Arduino A4950 驅動直流電機超詳細版

St.浩發表於2021-01-02

Arduino A4950 驅動直流電機

對於自己做車的大部份同學來說,我和大家一樣,用的最多的就是L298N驅動器,這次在家想試著自己研究一個驅動能力更好的更加方便的電機驅動,而網上使用Arduino L298N 驅動小車的例子非常的多 A4950 的一篇也沒有,那好吧,希望這篇文章能給L298N用膩了的同學提供一個更好更新的選項

1.實驗準備

1.Arduino 系列微控制器
2.直流電機
3.A4950驅動器

2.A4950晶片簡介

在這裡插入圖片描述
一個A4950驅動器可驅動兩個直流電機
驅動板工作電壓範圍：7.6V~30V

A4950引腳	對應引腳
VCC	微控制器5V
GND	微控制器GND
VM	驅動電源7.6~30V
AIN1	控制A電機的1號PWM引腳
AIN2	控制A電機的2號PWM引腳
AOUT1	電機A正極
ATOU2	電機A負極
BN1	控制A電機的1號PWM引腳
BIN2	控制A電機的2號PWM引腳
BOUT1	電機B正極
BTOU2	電機B負極

一個模組上有兩組 VCC GND VM 至少接一組

微控制器 A4950 驅動電源記得共地

A4950 驅動是通過比較兩個控制引腳輸出PWM的大小關係來確定電機方向的
兩個控制引腳輸出PWM的差值決定電機的轉速

3.程式設計

我們接下來的程式碼都已驅動一個電機為例,剩下一個如法炮製就可以了

3.1簡易驅動板

unsigned int Motor_AIN1=2;       //控制A電機的PWM引腳  一定改成自己用的
unsigned int Motor_AIN2=3;       
char Motor_Order;                //定義一個字元型變數儲存串列埠輸入命令
void setup() 
{
  Serial.begin(9600);            //開啟串列埠
  Serial.println("/*****開始驅動*****/");
  pinMode(Motor_AIN1,OUTPUT);   //設定兩個驅動引腳為輸出模式
  pinMode(Motor_AIN2,OUTPUT); 
}

void loop() 
{
 while(Serial.available()>0)    //檢測串列埠是否有命令
  {
    Motor_Order=Serial.read();  //將命令儲存在變數中
    switch(Motor_Order)
    {
      //傳送字元1電機正轉
      case '1' : analogWrite(Motor_AIN1,250); analogWrite(Motor_AIN2,0);Serial.println("/*****電機正傳*****/");break;
      //傳送字元2電機反轉
      case '2' : analogWrite(Motor_AIN1,0); analogWrite(Motor_AIN2,250);Serial.println("/*****電機反轉*****/");break;
      //傳送其他字元電機停轉
      default  : analogWrite(Motor_AIN1,0); analogWrite(Motor_AIN2,0);Serial.println("/*****停轉****/");break;
    }
  }
}

燒錄之後開啟串列埠分別輸入指令就可以了
在這裡插入圖片描述

3.2串列埠輸入調速版接上位機版(高階版)

好吧這個對萌新來說看起來好像有一點複雜
簡單說功能就是在串列埠按照輸入協議:
控制A電機的1號引腳PWM值.控制A電機的2號引腳PWM值

注:控制A電機的1號引腳PWM值(一個英文的點)控制A電機的2號引腳PWM值
例: 在串列埠輸入 10.255
功能:控制A電機的1號PWM引腳輸出0,控制A電機的1號PWM引腳輸出255
實現:電機反轉,控制速度的PWM差值為 255-10=245

先把完整的程式碼貼上,我會逐個部分講解
先講一下邏輯實現的步驟
1.從串列埠接收一個包含被一個點分開的兩個數字的字串
2.從一個完整字串中擷取出兩個數字字串
3.將數字字串轉換成整形
4.通過PWM引腳將轉換好的數值輸出

