排。MCS-51設置了經典的8位單片機的匯流排結構，包括8位數據匯流排、16位地址匯流排、控制匯流排及具有很多機通信功能的串列通信介面。 ②CPU外圍功能單元的集中管理模式。 ③體現工控特性的位地址空間及位操作方式。 ④指令系統趨於豐富和完善，並且增加了許多突出控制功能的指令。 （3）第三階段（1982-1990）：8位單片機的鞏固發展及16位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發展的階段。Intel公司推出的MCS – 96系列單片機，將一些用於測控系統的模數轉換器、程序運行監視器、脈寬調制器等納入片中，體現了單片機的微控制器特徵。隨著MCS – 51系列的廣應用，許多電氣廠商競相使用80C51為內核，將許多測控系統中使用的電路技術、介面技術、多通道A/D轉換部件、可靠性技術等應用到單片機中，增強了外圍電路路功能，強化了智能控制的特徵。 （4）第四階段（1990—）：微控制器的全面發展階段。隨著單片機在各個領域全面深入地發展和應用，出現了高速、大定址范圍、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。三、單片機的發展趨勢
（1）CMOS化 近年，由於CHMOS技術的進小，大大地促進了單片機的CMOS化。CMOS晶元除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機可以工作在功耗精細管理狀態。這也是今後以80C51取代8051為標准MCU晶元的原因。因為單片機晶元多數是採用CMOS（金屬柵氧化物）半導體工藝生產。CMOS電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。採用雙極型半導體工藝的TTL電路速度快，但功耗和晶元面積較大。隨著技術和工藝水平的提高，又出現了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工藝。CHMOS和HMOS工藝的結合。目前生產的CHMOS電路已達到LSTTL的速度，傳輸延遲時間小於2ns，它的綜合優勢已在於TTL電路。因而，在單片機領域CMOS正在逐漸取代TTL電路。（2）低功耗化 單片機的功耗已從Ma級，甚至1uA以下；使用電壓在3~6V之間，完全適應電池工作。低功耗化的效應不僅是功耗低，而且帶來了產品的高可靠性、高抗干擾能力以及產品的便攜化。（3）低電壓化 幾乎所有的單片機都有WAIT、STOP等省電運行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在3~6V范圍內工作。低電壓供電的單片機電源下限已可達1~2V。目前0.8V供電的單片機已經問世。（4）低雜訊與高可靠性 為提高單片機的抗電磁干擾能力，使產品能適應惡劣的工作環境，滿足電磁兼容性方面更高標準的要求，各單片廠家在單片機內部電路中都採用了新的技術措施。大容量化 以往單片機內的ROM為1KB~4KB，RAM為64~128B。但在需要復雜控制的場合，該存儲容量是不夠的，必須進行外接擴充。為了適應這種領域的要求，須運用新的工藝，使片內存儲器大容量化。目前，單片機內ROM最大可達64KB，RAM最大為2KB。（5）高性能化 主要是指進一步改進CPU的性能，加快指令運算的速度和提高系統控制的可靠性。採用精簡指令集（RISC）結構和流水線技術，可以大幅度提高運行速度。現指令速度最高者已達100MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），並加強了位處理功能、中斷和定時控制功能。這類單片機的運算速度比標準的單片機高出10倍以上。由於這類單片機有極高的指令速度，就可以用軟體模擬其I/O功能，由此引入了虛擬外設的新概念。（6）小容量、低價格化 與上述相反，以4位、8位機為中心的小容量、低價格化也是發展動向之一。這類單片機的用途是把以往用數字邏輯集成電路組成的控制電路單片化，可廣泛用於家電產品。外圍電路內裝化 這也是單片機發展的主要方向。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種處圍功能器件集成在片內。