第十三章 直流电机控制1. 导入在前几章中，我们学习了LED、数码管、蜂鸣器、按键等人机交互设备的控制。本章将引入直流电机（DC Motor），作为执行机构的重要代表，广泛应用于风扇、小车、机器人等系统中。
直流电机通过输入直流电压产生旋转运动，但51单片机I/O口输出电流有限，无法直接驱动电机。因此，需要通过驱动电路（如H桥、三极管）实现控制。
本章目标：
理解直流电机的工作原理；掌握使用L298N驱动电机；实现电机启停、正反转控制；通过PWM调节电机速度（软件模拟）；为后续智能小车、电机控制系统打下基础。2. 硬件设计2.1 直流电机特性工作电压：3V ~ 12V（常见5V、6V、12V）；转速与电压成正比；转向与电压极性有关；启动电流较大（可达1A以上），需外部驱动。2.2 驱动方案选择常用驱动芯片：芯片特点L298N双H桥，可驱动两个电机，最大2A，支持PWM调速L9110单通道H桥，驱动能力强，逻辑清晰ULN2003达林顿阵列，适合小功率电机三极管（如TIP122）简单电路，但仅支持单向控制本章采用L298N模块，因其稳定、易用、支持正反转与PWM。
2.3 L298N引脚说明引脚功能说明VCC电机电源输入（5~35V）GND公共地5V输出5V（当ENA、ENB接跳线时，可对外供电）IN1, IN2通道A输入控制（接单片机I/O）IN3, IN4通道B输入控制ENA通道A使能（接PWM或高电平）ENB通道B使能OUT1, OUT2接电机AOUT3, OUT4接电机B2.4 电路连接单电机控制（使用通道A）：L298N引脚连接说明IN1→ P2.0（控制方向）IN2→ P2.1（控制方向）ENA→ P2.2（使能，接PWM）OUT1, OUT2接直流电机两端VCC接12V电源（或6V）GND与单片机共地5V不接（若外部供电）或接VCC（若需给单片机供电）注意：L298N的逻辑电压与电机电压可分离，确保GND共地。
3. 软件设计3.1 控制逻辑（H桥原理）IN1IN2ENA电机状态101正转011反转001刹车（快速停止）111刹车XX0不转（使能关闭）“X”表示任意状态。
3.2 定义控制引脚
#include
sbit IN1 = P2^0;
sbit IN2 = P2^1;
sbit ENA = P2^2;
void delay_ms(unsigned int ms) {
unsigned int i, j;
for (i = 0; i < ms; i++)
for (j = 0; j < 125; j++);
}
3.3 电机基本控制函数
// 电机停止
void motor_stop() {
IN1 = 0;
IN2 = 0;
ENA = 1; // 使能开启，但输入为0 → 刹车
}
// 电机正转
void motor_forward() {
IN1 = 1;
IN2 = 0;
ENA = 1;
}
// 电机反转
void motor_backward() {
IN1 = 0;
IN2 = 1;
ENA = 1;
}
// 电机关闭（使能关闭）
void motor_disable() {
ENA = 0;
}
3.4 主程序：正反转控制
void main() {
while(1) {
motor_forward(); // 正转3秒
delay_ms(3000);
motor_stop(); // 停止1秒
delay_ms(1000);
motor_backward(); // 反转3秒
delay_ms(3000);
motor_stop();
delay_ms(1000);
}
}
3.5 软件模拟PWM调速由于51单片机无硬件PWM（部分增强型有），可使用软件模拟。
// 软件PWM控制速度（占空比0~100）
void pwm_motor(unsigned char duty) {
unsigned char i;
for (i = 0; i < 100; i++) {
if (i < duty) {
ENA = 1; // 高电平
} else {
ENA = 0; // 低电平
}
delay_ms(1); // 周期100ms，频率10Hz（可优化）
}
}
注意：此方法占用CPU，建议在主循环中调用，避免影响其他功能。
使用示例：
void main() {
IN1 = 1; IN2 = 0; // 设定正转方向
while(1) {
pwm_motor(30); // 30% 速度
delay_ms(2000);
pwm_motor(70); // 70% 速度
delay_ms(2000);
}
}
实际中可通过按键调节duty值。
3.6 结合按键控制电机引入独立按键控制电机模式：
K1：正转K2：反转K3：停止3.7 编译与下载Keil中创建工程；确保L298N连接正确，电机电源独立；编译生成HEX；下载至单片机；按下按键或运行程序，观察电机是否按预期转动。若电机不转：
检查VCC供电是否正常；确认GND共地；测量IN1/IN2电平是否变化；检查ENA是否开启。##4. 小结
本章通过控制直流电机，掌握了执行机构的基本驱动方法，主要内容包括：
硬件连接：学会使用L298N模块安全驱动电机；控制逻辑：掌握H桥正反转、刹车、使能控制；软件实现：编写启停、正反转函数；速度调节：通过软件PWM模拟调速；人机交互：结合按键实现手动控制。4.1 常见问题与解决问题原因解决方法电机不转电源未接、ENA为低检查电机供电与使能信号只能单向转IN1/IN2逻辑错误检查方向控制代码发热严重电流过大、散热不足加散热片，避免堵转PWM无效占空比太低或周期过长优化PWM频率（建议1~2kHz）4.2 下一步学习建议使用定时器中断生成更精准PWM；驱动两个电机实现智能小车；引入编码器实现速度反馈；学习红外避障或循迹功能。本章标志着你已掌握基本的电机控制能力，下一章将进入步进电机的学习，实现精确角度控制。