如何用单片机控制电机（直流/步进）？

使用单片机控制电机（直流电机或步进电机）是自动化和机器人技术中的一个基本任务。以下是详细步骤和原理，帮助你理解如何实现这一功能。

直流电机控制

直流电机通过改变电压来控制转速和方向。常用的控制方法有PWM（脉冲宽度调制）和简单的开关控制。

1. 硬件连接

• 电源：直流电机需要外部电源，电压通常与电机规格相匹配。
• 单片机：使用单片机的PWM输出引脚来控制电机的转速。
• 晶体管或MOSFET：用于放大单片机的输出电流，驱动电机。

2. 软件实现

• PWM控制：通过PWM信号调节电机电压，从而控制转速。PWM信号的占空比越高，电机转速越快。
• 方向控制：使用两个引脚来控制电机的方向，通过改变引脚的高低电平来改变电流方向。

示例代码（假设使用Arduino）：

// 定义电机控制引脚
const int motorPin1 = 9;  // PWM输出
const int motorPin2 = 8;  // 方向控制

void setup() {
  pinMode(motorPin1, OUTPUT);
  pinMode(motorPin2, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 设置电机方向
  digitalWrite(motorPin2, HIGH);  // 正向
  // 设置电机转速
  analogWrite(motorPin1, 255);   // 最大转速
  delay(2000);
  
  digitalWrite(motorPin2, LOW);   // 反向
  analogWrite(motorPin1, 255);   // 最大转速
  delay(2000);
}

步进电机控制

步进电机通过接收脉冲信号来控制旋转的角度和速度。常见的步进电机有五相、四相和三相步进电机。

1. 硬件连接

• 电源：步进电机需要专门的电源，电压和电流需与电机规格匹配。
• 单片机：使用单片机的GPIO引脚输出脉冲信号。
• 驱动器：通常使用步进电机驱动器（如A4988或DRV8825）来放大单片机的信号并驱动电机。

2. 软件实现

• 脉冲生成：通过单片机生成脉冲信号，控制步进电机的旋转。
• 方向控制：通过改变脉冲序列来控制电机的旋转方向。

示例代码（假设使用Arduino和A4988驱动器）：

// 定义步进电机控制引脚
const int stepPin = 2;   // 脉冲输出
const int dirPin = 3;    // 方向控制

void setup() {
  pinMode(stepPin, OUTPUT);
  pinMode(dirPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 设置电机方向
  digitalWrite(dirPin, HIGH);  // 正向
  // 发送脉冲信号
  for (int i = 0; i < 200; i++) {
    digitalWrite(stepPin, HIGH);
    delayMicroseconds(1000);
    digitalWrite(stepPin, LOW);
    delayMicroseconds(1000);
  }
  delay(1000);
  
  digitalWrite(dirPin, LOW);   // 反向
  for (int i = 0; i < 200; i++) {
    digitalWrite(stepPin, HIGH);
    delayMicroseconds(1000);
    digitalWrite(stepPin, LOW);
    delayMicroseconds(1000);
  }
  delay(1000);
}

关键词

电机控制, 单片机, PWM