第二步詳細實現:1.獲取分割符號(既:點的位置)2.根據點的位置前後擷取

unsigned int Motor_AIN1=2;
unsigned int Motor_AIN2=3;
String   Motor_Order,String_Motor_AIN1_Value,String_Motor_AIN2_Value;
unsigned int Motor_AIN1_Value,Motor_AIN2_Value,Point_desepote;
void setup() 
{
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("/*****開始測試*****/");
  pinMode(Motor_AIN1,OUTPUT);
  pinMode(Motor_AIN2,OUTPUT);
}
/*****************獲取截止位****************/
unsigned int Motor_Point_desepote(String Motor_Order)
{
  unsigned int desepote,point_desepote;
  for(desepote=0;desepote<Motor_Order.length();desepote++)
    if (Motor_Order[desepote]=='.')
    {
      point_desepote=desepote+1;
      Serial.print("點的位置為:");
      Serial.println(point_desepote);
      break;
    }
    return point_desepote;    
}
/****************擷取字串函式***************/
String String_fragment(String Complete_information,unsigned int Intitial_Position,unsigned int Final_Position)
{
  String Fragment;
  unsigned int location;
  for(location=Intitial_Position-1;location<Final_Position;location++)
  Fragment+=Complete_information[location];
  return Fragment;
}
/******************電機驅動函式**************/
void Drive_Motor(unsigned int Motor_AIN1_Value,unsigned int Motor_AIN2_Value)
{
  analogWrite(Motor_AIN1,Motor_AIN1_Value); 
  analogWrite(Motor_AIN2,Motor_AIN2_Value);
  Serial.println("/*****驅動電機*****/");
}
void loop() 
{
  // put your main code here, to run repeatedly:
  while(Serial.available()>0)
  {
    Motor_Order=Serial.readString();
    Point_desepote=Motor_Point_desepote(Motor_Order);
    String_Motor_AIN1_Value=String_fragment(Motor_Order,1,Point_desepote-1);
    String_Motor_AIN2_Value=String_fragment(Motor_Order,Point_desepote+1,Motor_Order.length());
//    Serial.print("String_Motor_AIN1_Value:");
//    Serial.println(String_Motor_AIN1_Value);
//    Serial.print("String_Motor_AIN2_Value:");
//    Serial.println(String_Motor_AIN2_Value);    
    Motor_AIN1_Value=constrain(String_Motor_AIN1_Value.toInt(),0,255);
    Motor_AIN2_Value=constrain(String_Motor_AIN2_Value.toInt(),0,255);
    Serial.print("Motor_AIN1_Value:");
    Serial.println(Motor_AIN1_Value);
    Serial.print("Motor_AIN2_Value:");
    Serial.println(Motor_AIN2_Value);
    if(Motor_AIN1_Value==Motor_AIN2_Value)
    {
     Drive_Motor(Motor_AIN1_Value,Motor_AIN2_Value);
     Serial.println("電機停轉");
    }
    else if(Motor_AIN1_Value>Motor_AIN2_Value)
    {
      Drive_Motor(Motor_AIN1_Value,Motor_AIN2_Value);
      Serial.println("電機正轉"); 
    }
    else if(Motor_AIN1_Value<Motor_AIN2_Value)
    {
      Drive_Motor(Motor_AIN1_Value,Motor_AIN2_Value);
      Serial.println("電機反轉"); 
    }
  }
}

3.2.1 定義部分

unsigned int Motor_AIN1=2;
unsigned int Motor_AIN2=3;
String   Motor_Order,String_Motor_AIN1_Value,String_Motor_AIN2_Value;
unsigned int Motor_AIN1_Value,Motor_AIN2_Value,Point_desepote;

變數名稱	功能
Motor_AIN1	控制A電機的1號PWM引腳號
Motor_AIN2	控制A電機的2號PWM引腳
Motor_Order	用來儲存串列埠處的完整指令
String_Motor_AIN1_Value	儲存控制A電機的1號PWM值字串變數
String_Motor_AIN2_Value	儲存控制A電機的2號PWM值字串變數
Motor_AIN1_Value	儲存控制A電機的1號PWM值整形變數
Motor_AIN2_Value	儲存控制A電機的2號PWM值整形變數
Point_desepote	儲存初始命令點的位置

3.2.2獲取點的位置

/*****************獲取截止位****************/
unsigned int Motor_Point_desepote(String Motor_Order)
{
  unsigned int desepote,point_desepote;
  for(desepote=0;desepote<Motor_Order.length();desepote++)
    if (Motor_Order[desepote]=='.')
    {
      point_desepote=desepote+1;
      Serial.print("點的位置為:");
      Serial.println(point_desepote);
      break;
    }
    return point_desepote;    
}

功能:檢索字串中點的位置並返回

注: 字串長度表示方式 : 字串名.length()
例: Motor_Order.length()

3.2.3字串擷取函式

/****************擷取字串函式***************/
String String_fragment(String Complete_information,unsigned int Intitial_Position,unsigned int Final_Position)
{
  String Fragment;
  unsigned int location;
  for(location=Intitial_Position-1;location<Final_Position;location++)
  Fragment+=Complete_information[location];
  return Fragment;
}

