【花雕学编程】Arduino动手做（224）---CNC Shield V3 拓展模块

37款传感器与执行器的提法，在网络上广泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止这37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块，依照实践出真知（一定要动手做）的理念，以学习和交流为目的，这里准备逐一动手尝试系列实验，不管成功（程序走通）与否，都会记录下来—小小的进步或是搞不掂的问题，希望能够抛砖引玉。

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验二百二十四：Arduino CNC Shield V3 步进电机拓展模块（驱动四只电机）

  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百二十四：Arduino CNC Shield V3 步进电机拓展模块（驱动四只电机）
  项目实验之六：用AccelStepper库控制四只步进电机X、Y、Z与A轴实现不同的转速

实验开源代码

/*
  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百二十四：Arduino CNC Shield V3 步进电机拓展模块（驱动四只电机）
  项目实验之六：用AccelStepper库控制四只步进电机X、Y、Z与A轴实现不同的转速
*/

#include <AccelStepper.h>  //使用AccelStepper库

// 定义电机控制用常量
const int enablePin = 8;  // 使能控制引脚

const int xdirPin = 5;     // x方向控制引脚
const int xstepPin = 2;    // x步进控制引脚
const int ydirPin = 6;     // y方向控制引脚
const int ystepPin = 3;    // y步进控制引脚
const int zdirPin = 7;     // z方向控制引脚
const int zstepPin = 4;    // z步进控制引脚
const int adirPin = 13;     // a方向控制引脚
const int astepPin = 12;    // a步进控制引脚

const int moveSteps = 1000;    //测试电机运行使用的运行步数

AccelStepper stepper1(1, xstepPin, xdirPin); //建立步进电机对象1
AccelStepper stepper2(1, ystepPin, ydirPin); //建立步进电机对象2
AccelStepper stepper3(1, zstepPin, zdirPin); //建立步进电机对象3
AccelStepper stepper4(1, astepPin, adirPin); //建立步进电机对象4

void setup() {

  pinMode(xstepPin, OUTPUT);    // Arduino控制A4988x步进引脚为输出模式
  pinMode(xdirPin, OUTPUT);     // Arduino控制A4988x方向引脚为输出模式
  pinMode(ystepPin, OUTPUT);    // Arduino控制A4988y步进引脚为输出模式
  pinMode(ydirPin, OUTPUT);     // Arduino控制A4988y方向引脚为输出模式
  pinMode(zstepPin, OUTPUT);    // Arduino控制A4988z步进引脚为输出模式
  pinMode(zdirPin, OUTPUT);     // Arduino控制A4988z方向引脚为输出模式
  pinMode(astepPin, OUTPUT);    // Arduino控制A4988a步进引脚为输出模式
  pinMode(adirPin, OUTPUT);     // Arduino控制A4988a方向引脚为输出模式

  pinMode(enablePin, OUTPUT);  // Arduino控制A4988使能引脚为输出模式
  digitalWrite(enablePin, LOW); // 将使能控制引脚设置为低电平从而让
  // 电机驱动板进入工作状态

  stepper1.setMaxSpeed(300.0);     // 设置电机最大速度300
  stepper1.setAcceleration(20.0);  // 设置电机加速度20.0
  stepper2.setMaxSpeed(300.0);     // 设置电机最大速度300
  stepper2.setAcceleration(20.0);  // 设置电机加速度20.0
  stepper3.setMaxSpeed(300.0);     // 设置电机最大速度300
  stepper3.setAcceleration(20.0);  // 设置电机加速度20.0
  stepper4.setMaxSpeed(300.0);     // 设置电机最大速度300
  stepper4.setAcceleration(20.0);  // 设置电机加速度20.0
}

void loop() {
  // 控制步进电机1往复运动
  if ( stepper1.currentPosition() == 0 ) {
    stepper1.moveTo(moveSteps);
  } else if ( stepper1.currentPosition() == moveSteps  ) {
    stepper1.moveTo(0);
  }