除了一般必須具有的CPU、ROM、RAM、定時器/計數器等以外，片內集成的部件還有模/數轉換器、DMA控制器、聲音發生器、監視定時器、液晶顯示驅動器、彩色電視機和錄像機用的鎖相電路等。串列擴展技術 在很長一段時間里，通用型單片機通過三匯流排結構擴展外圍器件成為單片機應用的主流結構。隨著低價位OTP（One Time Programble）及各種類型片內程序存儲器的發展，加之處圍介面不斷進入片內，推動了單片機「單片」應用結構的發展。特別是I C、SPI等串列匯流排的引入，可以使單片機的引腳設計得更少，單片機系統結構更加簡化及規范化。四、總結
隨著半導體集成工藝的不斷發展，單片機的集成度將更高、體積將更小、功能將列強。在單片機家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司將其MCS –51系列中的80C51內核使用權以專利互換或出售形式轉讓給全世界許多著名IC製造廠商，如Philips、 NEC、Atmel、AMD、華邦等，這些公司都在保持與80C51單片機兼容的基礎上改善了80C51的許多特性。這樣，80C51就變成有眾多製造廠商支持的、發展出上百品種的大家族，現統稱為80C51系列。80C51單片機已成為單片機發展的主流。專家認為，雖然世界上的MCU品種繁多，功能各異，開發裝置也互不兼容，但是客觀發展表明，80C51可能最終形成事實上的標准MCU晶元。
㈣ c51單片機同時控制直流電機和步進電機問題
單片機控制直流電機調速電路(含 C 語言源程序) 在自動化控制中, 許多場合需要單片機控制直流電機進行變速, 這里我們介紹一種低成本的 簡單實現方法.經實踐證明,運行穩定可靠. 直流電機變速原理 通過電機學知識,我們可知,直流電機的轉速為: 直流電機的變速主要有 3 種方式: 1.控制電樞電壓改變電機的轉速. 2.控制電機的勵磁電流改變電機的轉速. 3.在電樞迴路中,串聯電阻改變電機的轉速. 使用單片機控制直流電機的變速.一般採用調節電樞電壓的方式,如圖 1 所示,單片機 P36 輸出的為寬度可變的負脈沖,這樣電機電樞上的電 壓也為寬度可變的脈沖電壓,根據公式: U=aVCC 其中:U-電機電樞電壓. a-脈沖的占空比,范圍在 0～1 之間. Vcc-直流電源電壓,這里為 12V. 電機的電樞電壓即受單片機輸出脈寬控制,實現了利用脈沖寬度調制技術(PWM)進行直流 電機的變速. 直流電機變速的實例及編程 圖 2 為筆者設計的"電噴汽車噴油嘴清洗機"(一種保養汽車的設備)電路原理,根據需要, 作業時可隨時按下"壓力+""壓力-"鍵,控制直流電機 M 的轉速,即改變了洗滌液輸出 , 的壓力大小. 圖 3 為 PWM 波的輸出示意,為了敘述簡單,我們把 PWM 波的周期定為 1mS,占空比分 10 級可調(即每級級差為 10%), 這樣定時器 TO 每 01mS(即 100μ S)產生一次定時中斷, 每 10 次中斷後進入下一個 PWM 波的周期.圖 3 中的脈沖占空比為 60%,即輸出脈沖的時間 為 600 μ S,斷開脈沖的時間為 400 μ S,這樣電機的電樞電壓為 12*60%=72V. 該變速程序配合 A189S51 單片機,產生的 PWM 波載頻為 1KHz,電機運行時有一些聲響, 適用於一些對噪音不十分講究的場合.如將載頻提升到 10～15KHz 以上時,則基本聽不到 噪音,由於 AT89S51 的運算速度有限,不可能實現這一目標.這時我們可考慮使用高速 8 位單片機,如:C8051F020,AVR 單片機等,它們不僅運行速度快,而且在片內集成了控制 電機專用的 PWM 部件,用來對直流電機進行變速控制將會得心應手. 由於篇幅有限, 而全部的源程序較長, 下面僅給出與本文有關的電機變速及數碼管顯示的源 程序(使用 C 語言編寫)並進行詳解. http://www.hezedjwx.com/
㈤ 單片機在世界發達國家各個行業的廣泛應用(舉例說明)和國內的應用現狀和趨勢
一、單片機的發展過程
單片機誕生於20世紀70年代末,單片機的發展歷史可劃分
為以下幾個階段:
第一階段(1974年~1976年):為單片機初級階段,即SCM
單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)階段。主要是尋求
最佳的單片形態嵌入式系統的最佳體系結構。因受工藝和集成
度的限制,單片機採用雙片形式。例如:仙童公司的F8必須外接
一塊3851電路才能構成一個完整的微型計算機。
第二階段(1976年~1978年):為低性能單片機階段,即單
片機的控索階段。以Intel公司的MCS—48為代表。MCS—48的
推出是在工控領域的控索,參與這一控索的公司還有Motorola
、Zilog等,都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代,「單
機片」一詞即由此而來。此時的單片機由一塊晶元構成,但性能
低、品種少。它具有CPU、並行口、定時器、RAM及ROM。這是
一個真正的單片機,但CPU功能不強,IO口種類和數量很少,
其ROM和RAM也很有限。只能應用於比較簡單的場合。例如,
90年代中期以前的PC機鍵盤幾乎無一例外地使用MCS-48
系列單片機作為控制部件。
第三階段(1978年~1982年):單片機的完善階段。Intel公
司在MCS—48基礎上推出了完善的、典型的單片機系列MCS—
51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用匯流排型單片機體系結
構。①完善的外部匯流排。MCS-51設置了經典的8位單片機的
匯流排結構,包括8位數據匯流排、16位地址匯流排、控制匯流排及具有
很多機通信功能的串列通信介面。②CPU外圍功能單元的集
中管理模式。③體現工控特性的位地址空間及位操作方式。④
指令系統趨於豐富和完善,並且增加了許多突出控制功能的指
令。
第四階段(1982年~1990年):8位單片機的鞏固發展及16
位單片機的推出階段,也是單片機向微控制器發展的階段。Intel
公司推出的MCS—96系列單片機,將一些用於測控系統的模數
轉換器、程序運行監視器、脈寬調制器等納入片中,體現了單片
機的微控制器特徵。隨著MCS—51系列的廣應用,許多電氣廠
商競相使用80C51為內核,將許多測控系統中使用的電路技術、
介面技術、多通道AD轉換部件、可靠性技術等應用到單片機
中,增強了外圍電路功能,強化了智能控制的特徵。
第五階段(1990年~):微控制器的全面發展階段。隨著單
片機在各個領域全面深入地發展和應用,出現了高速、大定址范
圍、強運算能力的8位16位32位通用型單片機,以及小型廉
價的專用型單片機。
二、單片機的發展趨勢
90年代後期至今單片機的發展可以說是進入了一個新的
階段,單片機正朝著高性能和多品種方向發展,發展趨勢將是進
一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和
外圍電路內裝化等幾個方面發展。其發展趨勢主要有以下幾個
方面:
1、CMOS化:近年,由於CHMOS技術的進步,大大地促進
了單片機的CMOS化。CMOS晶元除了低功耗特性之外,還具
有功耗的可控性,使單片機可以工作在功耗精細管理狀態。這也
是今後以80C51取代8051為標准MCU晶元的原因。因為單片
機晶元多數是採用CMOS(金屬柵氧化物)半導體工藝生產。
CMOS電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。採用雙
極型半導體工藝的TTL電路速度快,但功耗和晶元面積較大。
隨著技術和工藝水平的提高,又出現了HMOS(高密度、高速度
MOS)和CHMOS工藝,CMOS和HMOS工藝的結合。目前生產
的CHMOS電路已達到LSTTL的速度,傳輸延遲時間小於2ns,
它的綜合優勢已在於TTL電路。因而,在單片機領域CMOS正
在逐漸取代TTL電路。
2、低功耗:單片機的功耗已到mA級,甚至到1uA以下;使
用電壓在3~6V之間,完全適應電池工作。低功耗化的效應不僅
是功耗低,而且帶來了產品的高可靠性、高抗干擾能力以及產品
的便攜化、低電壓化。幾乎所有的單片機都有WAIT、STOP等
省電運行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬,一般在3~6V范
圍內工作。低電壓供電的單片機電源下限已可達1~2V。目前0.
8V供電的單片機已經問世。低雜訊與高可靠性為提高單片機
的抗電磁干擾能力,使產品能適應惡劣的工作環境,滿足電磁兼
容性方面更高標準的要求,各單片機廠家在單片機內部電路中
都採用了新的技術措施。
3、大容量化:傳統的單片機片內程序存儲器一般為1K~
8K,片內數據存儲器為256位元組以下。在某些復雜的應用上,片
內不論是程序存儲器還是數據存儲器都是容量不夠,必須採用
外接方式進行擴充。而新型單片機(例如PHILIPSP89C66x)片
內程序存儲器可達64K,片內數據存儲器可達8K。今後,隨著工
藝技術的不斷發展,單片機片內存儲器容量將進一步擴大。
4、單片機的高性能化:主要是指進一步提高CPU的性能,
加快指令運算速度,並加強了位處理功能、中斷、定時功能。其主
頻從4MHz~12MHz向0MHz(全靜態)~40MHz以上發展。
同時採用流水線結構,讓指令以隊列形式出現在CPU中,從而
進一步提高運算速度。有的單片機基本採用了多流水線結構,這
類單片機的運算速度要比標準的單片機高出10倍以上。
5、外圍電路內裝化:這也是單片機發展的一個主流方面。隨
著集成度的不斷提高,使將各種功能器件集成在片內成為可能。
除了一般必須具有的CPU、ROM、RAM、定時器計數器等外,
片內還可以根據需要集成如串列口、AD、DA,EEPROM、
PWM、看門狗(WatchDog)、液晶顯示(LCD)驅動器等多種功
能部件。
6、增強IO口功能:為了減少外部驅動晶元,進一步增加單
片機並行口的驅動能力,現在有的單片機可直接輸出較大電流
(20mA)和高電壓,以便直接驅動顯示器。為進一步加快IO的
傳輸速度,有的單片機設置了高速IO口,能以最快的速度捕捉
外部數據的變化,同時以最快的速度向片外輸出數據。以適合數
據高速改變的場合。
隨著集成工藝的不斷發展,單片機一方面向集成度更高、體
積更小、功能更強、功耗更低方向發展,另一方面向32位以上及
雙CPU方向發展。
㈥ 基於單片機的智能風扇在國內的發展情況
進入二十一世紀以來，由於電子通信、汽車等行業的快速發展，主要應用於電子、通信產品及設備散熱用的風機、風扇製造行業也發展較快，2018年行業規模達到695.32億元。同時，隨著電子組裝原件技術的不斷發展，電子設備的體積也愈來愈小，系統也愈加復雜化，高熱密度也成了一股不可抗拒的發展趨勢，對風扇產品的質量要求將會越來越高。
風扇，是能夠加速空氣的流動和循環，最終達到散熱目的的裝置。風扇主要由四部分組成，分別為轉子、定子、控制電路和S極，電動機是電風扇的主要部件。風扇主要應用於計算機、通訊產品、光電產品、消費電子產品、汽車電子設備、交換器，醫療設備，等傳統或現代儀器設備上。
連接著國民經濟重要行業
散熱風扇是計算機、通訊設備、汽車、航空、造船、電力等工業的配套產品，其產品性能必須滿足國民經濟各行業的需要，幾乎國民經濟絕大部分重要行業都與風機風扇製造業相關。因此，風機風扇製造業的發展依賴著國民經濟各方面的發展。風扇製造行業上游為原材料和電動機，下游為各應用領域。其中，鋼材是風扇生產中重要的原材料之一。鋼材的任何變動會影響到風機風扇的質量、成本等。同時計算機信息服務是風機風扇實現數據化的重要條件。
行業波動趨勢明顯
自2010年以來，我國散熱風扇行業發展較快，至2016年，達到頂峰時期，全國規模以上企業銷售收入達到936.20億元，同比增長11.4%。但近兩年，全球經濟不景氣，市場大環境發生劇變，國內製造業備受沖擊，導致中國風扇製造行業銷售收入出現下降的現象。2018年全國規上企業銷售收入下降至695.32億元，降幅為21.2%。但隨著工業的持續發展，散熱風扇運用越來越廣泛，而且各個行業對散熱風扇的需求越來越大，各種生產的設備都離不開散熱風扇的散熱作用，所以雖然目前風扇製造行業處於低谷期，但仍有較好的發展前景。
下游應用領域廣泛
散熱風扇應用領域十分廣泛，大大小小的電子產品均用到它。整體來看，目前風扇行業在消費電子產品、計算機、製冷設備、汽車領域等的應用佔比較高。此外，隨著時代的發展，愈來愈多的電子設備被應用到醫療設備當中，散熱風扇也不例外，甚至發展潛力非常大。
技術不斷更新
隨著電子組裝原件技術和科學技術的不斷發展，電子設備的體積也愈來愈小，系統也愈加復雜化，高熱密度也成了一股不可抗拒的發展趨勢，對風扇產品的質量要求將會越來越高。我國風扇製造技術不斷創新，2018年風扇相關專利申請量達到17078件，較2010年增加了13697件，增長速度驚人。
從專利申請人來看，鴻海精密工業股份有限公司以累計983件的專利申請量排在申請人排行榜第一名，美的和鴻富錦精密工業有限公司則分別以938件和859件的專利申請量排在第二、三位。
但從整體來看，盡管眾多企業對風扇製造進行了研發和創新，相較於國外先進的廠家，中國仍處於落後狀態。中國風扇製造研究未涉及或將要涉及的領域還有許多，大量高科技核心技術仍掌握在國外先進企業手中。中國風扇企業需不斷提高散熱風扇產品質量，在市場需求外不忘創新，並且積極引進先進技術，提高本身開發能力。