功能:從指定字串中截從第(Intitial_Position)位擷取到第(Final_Position)位
並作為字串變數返回

注:使用方法 : String_fragment(要擷取字串變數名,擷取的初始位,擷取的終止位)

3.2.4電機驅動函式

void Drive_Motor(unsigned int Motor_AIN1_Value,unsigned int Motor_AIN2_Value)
{
  analogWrite(Motor_AIN1,Motor_AIN1_Value); 
  analogWrite(Motor_AIN2,Motor_AIN2_Value);
  Serial.println("/*****驅動電機*****/");
}

這個不多說了只要分別輸入數值就可以了

3.2.5初始化設定函式

void setup() 
{
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);                    //開啟串列埠
  Serial.println("/*****開始測試*****/");
  pinMode(Motor_AIN1,OUTPUT);            //設定兩控制引腳為輸出模式
  pinMode(Motor_AIN2,OUTPUT);
}

3.2.6主函式實現

void loop() 
{
  // put your main code here, to run repeatedly:
  while(Serial.available()>0)              //判斷串列埠是否接收到資料
  {
    Motor_Order=Serial.readString();       //將串列埠的字串存到Motor_Order中
    Point_desepote=Motor_Point_desepote(Motor_Order);//獲取Motor_Order字串中點的位置
    String_Motor_AIN1_Value=String_fragment(Motor_Order,1,Point_desepote-1);//擷取儲存控制A電機的1號PWM值字串變數(從第一位擷取到點的前一位)
    String_Motor_AIN2_Value=String_fragment(Motor_Order,Point_desepote+1,Motor_Order.length());//擷取儲存控制A電機的2號PWM值字串變數(從點的後一位擷取到最後一位)
//    Serial.print("String_Motor_AIN1_Value:");
//    Serial.println(String_Motor_AIN1_Value);
//    Serial.print("String_Motor_AIN2_Value:");
//    Serial.println(String_Motor_AIN2_Value);    
    Motor_AIN1_Value=constrain(String_Motor_AIN1_Value.toInt(),0,255);//將擷取儲存控制A電機的1號PWM值字串變數轉換成整形,並設定值約束其在0~255範圍內
    Motor_AIN2_Value=constrain(String_Motor_AIN2_Value.toInt(),0,255);
    //將擷取儲存控制A電機的2號PWM值字串變數轉換成整形,並設定值約束其在0~255範圍內
    Serial.print("Motor_AIN1_Value:");   //將數值列印以便觀察
    Serial.println(Motor_AIN1_Value);
    Serial.print("Motor_AIN2_Value:");
    Serial.println(Motor_AIN2_Value);
    //驅動控制部分
    if(Motor_AIN1_Value==Motor_AIN2_Value)  //如果Motor_AIN1_Value=Motor_AIN2_Value   Motor_AIN1_Value,Motor_AIN2_Value  兩PWM差值為0  電機停轉
    {
     Drive_Motor(Motor_AIN1_Value,Motor_AIN2_Value);
     Serial.println("電機停轉");
    }
    else if(Motor_AIN1_Value>Motor_AIN2_Value)//如果Motor_AIN1_Value>Motor_AIN2_Value ,   Motor_AIN1_Value-Motor_AIN2_Value 兩PWM差值為為正  電機正轉 
    {
      Drive_Motor(Motor_AIN1_Value,Motor_AIN2_Value);
      Serial.println("電機正轉"); 
    }
    else if(Motor_AIN1_Value<Motor_AIN2_Value)//如果Motor_AIN1_Value>Motor_AIN2_Value ,   Motor_AIN1_Value-Motor_AIN2_Value 兩PWM差值為為負  電機反轉 
    {
      Drive_Motor(Motor_AIN1_Value,Motor_AIN2_Value);
      Serial.println("電機反轉"); 
    }
  }
}

開啟串列埠輸入命令效果如圖
在這裡插入圖片描述

到這裡就全部結束了,還有一個要說的
我為什麼一定要轉換成字串型之後再轉換成整形,而不是在一個函式裡直接解決,因為arduino官方庫沒找到類似指定位置的字串擷取函式,單獨列出來方便理解,方便類似功能移植

4. 後言

本文章是通過Arduino系列微控制器程式碼實現功能,同樣的如果看懂原理,用其他微控制器當然也可以實現,A4950的模組詳細資料好多我就不貼了,希望有幫到大家

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