【花雕学编程】Arduino动手做（226）---L298N驱动42步进电机

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）
实验二百二十六：正反转PWM调速双H桥L298N模块驱动42步进电机

  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百二十六：正反转PWM调速双H桥L298N模块驱动42步进电机
  项目实验之四：不使用库，直接改变电压值控制步进电机持续正转

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）
  实验二百二十六：正反转PWM调速双H桥L298N模块驱动42步进电机
  项目实验之四：不使用库，直接改变电压值控制步进电机持续正转
*/

// 定义L298N模块的pin输出
int Pin_A  = 8;
int Pin_AA = 9;
int Pin_B  = 10;
int Pin_BB = 11;
int delayTime = 5;   // 设定旋转速度，数值越小速度越快

void setup() {
  pinMode(Pin_A, OUTPUT);
  pinMode(Pin_AA, OUTPUT);
  pinMode(Pin_B, OUTPUT);
  pinMode(Pin_BB, OUTPUT);
}

// 持续正向转动
void loop() {
  digitalWrite(Pin_A, LOW);
  digitalWrite(Pin_AA,HIGH);
  digitalWrite(Pin_B, HIGH);
  digitalWrite(Pin_BB,LOW);
  delay(delayTime);
  digitalWrite(Pin_A, LOW);
  digitalWrite(Pin_AA,HIGH);
  digitalWrite(Pin_B, LOW);
  digitalWrite(Pin_BB,HIGH);
  delay(delayTime);
  digitalWrite(Pin_A, HIGH);
  digitalWrite(Pin_AA,LOW);
  digitalWrite(Pin_B, LOW);
  digitalWrite(Pin_BB,HIGH);
  delay(delayTime);
  digitalWrite(Pin_A, HIGH);
  digitalWrite(Pin_AA,LOW);
  digitalWrite(Pin_B, HIGH);
  digitalWrite(Pin_BB,LOW);
  delay(delayTime);
}
复制代码

代码说明：
1、该程序首先包括 Arduino Stepper 库。步进库与 Arduino IDE 打包在一起，负责对发送到电机的脉冲进行排序。

//包含Arduino步进电机库
#include <Stepper.h>
复制代码

2、包含库后，我们定义一个名为 stepsPerRevolution 的变量。顾名思义，它是您的电机额定每转的步数。在我们的例子中是 300。

//每次输出旋转一圈的步数
const int stepsPerRevolution = 300;
复制代码

3、接下来，我们创建 Stepper 库的对象。Stepper 类的构造函数将电机和 Arduino 引脚连接的每转步数作为参数。

//创建Stepper库实例
Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8, 9, 10, 11);
复制代码

4、在代码的设置部分，我们通过调用 setSpeed（） 函数来设置步进电机的速度，并初始化串行通信。

void setup() {
  //将速度设置为200 rpm
  myStepper.setSpeed(200);
  //初始化串行端口
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("步进电机准备就绪！");
}
复制代码

5、最后，在代码的循环部分，我们只需调用 step（） 函数，该函数使电机以 setSpeed（） 函数设置的速度转动特定数量的步数。将负数传递给此函数将反转电动机的旋转方向。

void loop() {
  //朝着一个方向迈出一步（正向）
  Serial.println("顺时针");
  myStepper.step(stepsPerRevolution);
  delay(600);

  //朝着另一个方向迈出一步（反向）
  Serial.println("逆时针");
  myStepper.step(-stepsPerRevolution);
  delay(600);
}
复制代码

6、请注意，step（） 是一个阻塞函数。这意味着它将等到电机完成移动后，将控制权传递给程序中的下一行。例如，如果您将速度设置为 1 RPM 并在 100 步电机上调用 step（100），则此功能将需要整整一分钟才能完成。

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）
  实验二百二十六：正反转PWM调速双H桥L298N模块驱动42步进电机
  项目实验之八：使用 AccelStepper 库控制步进电机的速度、方向以及
  步数和转数
*/

