如何使用L298N和Arduino板控制直流电机
在这个arduino教程中，我们将学习如何使用arduino控制直流电机。我们来看看控制直流电机的一些基本技术，并通过两个例子，学习如何使用l298n电机驱动器和arduino板来控制直流电机。
在以往的文章中，我们知道可以通过简单地控制输入电压来控制直流电机的速度，最常用的方法是使用pwm信号。延伸可阅读：pwm
pwm控制直流电机
使用pwm控制直流电机
pwm，即脉冲宽度调制技术，它是一种允许我们通过调整进入电机的电压的平均值，通过高电平和低电平的持续时间来控制电机运动的技术。平均电压取决于占空比，即信号在一段时间内打开的时间与关闭的时间之比。
脉冲宽度调制技术
因此，根据电机的大小，我们可以简单地将arduinopwm输出连接到晶体管的底座或mosfet的栅极，通过控制pwm输出来控制电机的速度。低功率arduinopwm信号开关在mosfet上，通过pwm信号开关可驱动大功率电机。
arduinopwm控制直流电机
h桥直流电机控制
另一方面，为了控制电机的旋转方向，我们只需要对电流流过电机的方向进行逆转，最常用的方法是用h桥。一个h桥电路包含四个开关元件，晶体管或mosfet，形成一个类似于h的结构。通过同时激活两个特定的开关，我们可以改变电流流动的方向，从而改变电机的旋转方向。
h桥的结构
所以，如果我们把pwm和h桥这两种方法结合起来，我们就可以完全控制直流电机的运动了。有许多直流电机驱动器都具有这些特性，l298n就是其中之一。
l298n驱动模块
l298n是一个双h桥电机驱动器，它允许在同一时间，在速度和方向上对两个直流电机进行控制。该模块可以驱动电压在5–35v之间的直流电机，峰值工作电流可达2a。
l298n驱动模块
让我们仔细看看l298n模块的接口定义，并解释它是如何工作的。该模块包括两个电机（a、b）的连接端子、接地gnd端子、电机的vcc和一个可作为输入或输出的5v引脚，这主要取决于在电机vcc上使用的电压，具体使用请往下看。
该模块有一个板载5v调节器，可通过跳线启用或禁用。如果电机供电电压低于12v，我们可以启用5v调节器，5v引脚可以作为输出，例如为我们的arduino板供电；但是如果电机电压大于12v，我们必须断开跳线，因为这些电压会对板载5v调节器造成损坏。在这种情况下，5v引脚将作为输入，因为我们需要连接到5v电源，以便ic正常工作。
使用中这个集成电路的电压降大约是2v。例如，如果我们使用12v电源，电机端子的电压大约是10v，这意味着我们无法从12v直流电机中获得最大速度。
l298n的电压降
接下来是逻辑控制信号输入。使能a和使能b引脚用于使能和控制电机的速度。如果跳线出现在这个引脚上，电机将被启用并以最大速度工作，如果我们移除跳线，我们可以将pwm输入连接到这个引脚上，以这种方式控制电机的速度。如果我们把这个插针接在地gnd上，马达就会不工作。
l298n的逻辑输入控制
其中，输入1和2针用于控制电动机a的转动方向，输入3和4用于控制电机b。这些插针实际上控制的是h桥的开关l298n芯片。它的控制原理是：当输入1是低，2是高马达a会向前转动，反之亦然，如果输入1高2低电机a将反方向旋转。如果两个输入都相同，无论高低电平，电机a都会停止。同样的道理也适用于输入3和4。
arduino上l298n的使用
现在让我们做一些实际的测试。在第一个示例中，我们将使用电位器控制电机的速度，并使用一个按钮改变旋转方向。这是电路原理图。
arduino上l298n的使用
测试元件包括：一个l298n驱动器，一个直流电机，一个电位器，一个按钮开关和一个arduino板以及12v电源。
arduino 控制代码如下
/* arduino dc motor control - pwm | h-bridge | l298n - example 01
*/
#define ena 9
#define in1 6
#define in2 7
#define button 4
int rotdirection = 0;
int pressed = false;
void setup() {
pinmode(ena, output);
pinmode(in1, output);
pinmode(in2, output);
pinmode(button, input);
// set initial rotation direction
digitalwrite(in1, low);
digitalwrite(in2, high);
}
void loop() {
int potvalue = analogread(a0); // read potentiometer value
int pwmoutput = map(potvalue, 0, 1023, 0 , 255); // map the potentiometer value from 0 to 255
analogwrite(ena, pwmoutput); // send pwm signal to l298n enable pin
// read button - debounce
if (digitalread(button) == true) {
pressed = !pressed;
}
while (digitalread(button) == true);
delay(20);
// if button is pressed - change rotation direction
if (pressed == true & rotdirection == 0) {
