任务引入

在洗衣机洗涤过程中，利用直流电动机的正/反转带动水和衣服旋转进行洗涤。本任务通过仿真电路进行直流电动机的正/反转控制仿真调试。

任务目标

知识目标：1.掌握单片机控制直流电动机正/反转工作原理。

2.掌握单片机控制直流电动机正/反转控制电路中各元器件的作用。

技能目标：1.能独立完成直流电机正/反转控制仿真电路绘制。

2.会编写单片机控制直流电动机正/反转流程图及程序。

3.会使用Keil和Proteus两大软件进行仿真调试任务。

情感目标：1.培养学生灵活应变能力。

2.培养学生团队意识和集体荣誉感。

任务描述

1.利用Proteus软件绘制直流电动机正/反转控制仿真电路，如图7-2所示。

图7-2 直流电动机正/反转控制仿真电路

2.通过编写程序，完成按下正转按钮，直流电动机正转，指示灯D1亮；按下反转按钮，直流电动机反转，指示灯D2亮；按下停止按钮，直流电动机停止工作。

任务实施

一、任务分析

通过仿真电路绘制，实现任务要求：

1）通过P1口输入控制信号：P1.0输入正转控制信号，P1.1输入反转控制信号，P1.2输入停止信号。

2）P3口完成输出信号控制直流电动机的正/反转和工作指示：P3.0输出控制直流电动机正转信号（低电平有效），P3.2输出正转指示信号；P3.1输出控制直流电动机反转信号（低电平有效），P3.3输出反转指示信号。

二、绘制仿真电路图

1）元器件表如表7-1所示。

表7-1 元器件表

2）在打开Proteus将元器件全部添加后，在ProteusISIS编辑区域中按图7-2连接硬件电路，并修改相应的元器件参数，特别是继电器的参数（在其属性中，将电压修改成5V）。

①绘制直流电动机正/反转控制仿真电路单片机最小系统单元，如图7-3所示。

图7-3 单片机最小系统单元

②绘制直流电动机正/反转控制仿真电路按键输入控制仿真单元，如图7-4所示。

图7-4 按键输入控制仿真单元

③绘制直流电动机正/反转控制仿真电路输出工作仿真单元，如图7-5所示。(www.daowen.com)

图7-5 输出工作仿真单元

三、画程序流程图

根据任务要求，画出直流电动机正/反转控制程序流程图，如图7-6所示。四、设计参考程序

图7-6 程序流程图

五、仿真调试

1）打开Keil软件，输入调试程序并编译生成hex文件。

2）打开直流电动机正/反转控制仿真电路，导入hex文件调试。

知识链接

1.ULN2003

ULN2003是高耐压、大电流复合晶体管阵列，如图7-7所示，它由7个NPN型复合硅晶体管组成。ULN2003是一个非门电路，采用DIP16或SOP16塑料封装，最大驱动电压为50V、电流为500mA，输入电压为5V，适用于TTL及COMS电平，由达林顿管组成驱动电路。ULN2003是大电流驱动阵列，多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可直接驱动继电器等负载。

图7-7 ULN2003外观

2.继电器

继电器是一种电子控制器件，如图7-8所示。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中。继电器实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用，广泛应用于家电产品（如空调器、彩色电视机、冰箱、洗衣机等），也应用于工业自动化控制和仪表。

（1）电磁继电器的工作原理和特性

电磁继电器一般由铁心、线圈、衔铁、触点簧片等组成。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力的吸引作用下克服弹簧的拉力吸向铁心，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力作用下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，就可达到电路导通与切断的目的。继电器的常开、常闭触点可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的触点，称为常开触点；处于接通状态的静触点称为常闭触点。

（2）热敏干簧继电器的工作原理和特性

热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。

（3）固态继电器（SSR）的工作原理和特性

固态继电器是一种两个接线端为输入端、另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离，如图7-9所示。固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型；按开关式可分为常开型和常闭型；按隔离式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型应用为最多。

图7-9 固态继电器外观

图7-8 继电器外观