  // 控制步进电机2往复运动
  if ( stepper2.currentPosition() == 0 ) {
    stepper2.moveTo(moveSteps / 2);
  } else if ( stepper2.currentPosition() == moveSteps / 2  ) {
    stepper2.moveTo(0);
  }

  // 控制步进电机3往复运动
  if ( stepper3.currentPosition() == 0 ) {
    stepper3.moveTo(moveSteps / 4);
  } else if ( stepper3.currentPosition() == moveSteps / 4  ) {
    stepper3.moveTo(0);
  }

  // 控制步进电机4往复运动
  if ( stepper4.currentPosition() == 0 ) {
    stepper4.moveTo(moveSteps / 8);
  } else if ( stepper4.currentPosition() == moveSteps / 8  ) {
    stepper4.moveTo(0);
  }

  stepper1.run();   // 1号电机运行
  stepper2.run();   // 2号电机运行
  stepper3.run();   // 3号电机运行
  stepper4.run();   // 3号电机运行
}
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项目实验之三：使用AccelStepper库驱动三只步进电机X、Y与Z 实现往复旋转

实验开源代码

/*
  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百二十四：Arduino CNC Shield V3 步进电机拓展模块（驱动四只电机）
  项目实验之三：使用AccelStepper库驱动三只步进电机X、Y与Z 实现往复旋转
*/

//本程序使用AccelStepper库
#include <AccelStepper.h>

// 定义电机控制用常量
const int enablePin = 8;  // 使能控制引脚

const int xdirPin = 5;     // x方向控制引脚
const int xstepPin = 2;    // x步进控制引脚
const int ydirPin = 6;     // y方向控制引脚
const int ystepPin = 3;    // y步进控制引脚
const int zdirPin = 7;     // z方向控制引脚
const int zstepPin = 4;    // z步进控制引脚

const int moveSteps = 300;    //测试电机运行使用的运行步数

AccelStepper stepper1(1, xstepPin, xdirPin); //建立步进电机对象1
AccelStepper stepper2(1, ystepPin, ydirPin); //建立步进电机对象2
AccelStepper stepper3(1, zstepPin, zdirPin); //建立步进电机对象3

void setup() {
  pinMode(xstepPin, OUTPUT);    // Arduino控制A4988x步进引脚为输出模式
  pinMode(xdirPin, OUTPUT);     // Arduino控制A4988x方向引脚为输出模式
  pinMode(ystepPin, OUTPUT);    // Arduino控制A4988y步进引脚为输出模式
  pinMode(ydirPin, OUTPUT);     // Arduino控制A4988y方向引脚为输出模式
  pinMode(zstepPin, OUTPUT);    // Arduino控制A4988z步进引脚为输出模式
  pinMode(zdirPin, OUTPUT);     // Arduino控制A4988z方向引脚为输出模式

  pinMode(enablePin, OUTPUT);  // Arduino控制A4988使能引脚为输出模式
  digitalWrite(enablePin, LOW); // 将使能控制引脚设置为低电平从而让

  // 电机驱动板进入工作状态
  stepper1.setMaxSpeed(300.0);     // 设置电机最大速度300
  stepper1.setAcceleration(20.0);  // 设置电机加速度20.0
  stepper2.setMaxSpeed(300.0);     // 设置电机最大速度300
  stepper2.setAcceleration(20.0);  // 设置电机加速度20.0
  stepper3.setMaxSpeed(300.0);     // 设置电机最大速度300
  stepper3.setAcceleration(20.0);  // 设置电机加速度20.0
}

void loop() {
  // 控制步进电机1往复运动
  if ( stepper1.currentPosition() == 0 ) {
    stepper1.moveTo(moveSteps);
  } else if ( stepper1.currentPosition() == moveSteps  ) {
    stepper1.moveTo(0);
  }

  // 控制步进电机2往复运动
  if ( stepper2.currentPosition() == 0 ) {
    stepper2.moveTo(moveSteps / 2);
  } else if ( stepper2.currentPosition() == moveSteps / 2  ) {
    stepper2.moveTo(0);
  }