digitalwrite(in1, high);
digitalwrite(in2, low);
rotdirection = 1;
delay(20);
}
// if button is pressed - change rotation direction
if (pressed == false & rotdirection == 1) {
digitalwrite(in1, low);
digitalwrite(in2, high);
rotdirection = 0;
delay(20);
}
}
代码解释：首先我们需要为程序定义引脚和一些变量。在 setup 部分，我们需要设置引脚模式和电机的初始旋转方向。在 loop 部分，我们首先读取电位器的值，然后将我们从电位器中得到的值，0到 1023 映射到pwm信号值 0 到 255，也就是pwm信号从0到100%的占空比。然后使用 analogwrite（） 函数，发送pwm信号到l298n板的使能端，从而实现电机的驱动。接下来，检查是否按下了按钮，如果是，将通过反方向设置输入1和输入2的状态来改变电机的旋转方向。这个按钮将作为切换按钮工作，每次我们按下它，它都将改变电机的旋转方向。
arduino采用l298n驱动机器人小车
如果我们理解了上面的知识，下面我们就可以制造自己的arduino机器人小车了。下面是电路原理图：
arduino采用l298n驱动机器人小车
我们需要两个直流电机，l298n驱动器，一个arduino板和一个操纵杆joystick。在电源方面，我选择了三节3.7v的锂离子电池作为电源，电压约11v。小车采用3毫米的胶合板做了底盘，用金属支架把电机固定在上面，把轮子连在电机上，底盘的前面安装了一个转向轮。在网上有成品底盘，例如：智能小车底盘
现在让我们看看arduino代码，看看它是如何工作的。
int xaxis = analogread(a0); // read joysticks x-axis
int yaxis = analogread(a1); // read joysticks y-axis
在loop部分定义了引脚之后，我们首先读取操纵杆x和y轴的值。操纵杆实际上是由两个电位器连接到arduino的模拟输入，它们的值从0到1023。当操纵杆保持在中心位置时，电位器或轴的值都在512左右。
操纵杆joystick 模块的值
我们将增加一点公差，以470到550的值为中心。所以如果向后移动操纵杆的y轴，数值低于470，将使用四个输入引脚将两个电机的旋转方向设置为向后。然后，我们将从470到0的下降值转换为pwm从0到255的上升值，这实际上是控制电机的速度。
// y-axis used for forward and backward control
if (yaxis < 470) {
// set motor a backward
digitalwrite(in1, high);
digitalwrite(in2, low);
// set motor b backward
digitalwrite(in3, high);
digitalwrite(in4, low);
// convert the declining y-axis readings for going backward from 470 to 0 into 0 to 255 value for the pwm signal for increasing the motor speed
motorspeeda = map(yaxis, 470, 0, 0, 255);
motorspeedb = map(yaxis, 470, 0, 0, 255);
}
类似的，如果我们向前移动操纵杆的y轴，数值超过550，我们将设置电机向前移动，并将读数从550到1023转换为pwm值从0到255。如果操纵杆保持在它的中心，电机的速度将为零。接下来，让我们看看如何使用x轴来控制小车左右转动 。
// x-axis used for left and right control
if (xaxis < 470) {
// convert the declining x-axis readings from 470 to 0 into increasing 0 to 255 value
int xmapped = map(xaxis, 470, 0, 0, 255);
// move to left - decrease left motor speed, increase right motor speed
motorspeeda = motorspeeda - xmapped;
motorspeedb = motorspeedb + xmapped;
// confine the range from 0 to 255
if (motorspeeda 255) {
motorspeedb = 255;
}
}
首先，需要把x轴的读数转换成0到255之间的速度值。对于向左移动，我们使用这个值来降低左电机速度并增加右电机速度。在这里，由于算术函数，我们使用两个额外的“if”语句来限制电机速度范围从0到255。
机器人小车的左转和右转
同样的方法也适用于向右移动小车。
根据所施加的电压和采用电机本身的不同，在较低的速度下，电机无法启动，并产生嗡嗡声。在我本文的例子中，如果pwm信号的值低于70，电机就无法启动。因此，使用这两个if语句，我实际上把速度限制在70到255之间。最后，发送电机速度控制值或pwm信号到l298n驱动器的使能引脚。
