const unsigned int samplePeriod = 4000; const unsigned int minPeriod = 39; const unsigned int maxPeriod = samplePeriod; const unsigned int pulseLength = 5; const unsigned long baudRate = 115200; const unsigned int xingcheng = 192; //设置行程,单位mm const unsigned int minPos = 0; const unsigned int centerPos = 100 * xingcheng; const unsigned int maxPos = 200 * xingcheng; const unsigned int startMark = 255; const byte motors = 4; volatile unsigned int targetPos[motors]; unsigned int currentPos[motors]; volatile int incPos[motors]; volatile boolean stopSignal[motors]; volatile boolean isRunning[motors]; unsigned int targetInput[motors]; // pulse 0 const byte ocr1bPin = 12; // pulse 1 const byte ocr3bPin = 2; // pulse 2 const byte ocr4bPin = 7; // pulse 3 const byte ocr5bPin = 45; // direction const byte dir0 = 30; const byte dir1 = 31; const byte dir2 = 32; const byte dir3 = 33; byte dir[] = {dir0, dir1, dir2, dir3}; byte pulse[] = {ocr1bPin, ocr3bPin, ocr4bPin, ocr5bPin}; // fast digital write for direction pins #define setDirDown(b) PORTC |= (b) #define setDirUp(b) PORTC &=~ (b) const byte dir0bit = B10000000; const byte dir1bit = B01000000; const byte dir2bit = B00100000; const byte dir3bit = B00010000; const byte PRESCALE = B10; const bool UP = LOW; const bool DOWN = HIGH; void setup() { noInterrupts(); initTimers(); for (int i = 0; i < motors; i++) { targetPos[i] = 0; currentPos[i] = 0; incPos[i] = 0; pinMode(pulse[i], OUTPUT); pinMode(dir[i], OUTPUT); digitalWrite(pulse[i], LOW); digitalWrite(dir[i], UP); } interrupts(); Serial.begin(baudRate); } void loop() { while (Serial.available() < 1) { ; } if (Serial.read() == startMark) { while (Serial.available() < 1) { ; } if (Serial.read() == startMark) { while (Serial.available() < motors * 2) { ; } for (int i = 0; i < motors; i++) { targetInput[i] = mapToRange(Serial.read() << 8 | Serial.read()); } move0(targetInput[0]); move1(targetInput[1]); move2(targetInput[2]); move3(targetInput[3]); } } } unsigned int mapToRange(unsigned int pos) { unsigned int mappedPos = pos / 1.7; if (mappedPos > maxPos) { return maxPos; } return mappedPos; } void initTimers() { // disable everything that we don't need, probably not needed PCICR = 0; PCMSK0 = 0; PCMSK1 = 0; PCMSK2 = 0; WDTCSR = 0; // disable 8 bit timers TIMSK0 = 0; TIFR0 = 0; TCCR0A = 0; TCCR0B = 0; TCNT0 = 0; OCR0A = 0; TIMSK2 = 0; TIFR2 = 0; TCCR2A = 0; TCCR2B = 0; TCNT2 = 0; OCR2A = 0; // The 16 bit timers that are used for generating the pulses TCNT1 = 0; OCR1A = 0; OCR1B = pulseLength; TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; ICR1 = 0; TIMSK1 = 0; TIFR1 = 0; TCNT3 = 0; OCR3A = 0; OCR3B = pulseLength; TCCR3A = 0; TCCR3B = 0; ICR3 = 0; TIMSK3 = 0; TIFR3 = 0; TCNT4 = 0; OCR4A = 0; OCR4B = pulseLength; TCCR4A = 0; TCCR4B = 0; ICR4 = 0; TIMSK4 = 0; TIFR4 = 0; TCNT5 = 0; OCR5A = 0; OCR5B = pulseLength; TCCR5A = 0; TCCR5B = 0; ICR5 = 0; TIMSK5 = 0; TIFR5 = 0; } void stopTimer(byte motor) { switch (motor) { case 0: TCCR1B = B00011000; TIMSK1 = 0; break; case 1: TCCR3B = B00011000; TIMSK3 = 0; break; case 2: TCCR4B = B00011000; TIMSK4 = 0; break; case 3: TCCR5B = B00011000; TIMSK5 = 0; break; } } void startTimerWithCrop(byte motor, unsigned