  // 控制步进电机3往复运动
  if ( stepper3.currentPosition() == 0 ) {
    stepper3.moveTo(moveSteps / 4);
  } else if ( stepper3.currentPosition() == moveSteps / 4  ) {
    stepper3.moveTo(0);
  }

  stepper1.run();   // 1号电机运行
  stepper2.run();   // 2号电机运行
  stepper3.run();   // 3号电机运行
}
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  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百二十四：Arduino CNC Shield V3 步进电机拓展模块（驱动四只电机）
  项目实验之五：无库控制四只步进电机X、Y、Z与A轴实现动态旋转

实验开源代码

/*
  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百二十四：Arduino CNC Shield V3 步进电机拓展模块（驱动四只电机）
  项目实验之五：无库控制四只步进电机X、Y、Z与A轴实现动态旋转
*/

#define EN        8
//方向接脚
#define X_DIR     5
#define Y_DIR     6
#define Z_DIR     7
#define A_DIR     13

//步态接脚
#define X_STP     2
#define Y_STP     3
#define Z_STP     4
#define A_STP     12

// 运动周期
int steps = 300;

void setup() {
  // 执行输出
  pinMode(X_DIR, OUTPUT); pinMode(X_STP, OUTPUT);
  pinMode(Y_DIR, OUTPUT); pinMode(Y_STP, OUTPUT);
  pinMode(Z_DIR, OUTPUT); pinMode(Z_STP, OUTPUT);
  pinMode(A_DIR, OUTPUT); pinMode(A_STP, OUTPUT);
  pinMode(EN, OUTPUT);
  digitalWrite(EN, LOW);
}

void loop() {
  for (int i = 0; i < steps; i++) {
    digitalWrite(Y_DIR, HIGH);
    digitalWrite(Y_STP, HIGH);
    delay(1);
    digitalWrite(Y_STP, LOW);
    delay(1);
  }
  for (int i = 0; i < steps; i++) {
    digitalWrite(X_DIR, HIGH);
    digitalWrite(X_STP, HIGH);
    delay(1);
    digitalWrite(X_STP, LOW);
    delay(1);
  }
  for (int i = 0; i < steps; i++) {
    digitalWrite(Z_DIR, HIGH);
    digitalWrite(Z_STP, HIGH);
    delay(1);
    digitalWrite(Z_STP, LOW);
    delay(1);
  }
  for (int i = 0; i < steps; i++) {
    digitalWrite(A_DIR, HIGH);
    digitalWrite(A_STP, HIGH);
    delay(1);
    digitalWrite(A_STP, LOW);
    delay(1);
  }
  delay (1000);
}
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CNC Shield V3.0 是一款多功能扩展板，可让您创建基于 Arduino UNO 控制器（或其模拟）的 CNC 机器（3D 打印机、打标机、雕刻机、铣床、等离子切割机等）。扩展板直接连接到控制器（CNC Shield 插在 Arduino UNO 上）。这种电路板与 A4988、DRV8825 或其类似物的组合可以控制 4 轴（包括设置步进电机的微步进模式）、主轴（主轴激活、主轴方向控制、冷却液供应）以及连接限位开关和控制按钮。要开始运行这样一组电子设备，必须输入GRBL Arduino固件（控制器使用G代码与PC交换信息）。以下软件可用于发送 G 代码：GRBL 控制器、蜡烛、通用 G 代码发送器或类似物。

应用：铣床、雕刻机、等离子切割机、打标机、3D打印机、自动化系统等。

模块特征：
A 轴可以复制 X、Y、Z 轴之一或自主工作
兼容 A4988、DRV8825 或同等驱动程序
使用跳线（跳线）安装电机的微步
能够连接外部驱动程序
电路板上有用于连接的焊盘：紧急停止按钮、暂停按钮、继续按钮、返回起始位置的按钮、限位开关、主轴开启、主轴旋转方向和冷却液供应
兼容 GRBL：v0.6b、v0.7d、v0.8c、v0.9g
易用性
紧凑型设计
低成本

技术规格
品牌：Protoneer
型：CNC扩展板
版本： 3.0
控制轴数：4（X、Y、Z、A）
兼容控制板：Arduino UNO 或同等产品
兼容驱动程序：A4988、5 或同等产品A4988，
微步调整：现在
主轴控制：存在
逻辑器件电源电压：5
电源电压：12-36V
接口：UART、I2C
控制器固件：GRBL：v0.6b、v0.7d、v0.8c、v0.9g
尺寸：68x52.5x18.5 mm
重量： 31 克

模块电原理图

模块端口

模块接线图

视频：简单易懂的cnc shield V3.0 使用教程（3分35秒）

https://www.bilibili.com/video/BV1P4411F71c/?share_source=copy_web&vd_source=371a292a55e5ca9be994cbb4a86cc987

Arduino CNC 电机扩展板概述
CNC是计算机数字控制（Computerized Numerical Control ）的英文缩写。顾名思义，Arduino CNC电机扩展板常用于驱动3D打印机、机械臂或机器人系统中的NEMA17电机（俗称42步进电机）。假如您想要用Arduino扩展板来驱动直流电机或28BYJ-48步进电机，推荐使用AFMotor电机扩展板。CNC扩展板可以支持A4988、DRV8825等步进电机驱动板。

精心设计的CNC解决方案，采用Arduino CNC Shield V3.0步进电机扩展模块（支持四轴驱动），为您的DIY项目提供无限可能。无论是打造个性化的雕刻机、创新的3D打印机、智能的写字机、艺术化的画蛋机、精密的微型铣钻床、灵活的多轴机械臂，还是多功能的轮式机器人，这款模块都能满足您的需求。

它不仅简化了复杂的机械控制过程，更以其卓越的性能和可靠性，成为您创意实现的强大助手。无论是初学者还是资深爱好者，Arduino CNC Shield V3.0都能助您一臂之力，将创意转化为现实。

软件安装

GRBL库安装

打开：https://github.com/，搜索：GRBL

实验模块接线示意图

  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百二十四：Arduino CNC Shield V3 步进电机拓展模块（驱动四只电机）
  项目实验之一：CNC Shield  驱动一只步进电机Y实现往复旋转

实验开源代码

/*
  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百二十四：Arduino CNC Shield V3 步进电机拓展模块（驱动四只电机）
  项目实验之一：CNC Shield  驱动一只步进电机Y实现往复旋转
*/

//本程序使用AccelStepper库
#include <AccelStepper.h>

// 定义电机控制用常量

// A4988连接Arduino引脚号
// Y方向控制引脚
const int xdirPin = 6;
// Y步进控制引脚
const int xstepPin = 3;
// 全局通用使能控制引脚
const int xenablePin = 8;

//运行步数200（往复旋转一圈）
const int moveSteps = 200;

//建立步进电机对象
AccelStepper stepper1(1, xstepPin, xdirPin);

void setup() {
  // Arduino控制A4988步进引脚为输出模式
  pinMode(xstepPin, OUTPUT);
  // Arduino控制A4988方向引脚为输出模式
  pinMode(xdirPin, OUTPUT);
  // Arduino控制A4988使能引脚为输出模式
  pinMode(xenablePin, OUTPUT);
  // 将使能控制引脚设置为低电平从而让
  digitalWrite(xenablePin, LOW);

  // 电机驱动板进入工作状态

  // 设置电机最大速度300
  stepper1.setMaxSpeed(300.0);
  // 设置电机加速度20.0
  stepper1.setAcceleration(20.0);
}

void loop() {
  // 控制步进电机往复运动
  if ( stepper1.currentPosition() == 0 ) {
    stepper1.moveTo(moveSteps);
  } else if ( stepper1.currentPosition() == moveSteps  ) {
    stepper1.moveTo(0);
  }

  // 控制Y电机运行
  stepper1.run();
  delay(6);
}
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实验记录视频

【花雕学编程】项目实验之一：CNC Shield  驱动一只步进电机Y实现往复旋转

[url]https://www.bilibili.com/video/BV1XCeUeqEFk/?share_source=copy_web&vd_source=371a292a55e5ca9be994cbb4a86cc987[/url]

实验场景图