// prevent buzzing at low speeds (adjust according to your motors. my motors couldn't start moving if pwm value was below value of 70)
if (motorspeeda < 70) {
motorspeeda = 0;
}
if (motorspeedb < 70) {
motorspeedb = 0;
}
analogwrite(ena, motorspeeda); // send pwm signal to motor a
analogwrite(enb, motorspeedb); // send pwm signal to motor b
最后附上arduino机器人小车示例的完整代码：
*/
#define ena 9
#define in1 4
#define in2 5
#define enb 10
#define in3 6
#define in4 7
int motorspeeda = 0;
int motorspeedb = 0;
void setup() {
pinmode(ena, output);
pinmode(enb, output);
pinmode(in1, output);
pinmode(in2, output);
pinmode(in3, output);
pinmode(in4, output);
}
void loop() {
int xaxis = analogread(a0); // read joysticks x-axis
int yaxis = analogread(a1); // read joysticks y-axis
// y-axis used for forward and backward control
if (yaxis 550) {
// set motor a forward
digitalwrite(in1, low);
digitalwrite(in2, high);
// set motor b forward
digitalwrite(in3, low);
digitalwrite(in4, high);
// convert the increasing y-axis readings for going forward from 550 to 1023 into 0 to 255 value for the pwm signal for increasing the motor speed
motorspeeda = map(yaxis, 550, 1023, 0, 255);
motorspeedb = map(yaxis, 550, 1023, 0, 255);
}
// if joystick stays in middle the motors are not moving
else {
motorspeeda = 0;
motorspeedb = 0;
}
// x-axis used for left and right control
if (xaxis 550) {
// convert the increasing x-axis readings from 550 to 1023 into 0 to 255 value
int xmapped = map(xaxis, 550, 1023, 0, 255);
// move right - decrease right motor speed, increase left motor speed
motorspeeda = motorspeeda + xmapped;
motorspeedb = motorspeedb - xmapped;
// confine the range from 0 to 255
if (motorspeeda > 255) {
motorspeeda = 255;
}
if (motorspeedb < 0) {
motorspeedb = 0;
}
}
// prevent buzzing at low speeds (adjust according to your motors. my motors couldn't start moving if pwm value was below value of 70)
if (motorspeeda < 70) {
motorspeeda = 0;
}
if (motorspeedb < 70) {
motorspeedb = 0;
}
analogwrite(ena, motorspeeda); // send pwm signal to motor a
analogwrite(enb, motorspeedb); // send pwm signal to motor b
}
中国芯片发展机缘及芯片发展历程
IoT时代，先进的RFID企业已经充当了试金石
上半年中国半导体企业取得不错成绩
产业数字化对于智慧城市的发展有什么影响
中国存储的千钧一战 中国存储的三大加速度分析
如何使用L298N和Arduino板控制直流电机
为Mate 40系列做准备，华为5nm麒麟1020提升50％的性能
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智能配电系统的现状与趋势分析
2019年全球并网太阳能产能达到580GW，水力发电是主要来源
基于CMSIS标准的Cortex－M3应用软件开发
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不仅仅是手机在寻求区块链，整个电信行业都在寻求区块链！
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在以往的文章中，我们知道可以通过简单地控制输入电压来控制直流电机的速度，最常用的方法是使用pwm信号。延伸可阅读：pwm
pwm控制直流电机
使用pwm控制直流电机
pwm，即脉冲宽度调制技术，它是一种允许我们通过调整进入电机的电压的平均值，通过高电平和低电平的持续时间来控制电机运动的技术。平均电压取决于占空比，即信号在一段时间内打开的时间与关闭的时间之比。
脉冲宽度调制技术
因此，根据电机的大小，我们可以简单地将arduinopwm输出连接到晶体管的底座或mosfet的栅极，通过控制pwm输出来控制电机的速度。低功率arduinopwm信号开关在mosfet上，通过pwm信号开关可驱动大功率电机。
arduinopwm控制直流电机
h桥直流电机控制
另一方面，为了控制电机的旋转方向，我们只需要对电流流过电机的方向进行逆转，最常用的方法是用h桥。一个h桥电路包含四个开关元件，晶体管或mosfet，形成一个类似于h的结构。通过同时激活两个特定的开关，我们可以改变电流流动的方向，从而改变电机的旋转方向。
h桥的结构
所以，如果我们把pwm和h桥这两种方法结合起来，我们就可以完全控制直流电机的运动了。有许多直流电机驱动器都具有这些特性，l298n就是其中之一。
l298n驱动模块
l298n是一个双h桥电机驱动器，它允许在同一时间，在速度和方向上对两个直流电机进行控制。该模块可以驱动电压在5–35v之间的直流电机，峰值工作电流可达2a。
l298n驱动模块
让我们仔细看看l298n模块的接口定义，并解释它是如何工作的。该模块包括两个电机（a、b）的连接端子、接地gnd端子、电机的vcc和一个可作为输入或输出的5v引脚，这主要取决于在电机vcc上使用的电压，具体使用请往下看。
该模块有一个板载5v调节器，可通过跳线启用或禁用。如果电机供电电压低于12v，我们可以启用5v调节器，5v引脚可以作为输出，例如为我们的arduino板供电；但是如果电机电压大于12v，我们必须断开跳线，因为这些电压会对板载5v调节器造成损坏。在这种情况下，5v引脚将作为输入，因为我们需要连接到5v电源，以便ic正常工作。
使用中这个集成电路的电压降大约是2v。例如，如果我们使用12v电源，电机端子的电压大约是10v，这意味着我们无法从12v直流电机中获得最大速度。
l298n的电压降
接下来是逻辑控制信号输入。使能a和使能b引脚用于使能和控制电机的速度。如果跳线出现在这个引脚上，电机将被启用并以最大速度工作，如果我们移除跳线，我们可以将pwm输入连接到这个引脚上，以这种方式控制电机的速度。如果我们把这个插针接在地gnd上，马达就会不工作。
l298n的逻辑输入控制
其中，输入1和2针用于控制电动机a的转动方向，输入3和4用于控制电机b。这些插针实际上控制的是h桥的开关l298n芯片。它的控制原理是：当输入1是低，2是高马达a会向前转动，反之亦然，如果输入1高2低电机a将反方向旋转。如果两个输入都相同，无论高低电平，电机a都会停止。同样的道理也适用于输入3和4。
arduino上l298n的使用
现在让我们做一些实际的测试。在第一个示例中，我们将使用电位器控制电机的速度，并使用一个按钮改变旋转方向。这是电路原理图。
arduino上l298n的使用
测试元件包括：一个l298n驱动器，一个直流电机，一个电位器，一个按钮开关和一个arduino板以及12v电源。
arduino 控制代码如下
/* arduino dc motor control - pwm | h-bridge | l298n - example 01
*/
#define ena 9
#define in1 6
#define in2 7
#define button 4
int rotdirection = 0;
int pressed = false;
void setup() {
pinmode(ena, output);
pinmode(in1, output);
pinmode(in2, output);
pinmode(button, input);
// set initial rotation direction
digitalwrite(in1, low);
digitalwrite(in2, high);
}
void loop() {
int potvalue = analogread(a0); // read potentiometer value
int pwmoutput = map(potvalue, 0, 1023, 0 , 255); // map the potentiometer value from 0 to 255
analogwrite(ena, pwmoutput); // send pwm signal to l298n enable pin
// read button - debounce
if (digitalread(button) == true) {
pressed = !pressed;
}
while (digitalread(button) == true);
delay(20);
