การเชื่อมต่อสเต็ปเปอร์มอเตอร์กับไมโครคอนโทรลเลอร์ avr atmega16

Stepper Motors เป็นมอเตอร์แบบไม่มีแปรงถ่าน DC ซึ่งสามารถหมุนได้ตั้งแต่ 0 ⁰ถึง 360 ^{0 ทีละ}ขั้นตอน Stepper Motor ใช้สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์เพื่อหมุนมอเตอร์ตามขั้นตอนและแต่ละสัญญาณจะหมุนเพลาโดยเพิ่มขึ้นคงที่ (ขั้นตอนเดียว) แองเจิลการหมุนถูกควบคุมโดยใช้ลำดับสัญญาณบางอย่าง ไม่เหมือนกับเซอร์โวมอเตอร์มอเตอร์สเต็ปสามารถขับเคลื่อนได้โดยใช้หมุด GPIO ของไมโครคอนโทรลเลอร์แทนที่จะเป็นพิน PWM และสามารถหมุนใน (+360 ⁰) และ (-360 ⁰). ลำดับของสัญญาณจะกำหนดทิศทางตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกาของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ ในการควบคุมความเร็วของมอเตอร์เราเพียงแค่ต้องเปลี่ยนอัตราของสัญญาณควบคุมที่ใช้ สเต็ปเปอร์มอเตอร์หมุนตามขั้นตอน มีหลายขั้นตอนในการใช้งาน Stepper Motor เช่นแบบเต็มขั้นตอนครึ่งก้าวและไมโครสเต็ป หากต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับพื้นฐานทฤษฎีและหลักการทำงานของมอเตอร์สเต็ปเปอร์โปรดไปที่ลิงค์

ก่อนหน้านี้เราได้เชื่อมต่อ Stepper Motor กับไมโครคอนโทรลเลอร์หลายตัว:

• การเชื่อมต่อ Stepper Motor กับ ARM7-LPC2148
• การเชื่อมต่อ Stepper Motor กับ Arduino Uno
• การเชื่อมต่อ Stepper Motor กับ MSP430G2
• การเชื่อมต่อ Stepper Motor กับ STM32F103C8
• การเชื่อมต่อ Stepper Motor กับไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC
• การเชื่อมต่อ Stepper Motor กับไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051
• การเชื่อมต่อ Stepper Motor กับ Raspberry Pi

ในบทช่วยสอนนี้เราจะเชื่อมต่อStepper Motor 28BYJ-48 กับไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmega16 AVRโดยใช้ Atmel Studio 7.0 มอเตอร์สเต็ปได้รับการจัดอันดับให้ทำงานใน 5V เราจะเชื่อมต่อมอเตอร์ที่มีทั้งคนขับรถมอเตอร์เช่นULN2003 และ L293 ทั้งสองจะขับเคลื่อนด้วยแหล่งจ่าย 5V เพื่อให้การเชื่อมต่อง่ายขึ้นเราใช้โมดูล prebuild ของไดรเวอร์มอเตอร์ทั้งสองตัว คุณยังสามารถใช้ IC แบบสแตนด์อโลนของ ULN2003 และ L293D จำนวนสายไฟและจัมเปอร์อาจมีมากขึ้นดังนั้นโปรดใช้ความระมัดระวังขณะเชื่อมต่อการเชื่อมต่อทั้งหมด

ส่วนประกอบที่จำเป็น

1. สเต็ปเปอร์มอเตอร์ (28BYJ-48)
2. ULN2003 โมดูล / ไดรเวอร์มอเตอร์ L293D
3. Atmega16 ไมโครคอนโทรลเลอร์ IC
4. 16Mhz คริสตัลออสซิลเลเตอร์
5. ตัวเก็บประจุ 100nF สองตัว
6. ตัวเก็บประจุ 22pF สองตัว
7. ปุ่มกด
8. สายจัมเปอร์
9. เขียงหั่นขนม
10. USBASP v2.0
11. LED (สีใดก็ได้)

