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【嵌入式 · 单片机】一文带你搞懂电机驱动模块
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文章目录
1. 基本原理1.1 控制电机转速1.2 控制电机旋转方向
2. H桥驱动2.1 `H桥驱动`名称的由来2.2 H桥驱动控制电机旋转方向2.3 H桥驱动
3. 电机驱动模块3.1 两个控制引脚的电机驱动3.2 三个控制引脚的电机驱动3.3 电机驱动模块的组成
4. 使用单片机控制电机驱动4.1 三个控制引脚的电机驱动4.1.1 接线4.1.2 控制方式
4.2 两个控制引脚的电机驱动4.2.1 方式1 - 两路PWM4.2.2 :star2: 方式2 - 一路PWM，一路 GPIO
5. 实战 - 使用 Arduino 控制电机6. 实战 - 使用 STM32F103 控制电机6.1 接线6.2 PWM设置6.3 原理分析6.4 代码
1. 基本原理
1.1 控制电机转速
在电机两端施加电压，电机就会旋转，而且电压越大，转速越快 通正向电压电机正转，反向电压电机反转
在上图中，四个开关和电机构成了一个驱动电路，因为形状像字母“H”，所以称作 H桥驱动。 2.2 H桥驱动控制电机旋转方向在本篇博客中，当电机两端的电压方向为从右到左时，电机的旋转方向为正向.
2.2.1 如上图，闭合开关 S2 和 S3，电机两端的电压方向为从左到右，电机反转
2.2.1 如上图，闭合开关 S1 和 S4，电机两端的电压方向为从右到左，电机正转 2.3 H桥驱动
在实际的应用中，并不会使用开关去驱动电机，而是一种类似开关的元器件–MOS管。 MOS管的导通条件比较繁琐，我们可以简单的认为： 接入高电平，MOS管导通接入低电平，MOS管断开
所以，实际应用中的 H桥驱动 是下面的样子
当 IN1 = 0，IN2 = 1 M2 和 M5 导通，电机两端的电压方向为从左到右，电机反转当 IN1 = 1，IN2 = 0 M3 和 M4 导通，电机两端的电压方向为从左到右，电机正转当 IN1 = 0，IN2 = 0 M2、M3、M4、M5 全部断开，电机不转当 IN1 = 1，IN2 = 1 M2、M3、M4、M5 全部导通，电机不转（电机驱动模块中s包含保护电路，所以在这种情况下并不会发生短路） 3.2 三个控制引脚的电机驱动三个控制引脚的电机驱动是在 IN1、IN2 控制脚的基础上，增加了一个控制 IN1 和 IN2 通断的管脚 ENA（如下图）。
电机驱动模块除了内部的 H桥驱动 ，还由 保护电路、上下拉电阻、MOS管驱动芯片（单片机不能直接控制MOS管） 等组成。 4. 使用单片机控制电机驱动 4.1 三个控制引脚的电机驱动 4.1.1 接线 ENA PWM引脚IN1 普通IO口IN2 普通IO口
控制转速 调节 ENA 引脚 PWM 的占空比 当 PWM = 0，电机停止转动当 PWM = 100%，电机转速达到最大控制转向 请参考 3.1 4.2 两个控制引脚的电机驱动Tip：三个控制引脚的电机驱动也可以使用下面的控制方式，但是需要将其中的 ENA脚 接 VCC。 4.2.1 方式1 - 两路PWM4.2.1.1 接线 IN1 PWM1IN2 PWM2要保证 PWM1 和 PWM2 的频率相同（通常为 10k HZ），频率与电机驱动模块和电机的规格有关，具体控制频率需要参考相关规格书。 4.2.1.2 控制方式 1
4.2.1.3 控制方式 2 PWM1 占空比 = 0，PWM2 占空比 不为 0 电机反转电机的转速与 PWM2 占空比 有关 PWM2 占空比 = 0，，PWM1 占空比 不为 0 电机正转电机的转速与 PWM1 占空比 有关 PWM2 占空比 = PWM1 占空比 电机停止转动建议此时的占空比为 0 或 100% 4.2.2 🌟 方式2 - 一路PWM，一路 GPIO4.2.2.1 接线 IN1 PWM (通常为 10k HZ)IN2 DIR (普通GPIO引脚)4.2.2.2 控制方式
使用的电机驱动是 L298N
它的原理图如下
L298N是一个双路驱动，它可以同时驱动两个电机 ENA，IN1，IN2 控制左边的电机ENB，IN2，IN3 控制右边的电机使用的控制方式是 4.1 的控制方式。 接线如下： ENA D11 （注意：一定要接PWM引脚）IN1 D10IN2 D9代码： /* * @Author: CloudSir * @Github: https://github.com/cloudsir * @Date: 2022-01-11 12:52:48 * @LastEditTime: 2022-01-11 12:58:13 * @LastEditors: CloudSir * @Description: Arduino 控制电机 */ #define ENA 11 #define IN1 10 #define IN2 9 // speed的范围 -255 ~ 255 void setMotorSpeed(int speed) { if(speed > 0) { // 如果速度大于0，则正转 digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW); } else (speed // 如果速度等于0，则停止转动 digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, HIGH); } analogWrite(ENA, abs(speed)); } void setup() { pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT); } void loop() { int i = 0; // 电机正向旋转，速度逐渐增加 for(i = 0; i setMotorSpeed(i); delay(100); } // 电机反向旋转，速度逐渐增加 for(i = 0; i setMotorSpeed(-i); delay(100); } } 6. 实战 - 使用 STM32F103 控制电机4.2.2 中控制电机驱动的方式最常用，但它的逻辑有些难理解，我们将以这种控制方式为例。 6.1 接线使用的驱动是 5. 中的 L298N ENA VCC (改装为2线驱动)IN1 DIR (任意一个GPIO口)IN2 PWM (任意一个PWM输出口) 6.2 PWM设置首先对 STM32 的PWM模式进行设置： 定时器为向上计数定时器频率设置为 10k HZPWM模式为 模式1PWM有效电平为高电平名词规定： maxPulse：定时器的最大计数值cnt：当前计数器值duty ：占空比 ，duty = pulse / maxPulsepulse：比较寄存器的值此时在一个PWM周期内， 当 cnt < pulse, PWM 引脚输出高电平当 cnt >= pulse, PWM 引脚输出低电平
参考 4.2.2 的控制方式，结合上图： 当 DIR = 0 时，电机正转，电机的转速取决于正向占空比 ，此时 duty = pulse / maxPulse当 DIR = 1 时，电机反转，电机的转速取决于反向占空比，此时 duty = (maxPulse - pulse) / maxPulse所以可以写出下列 伪代码: // speed最大值是maxPulse, 最小值是 -maxPulse // speed为正数时正转，为负数时反转 void setSpeed(int speed) { // 限幅 if(speed > maxPulse) speed = maxPulse; else if(speed 0) { // 正转 DIR = 0; pulse = speed; setPulse(pulse); } else if (speed // 停止转动 DIR = 1; pulse = maxPulse; setPulse(pulse); } } 6.4 代码明白了原理后，不难写出上面的代码，所以这里先不给出代码了。 版权声明：本文为CSDN博主 云朵先生_ 的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。 原文链接：https://blog.csdn.net/qq_34802028/article/details/122431195 |
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