int period) { if (period < minPeriod) { period = minPeriod; } else if (period > maxPeriod) { period = maxPeriod; } startTimer(motor, period); } void startTimer(byte motor, unsigned int period) { switch (motor) { case 0: TCNT1 = period - 1; ICR1 = period; // Timer TOP TIMSK1 |= (1 << OCIE1A); // oca interrupt when counter = 0 // fast PWM mode, clear ocr bits on compare match TCCR1A = B10101010; TCCR1B = B00011000 | PRESCALE; break; case 1: TCNT3 = period - 1; ICR3 = period; // Timer TOP TIMSK3 |= (1 << OCIE3A); // oca interrupt when counter = 0 // fast PWM mode, clear ocr bits on compare match TCCR3A = B10101010; TCCR3B = B00011000 | PRESCALE; break; case 2: TCNT4 = period - 1; ICR4 = period; // Timer TOP TIMSK4 |= (1 << OCIE4A); // oca interrupt when counter = 0 // fast PWM mode, clear ocr bits on compare match TCCR4A = B10101010; TCCR4B = B00011000 | PRESCALE; break; case 3: TCNT5 = period - 1; ICR5 = period; // Timer TOP TIMSK5 |= (1 << OCIE5A); // oca interrupt when counter = 0 // fast PWM mode, clear ocr bits on compare match TCCR5A = B10101010; TCCR5B = B00011000 | PRESCALE; break; } } void move0(unsigned int target
您提供的代码是一个用于控制步进电机的Arduino程序。这段代码定义了一系列的常量和变量,用于设置步进电机的运动参数,如脉冲长度、通信波特率、行程距离等。程序还包含了初始化定时器、设置方向、启动和停止定时器等函数,以及主循环中的运动控制逻辑。
以下是对代码中关键部分的解释:
-
常量定义:包括采样周期
samplePeriod
、最小和最大周期minPeriod
和maxPeriod
、脉冲长度pulseLength
、波特率baudRate
以及行程xingcheng
等。这些常量用于控制步进电机的运动参数。12 -
变量声明:包括目标位置
targetPos
、当前位置currentPos
、位置增量incPos
、停止信号stopSignal
和运行状态isRunning
等数组,以及用于串行通信的targetInput
数组。 -
引脚定义:定义了用于产生脉冲的定时器输出引脚
ocr1bPin
、ocr3bPin
、ocr4bPin
和ocr5bPin
,以及控制方向的引脚dir0
到dir3
。 -
方向控制宏定义:使用
setDirDown
和setDirUp
宏定义来快速设置方向引脚的高低电平。 -
定时器初始化:
initTimers
函数用于初始化和配置Arduino的定时器,以便产生精确的脉冲来控制步进电机。 -
主循环:在
loop
函数中,程序通过串行通信接收目标位置数据,并调用move0
、move1
、move2
和move3
函数来控制每个步进电机的运动。 -
位置映射:
mapToRange
函数用于将接收到的位置数据映射到有效的运动范围内。 -
启动和停止定时器:
startTimerWithCrop
和stopTimer
函数用于根据需要启动或停止步进电机的脉冲输出。 -
运动控制函数:虽然
move0
函数的实现在代码中被截断,但可以推断这些函数将负责根据目标位置和当前位置计算位置增量,并更新步进电机的运动状态。
请注意,这段代码是一个框架,具体的运动控制逻辑(如加速度控制、速度变化等)需要根据步进电机的特性和应用需求进一步实现。12
步进电机的工作原理是什么?
步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。其工作原理是通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量,实现对步进电机的转向、速度和旋转角度的控制。在非超载的情况下,电机的转速和停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”。电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的,可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。515
如何使用Arduino控制步进电机的转速和方向?
要使用Arduino控制步进电机的转速和方向,首先需要将步进电机的线连接到Arduino的数字引脚上。然后,通过编写程序来控制引脚的电平状态,从而控制步进电机的转动。具体步骤包括设置引脚模式为输出,使用digitalWrite
函数来设置引脚的高低电平,以及利用延时函数delay
来控制脉冲的频率,进而控制电机的转速。方向的控制则是通过改变通电顺序来实现的。例如,通过改变控制信号的顺序,可以使步进电机按照不同的方向转动。1011
在Arduino程序中,如何实现步进电机的加减速控制?
在Arduino程序中实现步进电机的加减速控制,可以通过调整脉冲信号的频率来实现。具体方法是在程序中使用变量来控制脉冲之间的延时,通过逐渐增加或减少这个延时,可以模拟出加速或减速的效果。例如,通过减小脉冲间隔来实现加速,通过增大脉冲间隔来实现减速。此外,还可以使用特定的库函数,如AccelStepper
库,它提供了一套简化的接口来控制步进电机的加速和减速。314
使用Arduino控制步进电机时,如何避免电机抖动或失步?
在使用Arduino控制步进电机时,为了避免电机抖动或失步,可以采取以下措施:
- 确保电机和驱动器的电源稳定,避免电压波动。
- 使用适当的电流设置,避免超出电机的额定电流。
- 在程序中实现平滑的加减速控制,避免突然的速度变化。
- 选择合适的微步设置,以提高电机的运行平滑性。
- 使用带有失步检测功能的步进电机驱动器,以便在发生失步时能够及时采取措施。
- 确保机械结构的稳定性,避免由于机械振动导致的电机抖动。
- 在设计电路时,使用合适的滤波电路来减少电磁干扰。1213
在实际应用中,如何选择合适的步进电机驱动器来配合Arduino使用?
在实际应用中选择合适的步进电机驱动器来配合Arduino使用,需要考虑以下几个方面: