㈠ 如何使用单片机精确控制步进电机
如何用单片机控制步进电机
步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，通俗地说：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）。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
一、步进电机常识
常见的步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB），永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。
二、永磁式步进电机的控制
下面以电子爱好者业余制作中常用的永磁式步进电机为例，来介绍如何用单片机控制步进电机。图1是35BY型永磁步进电机的外形图，图2是该电机的接线图，从图中可以看出，电机共有四组线圈，四组线圈的一个端点连在一起引出，这样一共有5根引出线。要使用步进电机转动，只要轮流给各引出端通电即可。将COM端标识为C，只要AC、C、BC、C，轮流加电就能驱动步进电机运转，加电的方式可以有多种，如果将COM端接正电源，那么只要用开关元件（如三极管），将A、B、轮流接地。列出了该电机的一些典型参数：表135BY48S03型步机电机参数型号步距角相数电压电流电阻最大静转距定位转距转动惯量35BY48S03 7.5 4 12 0.26 47 180 65 2.5 有了这些参数，不难设计出控制电路，因其工作电压为12V，最大电流为0.26A，因此用一块开路输出达林顿驱动器（ULN2003）来作为驱动，通过P1.4~P1.7来控制各线圈的接通与切断。开机时，P1.4~P1.7均为高电平，依次将P1.4~P1.7切换为低电平即可驱动步进电机运行，注意在切换之前将前一个输出引脚变为高电平。如果要改变电机的转动速度只要改变两次接通之间的时间，而要改变电机的转动方向，只要改变各线圈接通的顺序。
㈡ 单片机控制大功率电机意义在哪
对于复杂点的工业控制来说用单片机控制可以省掉一些中间继电器，延时继电器等一些逻辑控制模块，从而备并提高设备可靠性，因为用虚拟的逻辑控制代替了真实的有机械动作的继电器。另外这样做使设备安装、检修和维护更加简单易行，毕竟硬件设备减少了。你所说的控制很简单就没有必要开发一个单片机控制系统了，因为这样做只是省掉了很少一部分传统的继电器。相比其缺点来说得不偿失。单片机控制系统有个弱点就是其抗干扰能力很弱，当然你也可以把这个单片机控制系统的抗干扰能力做的非常强，可以抵抗大电机启动所带来干扰。但这样花费的代价很高，需要经过许许多多这样那样的测试。这样的情况适合一些需要大批量生产的设备，比如说家用电器很多都是用单片机控制。鉴于你说的控制很简单，如果非要把电控箱做小建议你用PLC，PLC实际上就是一个纳滚枝单片机控制系统，只不过生产PLC的已经把抗干扰能力做的很强另外还可以让用户洞敏自己编程。工业控制首先考虑的就是可靠性。
㈢ 单片机的详细发张历史
单片机发展史
【摘要】单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。关键词 微型计算机 8位单片机 发展趋势一、单片机发展历程
（1）SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。（2）MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最着名的厂家当数Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。（3）单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。二、以8位单片机为起点
（1）第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS – 48为代表。MCS – 48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola 、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。 （2）第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。Intel公司在MCS – 48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS –51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。 ①完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。 ②CPU外围功能单元的集中管理模式。 ③体现工控特性的位地址空间及位操作方式。 ④指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。 （3）第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS – 96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS – 51系列的广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路路功能，强化了智能控制的特征。 （4）第四阶段（1990—）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。三、单片机的发展趋势