คำอธิบายพินของ Stepper Motor

แผนภาพวงจรสำหรับการควบคุม Stepper Motor โดยใช้โมดูล ULN2003

เชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมดตามที่แสดงในแผนภาพด้านล่างเมื่อใช้ULN2003. ในทำนองเดียวกันเราจะเชื่อมต่อโดยใช้ L293D ในขั้นตอนต่อไป เราใช้ PORTA ของ Atmega16 เพื่อเชื่อมต่อสเต็ปเปอร์มอเตอร์สำหรับทั้งไดรเวอร์มอเตอร์ ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อขา 5V ของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ ต้องใช้พินขดลวดเท่านั้นในการเคลื่อนสเต็ปมอเตอร์ ลำดับพินมีความสำคัญมากในการขับเคลื่อนสเต็ปเปอร์มอเตอร์เนื่องจากการเพิ่มพลังของขดลวดควรเป็นไปตามขั้นตอน ใช้อินพุทสี่ตัวของ ULN2003 และสี่เอาท์พุทของ ULN2003 ในโครงการนี้ อินพุตจะเชื่อมต่อกับพิน PORTA และเอาต์พุตจะเชื่อมต่อกับหมุด Stepper Motor Signal นอกจากนี้ให้เชื่อมต่อปุ่มกดหนึ่งปุ่มในพินรีเซ็ตเพื่อรีเซ็ต Atmega16 เมื่อจำเป็น เชื่อมต่อ Atmega16 กับวงจรออสซิลเลเตอร์คริสตัลที่เหมาะสม ระบบทั้งหมดจะใช้พลังงานจากแหล่งจ่าย 5V

ด้านล่างนี้เป็นรูปภาพจริงของโมดูลไดรเวอร์มอเตอร์ ULN2003:

ด้านล่างนี้เราได้ให้การเชื่อมต่อพิน Atmega16 กับ ULN2003 และ L293D เพื่อหมุนสเต็ปมอเตอร์ การเชื่อมต่อสเต็ปเปอร์มอเตอร์กับโมดูล L293D มีคำอธิบายในส่วนต่อไปโปรดจำไว้ว่าต้องใช้โมดูลเดียวเท่านั้นสำหรับการควบคุมมอเตอร์แบบสเต็ปเปอร์

การเชื่อมต่อพินสำหรับ INPUT มีดังนี้:

Atmega16	ULN2003	L293D
A0	IN1 (PIN1)	IN1 (PIN2)
A1	IN2 (PIN2)	IN2 (PIN7)
A2	IN3 (PIN3)	IN3 (PIN10)
A3	IN4 (PIN4)	IN4 (PIN15)

การเชื่อมต่อพินสำหรับ OUTPUT มีดังนี้:

สเต็ปเปอร์มอเตอร์	ULN2003	L293D
ส้ม	OUT1 (PIN16)	OUT1 (PIN3)
สีเหลือง	OUT2 (PIN15)	OUT2 (PIN6)
สีชมพู	OUT3 (PIN14)	OUT3 (PIN11)
สีน้ำเงิน	OUT4 (PIN13)	OUT4 (PIN14)

แผนภาพวงจรสำหรับการควบคุม Stepper Motor โดยใช้โมดูล L293D:

การควบคุม Stepper Motor ด้วย AVR ATmega16

ดังที่ได้บอกไปแล้วว่าไม่เหมือน Servo Motor มอเตอร์ Stepper ต้องการไดรเวอร์ภายนอกเช่นไดรเวอร์มอเตอร์ ULN2003 หรือ L293D ดังนั้นเพียงแค่เชื่อมต่อวงจรดังกล่าวข้างต้นและอัปโหลดโปรแกรม main.c ที่ได้รับในตอนท้าย

ภาพร่างแสดงให้เห็นถึงสเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่หมุนทั้งสองด้านเช่นตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา หากคุณต้องการหมุนสเต็ปเปอร์ไปในทิศทางเดียวเพียงแค่คอมเมนต์บรรทัดรหัสของทิศทางอื่นในร่าง

รหัส AVR ที่สมบูรณ์สำหรับการควบคุม Stepper Motorได้รับด้านล่าง รหัสเป็นเรื่องง่ายและสามารถเข้าใจได้ง่าย สองรหัสได้รับด้านล่างหนึ่งสำหรับการหมุนมอเตอร์ด้วย ULN2003 และครั้งที่สองกับโมดูล

เชื่อมต่อ USBASP v2.0 ของคุณและปฏิบัติตามคำแนะนำในการเชื่อมโยงนี้ในการเขียนโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล AVR ATmega16 ใช้ USBASP และ Atmel สตูดิโอ 7.0 เพียงแค่สร้างร่างและอัปโหลดโดยใช้ toolchain ภายนอก

รหัสที่สมบูรณ์พร้อมวิดีโอสาธิตได้รับด้านล่าง