电机驱动--arduino.doc

话说前面的几节课，学生学了好长时间用arduino UNO控制小灯，红绿灯，然后说，“老师，老是叫我们整这些个小灯，这不像学机器人啊！”我说，“你没看少林和尚天天在练扫地吗？也没练武啊，可最后不成了武林高手吗？知道为什么吗？从简单开始！”不过，今天我们要来学用arduino UNO来驱动马达了。首先来认识一下马达，马达又叫电机。可以分为很多种类，常见的有直流电机、步进电机、舵机。最简单的就是直流电机了，接上电源就转动，改变接电源的极性，电机就向相反的方向旋转。直流减速电机（齿轮减速电机）是在普通直流电机的基础上，加上配套齿轮减速箱。 电机有几个参数： 1、工作电压：驱动电机推荐使用的电压，不能太高，太高电机会烧坏；2、工作电流：电机工作电流越大，输出功率越大；3、转速和转矩：齿轮减速箱可以提供较低的转速和较大的力矩。 接下来认识一下马达驱动板。这里，我们使用一款集成电路L298N的马达驱动板来进行实验。请注意：arduino UNO不能提供大电流输出，前面的LED发光管属于小电流元件，所以可以直接接arduino UNO的数字输出口，而电机属于大电流设备，无法用Arduino引脚直接控制。所以要通过马达驱动板来控制电机的转动。下图为实验用到的马达驱动板，上面各主要元件和引脚的作用有作了简单的说明。下图为arduino UNO和马达驱动板和直流电机的连接图，分为几个部分：1、电源供电部分，本电路连接图可以只用7V直流电源，除供给马达驱动板的电机电源外，还可以利用“电源切换开关”来控制，通过马达驱动板上的降压电路提供5V电源给arduino UNO和马达驱动板的逻辑电源使用。（arduino UNO和马达驱动板的逻辑电源也可以另外使用5V直流电源供电。） 2、信号控制线：从arduino UNO的数字口选两个（如8、9）连接到马达控制板的IN1和IN2。 3、电机连接线，用连接线把OUT1、OUT2连接至直流电机的两个接线头。 4、注意：在编程的时候，7V直流电源不能通电，只有在程序下载完毕后，才能加上7V直流电源。连接好电路后，可以开始编写程序来控制电机的转动了。参看如下表，以M1马达为例，在IN1和IN2输出不同信号，可以实现电机的正转和反转。（一）先编写一个简单的程序，让马达转动起来，如下图：程序说明：1、13脚输出高电平是让13脚所连接的LED亮起来，以确实信号有输出。2、本程序中IN1和IN2所连接的数字端口是8、12脚。3、以此为参照，可以编程序让马达正转5秒，再反转5秒，（二）接下来编写一个复杂一点的程序：这是一个调速程序，在一个时间周期内，让马达转动20毫秒，然后停止50毫秒，反复运行，实现让马达减速的功能。这也就是所谓的PWM方式。PWM的内容材料是源自网上的文章；（三）下面这个程序分为两个部分：第一部分是让马达正常转动，第二部分是让马达减速转动，其中变量t是一个计时器，每次运行循环里面的程序加1，到了50结束循环。实际程序中，可以让条件中的t50增大一些，以增加减速运转的时间，比如改为“t200。（四）这个程序再复杂一些，用到双重循环，用到了两个变量t1和t2，t1用来控制8、12口的信号维持时间，从0开始慢慢增加，从而使马达的转动速度越来越快。t2变量用来控制马达在t1调整的速度下转动的时间，每转一次加1，当到100的时候内层循环结束，跳到外层。变量t1值改变，也即改变马达的速度，然后再运转一个t2时间段就结束。后面这两个程序用上了循环模块，第四个程序用上了双重循环。在本课的学习中，只用到一个马达，两个马达的程序编写方法是一样的。下图为一马达转动视频：这次课的内容