（1）CMOS化 近年，由于CHMOS技术的进小，大大地促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工艺。CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已在于TTL电路。因而，在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路。（2）低功耗化 单片机的功耗已从Ma级，甚至1uA以下；使用电压在3~6V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。（3）低电压化 几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在3~6V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达1~2V。目前0.8V供电的单片机已经问世。（4）低噪声与高可靠性 为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。大容量化 以往单片机内的ROM为1KB~4KB，RAM为64~128B。但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求，须运用新的工艺，使片内存储器大容量化。目前，单片机内ROM最大可达64KB，RAM最大为2KB。（5）高性能化 主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其I/O功能，由此引入了虚拟外设的新概念。（6）小容量、低价格化 与上述相反，以4位、8位机为中心的小容量、低价格化也是发展动向之一。这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化，可广泛用于家电产品。外围电路内装化 这也是单片机发展的主要方向。随着集成度的不断提高，有可能把众多的各种处围功能器件集成在片内。除了一般必须具有的CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外，片内集成的部件还有模/数转换器、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动器、彩色电视机和录像机用的锁相电路等。串行扩展技术 在很长一段时间里，通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。随着低价位OTP（One Time Programble）及各种类型片内程序存储器的发展，加之处围接口不断进入片内，推动了单片机“单片”应用结构的发展。特别是I C、SPI等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。四、总结
随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将列强。在单片机家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司将其MCS –51系列中的80C51内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多着名IC制造厂商，如Philips、 NEC、Atmel、AMD、华邦等，这些公司都在保持与80C51单片机兼容的基础上改善了80C51的许多特性。这样，80C51就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百品种的大家族，现统称为80C51系列。80C51单片机已成为单片机发展的主流。专家认为，虽然世界上的MCU品种繁多，功能各异，开发装置也互不兼容，但是客观发展表明，80C51可能最终形成事实上的标准MCU芯片。
㈣ c51单片机同时控制直流电机和步进电机问题
单片机控制直流电机调速电路(含 C 语言源程序) 在自动化控制中, 许多场合需要单片机控制直流电机进行变速, 这里我们介绍一种低成本的 简单实现方法.经实践证明,运行稳定可靠. 直流电机变速原理 通过电机学知识,我们可知,直流电机的转速为: 直流电机的变速主要有 3 种方式: 1.控制电枢电压改变电机的转速. 2.控制电机的励磁电流改变电机的转速. 3.在电枢回路中,串联电阻改变电机的转速. 使用单片机控制直流电机的变速.一般采用调节电枢电压的方式,如图 1 所示,单片机 P36 输出的为宽度可变的负脉冲,这样电机电枢上的电 压也为宽度可变的脉冲电压,根据公式: U=aVCC 其中:U-电机电枢电压. a-脉冲的占空比,范围在 0～1 之间. Vcc-直流电源电压,这里为 12V. 电机的电枢电压即受单片机输出脉宽控制,实现了利用脉冲宽度调制技术(PWM)进行直流 电机的变速. 直流电机变速的实例及编程 图 2 为笔者设计的"电喷汽车喷油嘴清洗机"(一种保养汽车的设备)电路原理,根据需要, 作业时可随时按下"压力+""压力-"键,控制直流电机 M 的转速,即改变了洗涤液输出 , 的压力大小. 图 3 为 PWM 波的输出示意,为了叙述简单,我们把 PWM 波的周期定为 1mS,占空比分 10 级可调(即每级级差为 10%), 这样定时器 TO 每 01mS(即 100μ S)产生一次定时中断, 每 10 次中断后进入下一个 PWM 波的周期.图 3 中的脉冲占空比为 60%,即输出脉冲的时间 为 600 μ S,断开脉冲的时间为 400 μ S,这样电机的电枢电压为 12*60%=72V. 该变速程序配合 A189S51 单片机,产生的 PWM 波载频为 1KHz,电机运行时有一些声响, 适用于一些对噪音不十分讲究的场合.如将载频提升到 10～15KHz 以上时,则基本听不到 噪音,由于 AT89S51 的运算速度有限,不可能实现这一目标.这时我们可考虑使用高速 8 位单片机,如:C8051F020,AVR 单片机等,它们不仅运行速度快,而且在片内集成了控制 电机专用的 PWM 部件,用来对直流电机进行变速控制将会得心应手. 由于篇幅有限, 而全部的源程序较长, 下面仅给出与本文有关的电机变速及数码管显示的源 程序(使用 C 语言编写)并进行详解. http://www.hezedjwx.com/