// if button is pressed - change rotation direction
if (pressed == true & rotdirection == 0) {
digitalwrite(in1, high);
digitalwrite(in2, low);
rotdirection = 1;
delay(20);
}
// if button is pressed - change rotation direction
if (pressed == false & rotdirection == 1) {
digitalwrite(in1, low);
digitalwrite(in2, high);
rotdirection = 0;
delay(20);
}
}
代码解释：首先我们需要为程序定义引脚和一些变量。在 setup 部分，我们需要设置引脚模式和电机的初始旋转方向。在 loop 部分，我们首先读取电位器的值，然后将我们从电位器中得到的值，0到 1023 映射到pwm信号值 0 到 255，也就是pwm信号从0到100%的占空比。然后使用 analogwrite（） 函数，发送pwm信号到l298n板的使能端，从而实现电机的驱动。接下来，检查是否按下了按钮，如果是，将通过反方向设置输入1和输入2的状态来改变电机的旋转方向。这个按钮将作为切换按钮工作，每次我们按下它，它都将改变电机的旋转方向。
arduino采用l298n驱动机器人小车
如果我们理解了上面的知识，下面我们就可以制造自己的arduino机器人小车了。下面是电路原理图：
arduino采用l298n驱动机器人小车
我们需要两个直流电机，l298n驱动器，一个arduino板和一个操纵杆joystick。在电源方面，我选择了三节3.7v的锂离子电池作为电源，电压约11v。小车采用3毫米的胶合板做了底盘，用金属支架把电机固定在上面，把轮子连在电机上，底盘的前面安装了一个转向轮。在网上有成品底盘，例如：智能小车底盘
现在让我们看看arduino代码，看看它是如何工作的。
int xaxis = analogread(a0); // read joysticks x-axis
int yaxis = analogread(a1); // read joysticks y-axis
在loop部分定义了引脚之后，我们首先读取操纵杆x和y轴的值。操纵杆实际上是由两个电位器连接到arduino的模拟输入，它们的值从0到1023。当操纵杆保持在中心位置时，电位器或轴的值都在512左右。
操纵杆joystick 模块的值
我们将增加一点公差，以470到550的值为中心。所以如果向后移动操纵杆的y轴，数值低于470，将使用四个输入引脚将两个电机的旋转方向设置为向后。然后，我们将从470到0的下降值转换为pwm从0到255的上升值，这实际上是控制电机的速度。
// y-axis used for forward and backward control
if (yaxis < 470) {
// set motor a backward
digitalwrite(in1, high);
digitalwrite(in2, low);
// set motor b backward
digitalwrite(in3, high);
digitalwrite(in4, low);
// convert the declining y-axis readings for going backward from 470 to 0 into 0 to 255 value for the pwm signal for increasing the motor speed
motorspeeda = map(yaxis, 470, 0, 0, 255);
motorspeedb = map(yaxis, 470, 0, 0, 255);
}
类似的，如果我们向前移动操纵杆的y轴，数值超过550，我们将设置电机向前移动，并将读数从550到1023转换为pwm值从0到255。如果操纵杆保持在它的中心，电机的速度将为零。接下来，让我们看看如何使用x轴来控制小车左右转动 。
// x-axis used for left and right control
if (xaxis < 470) {
// convert the declining x-axis readings from 470 to 0 into increasing 0 to 255 value
int xmapped = map(xaxis, 470, 0, 0, 255);
// move to left - decrease left motor speed, increase right motor speed
motorspeeda = motorspeeda - xmapped;
motorspeedb = motorspeedb + xmapped;
// confine the range from 0 to 255
if (motorspeeda 255) {
motorspeedb = 255;
}
}
首先，需要把x轴的读数转换成0到255之间的速度值。对于向左移动，我们使用这个值来降低左电机速度并增加右电机速度。在这里，由于算术函数，我们使用两个额外的“if”语句来限制电机速度范围从0到255。
机器人小车的左转和右转
同样的方法也适用于向右移动小车。
根据所施加的电压和采用电机本身的不同，在较低的速度下，电机无法启动，并产生嗡嗡声。在我本文的例子中，如果pwm信号的值低于70，电机就无法启动。因此，使用这两个if语句，我实际上把速度限制在70到255之间。最后，发送电机速度控制值或pwm信号到l298n驱动器的使能引脚。
// prevent buzzing at low speeds (adjust according to your motors. my motors couldn't start moving if pwm value was below value of 70)
if (motorspeeda < 70) {
motorspeeda = 0;
}
if (motorspeedb < 70) {
motorspeedb = 0;
}
analogwrite(ena, motorspeeda); // send pwm signal to motor a
analogwrite(enb, motorspeedb); // send pwm signal to motor b
最后附上arduino机器人小车示例的完整代码：
*/
#define ena 9
#define in1 4
#define in2 5
#define enb 10
#define in3 6
#define in4 7
int motorspeeda = 0;
int motorspeedb = 0;
void setup() {
pinmode(ena, output);
pinmode(enb, output);
pinmode(in1, output);
pinmode(in2, output);
pinmode(in3, output);
pinmode(in4, output);
}
void loop() {
int xaxis = analogread(a0); // read joysticks x-axis
int yaxis = analogread(a1); // read joysticks y-axis
// y-axis used for forward and backward control
if (yaxis 550) {
// set motor a forward
digitalwrite(in1, low);
digitalwrite(in2, high);
// set motor b forward
digitalwrite(in3, low);
digitalwrite(in4, high);
// convert the increasing y-axis readings for going forward from 550 to 1023 into 0 to 255 value for the pwm signal for increasing the motor speed
motorspeeda = map(yaxis, 550, 1023, 0, 255);
motorspeedb = map(yaxis, 550, 1023, 0, 255);
}
// if joystick stays in middle the motors are not moving
else {
motorspeeda = 0;
motorspeedb = 0;
}
// x-axis used for left and right control
if (xaxis 550) {
// convert the increasing x-axis readings from 550 to 1023 into 0 to 255 value
int xmapped = map(xaxis, 550, 1023, 0, 255);
// move right - decrease right motor speed, increase left motor speed
motorspeeda = motorspeeda + xmapped;
motorspeedb = motorspeedb - xmapped;
// confine the range from 0 to 255
if (motorspeeda > 255) {
motorspeeda = 255;
}
if (motorspeedb < 0) {
motorspeedb = 0;
}
}
// prevent buzzing at low speeds (adjust according to your motors. my motors couldn't start moving if pwm value was below value of 70)
if (motorspeeda < 70) {
motorspeeda = 0;
}
if (motorspeedb < 70) {
motorspeedb = 0;
}
analogwrite(ena, motorspeeda); // send pwm signal to motor a
analogwrite(enb, motorspeedb); // send pwm signal to motor b
}
中国芯片发展机缘及芯片发展历程
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2019年全球并网太阳能产能达到580GW，水力发电是主要来源
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作弊黑科技,假装自己是橡皮的显示器
未来人工智能的五大发展趋势是怎么样的？