基于任意单片机的PWM调速电机

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文章目录

前言
一、原理介绍
[二、电机驱动模块 L298N 介绍](#二、电机驱动模块 L298N 介绍)
- [2.1 模块介绍](#2.1 模块介绍)
- [2.2 代码解析](#2.2 代码解析)
- - [2.2.1 Arduino IDE](#2.2.1 Arduino IDE)
  - [2.2.1 Arduino IDE（PWM）](#2.2.1 Arduino IDE（PWM）)
  - [2.2.3 Keil（PWM）](#2.2.3 Keil（PWM）)
总结

前言

电机驱动通常采用如L298N、DRV8870或DRV8833等芯片。

一、原理介绍

对于一般的5V电机，实际上仅需一个5V电源（例如锂电池）正负极直接连接电机两端，即可使其运转（除步进电机等需脉冲驱动的类型外）。由此可见，电机运转的基本需求，就是一端接高电平、一端接低电平，形成电压差。

进一步推广，我们也可以利用单片机的5V或3.3V电源引脚连接电机一端，另一端接GND，从而驱动电机。

再进一步，若将电源引脚改为普通IO口，并将该IO设置为高电平输出（相当于提供3.3V或5V电压），另一端仍接GND，同样可形成电压差，驱动电机转动。

在实际操作中还会发现，不同电压（如5V与3.3V）会导致电机转速不同。因此可采用PWM（脉冲宽度调制）方式实现对电机转速的调节。通过调整IO口输出PWM信号的占空比，可改变电机两端的平均电压，从而实现从停止到全速之间的无极调速。

二、电机驱动模块 L298N 介绍

2.1 模块介绍

L298N需要使用12V锂电池供电，并且可以输出5V给单片机进行供电。最高可驱动24V电机。

工作原理。我们将 IN1234 接到单片机上，单片机输出高低电平，对应的OUT1234也会输出对应的高低电压（与供电电压一致）

2.2 代码解析

2.2.1 Arduino IDE

cpp 复制代码

/*
点灯/电机转动
*/
void setup() {
  pinMode(7, OUTPUT);  // 将7号引脚设置为输出模式
}

void loop() {
  digitalWrite(7, HIGH); // 给7号引脚高电平
  delay(1000);           // 保持1秒
  digitalWrite(7, LOW);  // 给7号引脚低电平
  delay(1000);           // 再保持1秒，然后循环
}

2.2.1 Arduino IDE（PWM）

cpp 复制代码

/*
PWM  点灯/电机转动
*/
// 定义引脚

const int motorPwmPin = A0;  // 电机驱动器的PWM控制引脚连接至模拟引脚A0

// 变量声明
int pwm = 0;      // 0-255调速

void setup() {
  // 设置电机控制引脚为输出模式
  pinMode(motorPwmPin, OUTPUT);
  // 启动串口通信，用于调试（可选）
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  
  
  //  将PWM信号输出到电机驱动器
  analogWrite(motorPwmPin, pwm);
  
  // 通过串口监视器查看当前数值，便于调试
  Serial.print("  PWM Output: ");
  Serial.println(pwmOutput);
  
  // 短暂延时，保持输出稳定
  delay(100);
}

2.2.3 Keil（PWM）

cpp 复制代码

//PWM调速
/*  
.C文件
*/

#include "stm32f10x.h"
#include "PWM.h"
// GPIO初始化函数
void MOTOR_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
    /* 开启GPIOA时钟 */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    /* 配置PA1(TIM2_CH2)和PA2(TIM2_CH3)为复用推挽输出 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

// PWM初始化函数
void PWM_TIM2_Init(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    
    /* 开启TIM2时钟 */
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    
    /* 调用GPIO初始化函数 */
    MOTOR_Init();
    
    /* 配置TIM2时基单元 */
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;        // ARR: 自动重装载值
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1;     // PSC: 预分频器
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);
    
    /* 配置TIM2输出比较通道2 (PA1) */
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;  // 通道2初始占空比0%
    TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);
    
    /* 配置TIM2输出比较通道3 (PA2) */
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;  // 通道3初始占空比0%
    TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);
    
    /* 使能TIM2预装载寄存器 */
    TIM_OC2PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);
    TIM_OC3PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);
    
    /* 使能TIM2 */
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2, ENABLE);
}

/* 设置PA1(TIM2_CH2)占空比函数 */  
void PWM_TIM2_SetCompare2(uint16_t Compare)
{
    TIM_SetCompare2(TIM2, Compare);
}

/* 设置PA2(TIM2_CH3)占空比函数 */
void PWM_TIM2_SetCompare3(uint16_t Compare)
{
    TIM_SetCompare3(TIM2, Compare);
}

cpp 复制代码

/*  
.h文件
*/

#ifndef _PWM_H
#define _PWM_H
#include "sys.h"
#include "stdlib.h"	


void MOTOR_Init(void);
void PWM_TIM2_Init(void);
void PWM_TIM2_SetCompare2(uint16_t Compare);
void PWM_TIM2_SetCompare3(uint16_t Compare);
 
#endif

总结

本文是为说明《基于任意单片机的PWM调速电机》