㈤ 单片机在世界发达国家各个行业的广泛应用(举例说明)和国内的应用现状和趋势
一、单片机的发展过程
单片机诞生于20世纪70年代末,单片机的发展历史可划分
为以下几个阶段:
第一阶段(1974年~1976年):为单片机初级阶段,即SCM
单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)阶段。主要是寻求
最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。因受工艺和集成
度的限制,单片机采用双片形式。例如:仙童公司的F8必须外接
一块3851电路才能构成一个完整的微型计算机。
第二阶段(1976年~1978年):为低性能单片机阶段,即单
片机的控索阶段。以Intel公司的MCS—48为代表。MCS—48的
推出是在工控领域的控索,参与这一控索的公司还有Motorola
、Zilog等,都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代,“单
机片”一词即由此而来。此时的单片机由一块芯片构成,但性能
低、品种少。它具有CPU、并行口、定时器、RAM及ROM。这是
一个真正的单片机,但CPU功能不强,IO口种类和数量很少,
其ROM和RAM也很有限。只能应用于比较简单的场合。例如,
90年代中期以前的PC机键盘几乎无一例外地使用MCS-48
系列单片机作为控制部件。
第三阶段(1978年~1982年):单片机的完善阶段。Intel公
司在MCS—48基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS—
51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结
构。①完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的
总线结构,包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有
很多机通信功能的串行通信接口。②CPU外围功能单元的集
中管理模式。③体现工控特性的位地址空间及位操作方式。④
指令系统趋于丰富和完善,并且增加了许多突出控制功能的指
令。
第四阶段(1982年~1990年):8位单片机的巩固发展及16
位单片机的推出阶段,也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel
公司推出的MCS—96系列单片机,将一些用于测控系统的模数
转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中,体现了单片
机的微控制器特征。随着MCS—51系列的广应用,许多电气厂
商竞相使用80C51为内核,将许多测控系统中使用的电路技术、
接口技术、多通道AD转换部件、可靠性技术等应用到单片机
中,增强了外围电路功能,强化了智能控制的特征。
第五阶段(1990年~):微控制器的全面发展阶段。随着单
片机在各个领域全面深入地发展和应用,出现了高速、大寻址范
围、强运算能力的8位16位32位通用型单片机,以及小型廉
价的专用型单片机。
二、单片机的发展趋势
90年代后期至今单片机的发展可以说是进入了一个新的
阶段,单片机正朝着高性能和多品种方向发展,发展趋势将是进
一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和
外围电路内装化等几个方面发展。其发展趋势主要有以下几个
方面:
1、CMOS化:近年,由于CHMOS技术的进步,大大地促进
了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外,还具
有功耗的可控性,使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也
是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片
机芯片多数是采用CMOS(金属栅氧化物)半导体工艺生产。
CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双
极型半导体工艺的TTL电路速度快,但功耗和芯片面积较大。
随着技术和工艺水平的提高,又出现了HMOS(高密度、高速度
MOS)和CHMOS工艺,CMOS和HMOS工艺的结合。目前生产
的CHMOS电路已达到LSTTL的速度,传输延迟时间小于2ns,
它的综合优势已在于TTL电路。因而,在单片机领域CMOS正
在逐渐取代TTL电路。
2、低功耗:单片机的功耗已到mA级,甚至到1uA以下;使
用电压在3~6V之间,完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅
是功耗低,而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品
的便携化、低电压化。几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等
省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽,一般在3~6V范
围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达1~2V。目前0.
8V供电的单片机已经问世。低噪声与高可靠性为提高单片机
的抗电磁干扰能力,使产品能适应恶劣的工作环境,满足电磁兼
容性方面更高标准的要求,各单片机厂家在单片机内部电路中
都采用了新的技术措施。
3、大容量化:传统的单片机片内程序存储器一般为1K~
8K,片内数据存储器为256字节以下。在某些复杂的应用上,片
内不论是程序存储器还是数据存储器都是容量不够,必须采用
外接方式进行扩充。而新型单片机(例如PHILIPSP89C66x)片
内程序存储器可达64K,片内数据存储器可达8K。今后,随着工
艺技术的不断发展,单片机片内存储器容量将进一步扩大。
4、单片机的高性能化:主要是指进一步提高CPU的性能,
加快指令运算速度,并加强了位处理功能、中断、定时功能。其主
频从4MHz~12MHz向0MHz(全静态)~40MHz以上发展。
同时采用流水线结构,让指令以队列形式出现在CPU中,从而
进一步提高运算速度。有的单片机基本采用了多流水线结构,这
类单片机的运算速度要比标准的单片机高出10倍以上。
5、外围电路内装化:这也是单片机发展的一个主流方面。随
着集成度的不断提高,使将各种功能器件集成在片内成为可能。
除了一般必须具有的CPU、ROM、RAM、定时器计数器等外,
片内还可以根据需要集成如串行口、AD、DA,EEPROM、
PWM、看门狗(WatchDog)、液晶显示(LCD)驱动器等多种功
能部件。
6、增强IO口功能:为了减少外部驱动芯片,进一步增加单
片机并行口的驱动能力,现在有的单片机可直接输出较大电流
(20mA)和高电压,以便直接驱动显示器。为进一步加快IO的
传输速度,有的单片机设置了高速IO口,能以最快的速度捕捉
外部数据的变化,同时以最快的速度向片外输出数据。以适合数
据高速改变的场合。
随着集成工艺的不断发展,单片机一方面向集成度更高、体
积更小、功能更强、功耗更低方向发展,另一方面向32位以上及
双CPU方向发展。
㈥ 基于单片机的智能风扇在国内的发展情况
进入二十一世纪以来，由于电子通信、汽车等行业的快速发展，主要应用于电子、通信产品及设备散热用的风机、风扇制造行业也发展较快，2018年行业规模达到695.32亿元。同时，随着电子组装原件技术的不断发展，电子设备的体积也愈来愈小，系统也愈加复杂化，高热密度也成了一股不可抗拒的发展趋势，对风扇产品的质量要求将会越来越高。
风扇，是能够加速空气的流动和循环，最终达到散热目的的装置。风扇主要由四部分组成，分别为转子、定子、控制电路和S极，电动机是电风扇的主要部件。风扇主要应用于计算机、通讯产品、光电产品、消费电子产品、汽车电子设备、交换器，医疗设备，等传统或现代仪器设备上。
连接着国民经济重要行业
散热风扇是计算机、通讯设备、汽车、航空、造船、电力等工业的配套产品，其产品性能必须满足国民经济各行业的需要，几乎国民经济绝大部分重要行业都与风机风扇制造业相关。因此，风机风扇制造业的发展依赖着国民经济各方面的发展。风扇制造行业上游为原材料和电动机，下游为各应用领域。其中，钢材是风扇生产中重要的原材料之一。钢材的任何变动会影响到风机风扇的质量、成本等。同时计算机信息服务是风机风扇实现数据化的重要条件。
行业波动趋势明显
自2010年以来，我国散热风扇行业发展较快，至2016年，达到顶峰时期，全国规模以上企业销售收入达到936.20亿元，同比增长11.4%。但近两年，全球经济不景气，市场大环境发生剧变，国内制造业备受冲击，导致中国风扇制造行业销售收入出现下降的现象。2018年全国规上企业销售收入下降至695.32亿元，降幅为21.2%。但随着工业的持续发展，散热风扇运用越来越广泛，而且各个行业对散热风扇的需求越来越大，各种生产的设备都离不开散热风扇的散热作用，所以虽然目前风扇制造行业处于低谷期，但仍有较好的发展前景。
下游应用领域广泛
散热风扇应用领域十分广泛，大大小小的电子产品均用到它。整体来看，目前风扇行业在消费电子产品、计算机、制冷设备、汽车领域等的应用占比较高。此外，随着时代的发展，愈来愈多的电子设备被应用到医疗设备当中，散热风扇也不例外，甚至发展潜力非常大。
技术不断更新
随着电子组装原件技术和科学技术的不断发展，电子设备的体积也愈来愈小，系统也愈加复杂化，高热密度也成了一股不可抗拒的发展趋势，对风扇产品的质量要求将会越来越高。我国风扇制造技术不断创新，2018年风扇相关专利申请量达到17078件，较2010年增加了13697件，增长速度惊人。
从专利申请人来看，鸿海精密工业股份有限公司以累计983件的专利申请量排在申请人排行榜第一名，美的和鸿富锦精密工业有限公司则分别以938件和859件的专利申请量排在第二、三位。
但从整体来看，尽管众多企业对风扇制造进行了研发和创新，相较于国外先进的厂家，中国仍处于落后状态。中国风扇制造研究未涉及或将要涉及的领域还有许多，大量高科技核心技术仍掌握在国外先进企业手中。中国风扇企业需不断提高散热风扇产品质量，在市场需求外不忘创新，并且积极引进先进技术，提高本身开发能力。