電機驅動--arduino.doc

話說前面的幾節(jié)課，學生學了好長時間用arduino UNO控制小燈，紅綠燈，然后說，“老師，老是叫我們整這些個小燈，這不像學機器人??！”我說，“你沒看少林和尚天天在練掃地嗎？也沒練武啊，可最后不成了武林高手嗎？知道為什么嗎？從簡單開始！”不過，今天我們要來學用arduino UNO來驅動馬達了。首先來認識一下馬達，馬達又叫電機?？梢苑譃楹芏喾N類，常見的有直流電機、步進電機、舵機。最簡單的就是直流電機了，接上電源就轉動，改變接電源的極性，電機就向相反的方向旋轉。直流減速電機（齒輪減速電機）是在普通直流電機的基礎上，加上配套齒輪減速箱。 電機有幾個參數(shù)： 1、工作電壓：驅動電機推薦使用的電壓，不能太高，太高電機會燒壞；2、工作電流：電機工作電流越大，輸出功率越大；3、轉速和轉矩：齒輪減速箱可以提供較低的轉速和較大的力矩。 接下來認識一下馬達驅動板。這里，我們使用一款集成電路L298N的馬達驅動板來進行實驗。請注意：arduino UNO不能提供大電流輸出，前面的LED發(fā)光管屬于小電流元件，所以可以直接接arduino UNO的數(shù)字輸出口，而電機屬于大電流設備，無法用Arduino引腳直接控制。所以要通過馬達驅動板來控制電機的轉動。下圖為實驗用到的馬達驅動板，上面各主要元件和引腳的作用有作了簡單的說明。下圖為arduino UNO和馬達驅動板和直流電機的連接圖，分為幾個部分：1、電源供電部分，本電路連接圖可以只用7V直流電源，除供給馬達驅動板的電機電源外，還可以利用“電源切換開關”來控制，通過馬達驅動板上的降壓電路提供5V電源給arduino UNO和馬達驅動板的邏輯電源使用。（arduino UNO和馬達驅動板的邏輯電源也可以另外使用5V直流電源供電。） 2、信號控制線：從arduino UNO的數(shù)字口選兩個（如8、9）連接到馬達控制板的IN1和IN2。 3、電機連接線，用連接線把OUT1、OUT2連接至直流電機的兩個接線頭。 4、注意：在編程的時候，7V直流電源不能通電，只有在程序下載完畢后，才能加上7V直流電源。連接好電路后，可以開始編寫程序來控制電機的轉動了。參看如下表，以M1馬達為例，在IN1和IN2輸出不同信號，可以實現(xiàn)電機的正轉和反轉。（一）先編寫一個簡單的程序，讓馬達轉動起來，如下圖：程序說明：1、13腳輸出高電平是讓13腳所連接的LED亮起來，以確實信號有輸出。2、本程序中IN1和IN2所連接的數(shù)字端口是8、12腳。3、以此為參照，可以編程序讓馬達正轉5秒，再反轉5秒，（二）接下來編寫一個復雜一點的程序：這是一個調(diào)速程序，在一個時間周期內(nèi)，讓馬達轉動20毫秒，然后停止50毫秒，反復運行，實現(xiàn)讓馬達減速的功能。這也就是所謂的PWM方式。PWM的內(nèi)容材料是源自網(wǎng)上的文章；（三）下面這個程序分為兩個部分：第一部分是讓馬達正常轉動，第二部分是讓馬達減速轉動，其中變量t是一個計時器，每次運行循環(huán)里面的程序加1，到了50結束循環(huán)。實際程序中，可以讓條件中的t50增大一些，以增加減速運轉的時間，比如改為“t200。（四）這個程序再復雜一些，用到雙重循環(huán)，用到了兩個變量t1和t2，t1用來控制8、12口的信號維持時間，從0開始慢慢增加，從而使馬達的轉動速度越來越快。t2變量用來控制馬達在t1調(diào)整的速度下轉動的時間，每轉一次加1，當?shù)?00的時候內(nèi)層循環(huán)結束，跳到外層。變量t1值改變，也即改變馬達的速度，然后再運轉一個t2時間段就結束。后面這兩個程序用上了循環(huán)模塊，第四個程序用上了雙重循環(huán)。在本課的學習中，只用到一個馬達，兩個馬達的程序編寫方法是一樣的。下圖為一馬達轉動視頻：這次課的內(nèi)容