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

#define MotorInterfaceType 4  // 定义电机接口类型为4线步进电机

// 创建一个AccelStepper对象，参数为接口类型和电机引脚
AccelStepper stepper = AccelStepper(MotorInterfaceType, 8, 9, 10, 11);

void setup() {
  stepper.setMaxSpeed(1000);  // 设置步进电机的最大速度
}

void loop() {
  stepper.setCurrentPosition(0);  // 将当前位置设为0
  while (stepper.currentPosition() != 400) {  // 当当前位置不等于400时
    stepper.setSpeed(200);  // 设置电机速度为200
    stepper.runSpeed();  // 运行电机
  }
  delay(1000);  // 延迟1秒

  stepper.setCurrentPosition(0);  // 将当前位置设为0
  while (stepper.currentPosition() != -200) {  // 当当前位置不等于-200时
    stepper.setSpeed(-600);  // 设置电机速度为-600
    stepper.runSpeed();  // 运行电机
  }
  delay(1000);  // 延迟1秒
}
复制代码

电机规格 ：42 步进电机
电机厚度 ：33.3 MM
电机轴径 ：5 MM圆轴（没有扁位）
输出轴长度 ：22 MM
线长 ：大约 140 MM（线是送的）
电机重量 ：224 克
电机内阻 ：1.5 欧
5V 短路电流 ：2.7 A

L298N
是专用驱动集成电路，属于H桥集成电路，与L293D的差别是其输出电流增大，功率增强。其输出电流为2A，最高电流4A，最高工作电压50V，可以驱动感性负载，如大功率直流电机，步进电机，电磁阀等，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时，可以直接控制步进电机，并可以实现电机正转与反转，实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。

L298N芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。

L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4．5～7V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2．5～46V。输出电流可达2A，可驱动电感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动一台电动机。5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。

L298N特性参数   
      类型： 半桥
　　输入类型：非反相
　　输出数：4
　　电流-输出/通道：2A
　　电流-峰值输出：3A
　　电源电压：4.5V~46V
　　工作温度：-25°C~130°C
　　安装类型：通孔
　　封装/外壳：MulTIwatt-15（垂直，弯曲和错列引线）
　　供应商设备封装：15-MulTIwatt
　　包装：管件
　　器件型号L298N
　　制造商STMicroelectronics
　　产品型号MotionMotorControl

L298N电机驱动板模块的参数
1.驱动芯片：L298N双H桥直流电机驱动芯片
2.驱动部分端子供电范围Vs：＋5V～＋35V ； 如需要板内取电，则供电范围Vs：+7V～+35V
3.驱动部分峰值电流Io：2A
4.逻辑部分端子供电范围Vss：＋5V～＋7V（可板内取电＋5V）
5.逻辑部分工作电流范围:0～36mA
6.控制信号输入电压范围：
   低电平：－0.3V≤Vin≤1.5V
   高电平：2.3V≤Vin≤Vss
7.使能信号输入电压范围：
   低电平：－0.3≤Vin≤1.5V（控制信号无效）
   高电平：2.3V≤Vin≤Vss（控制信号有效）
8.最大功耗：20W（温度T＝75℃时）

L298N电机驱动模块性能特点：
　　1：可实现电机正反转及调速。
　　2：启动性能好，启动转矩大。
　　3：工作电压可达到36V，4A。
　　4：可同时驱动两台直流电机。
　　5：适合应用于机器人设计及智能小车的设计。

情况一：用L298N驱动两台直流减速电机的电路。引脚A，B可用于PWM控制。如果机器人项目只要求直行前进，则可将IN1，IN2和IN3，IN4两对引脚分别接高电平和低电平，仅用单片机的两个端口给出PWM信号控制使能端A，B即可实现直行、转弯、加减速等动作。

情况二：用L298实现二相步进电机控制。将IN1，IN2和IN3，IN4两对引脚分别接入单片机的某个端口，输出连续的脉冲信号。信号频率决定了电机的转速。改变绕组脉冲信号的顺序即可实现正反转。

注意事项：
1.当你的驱动电压（上图标识为12V输入，实际可以接受的输入范围是7-12V）为7V-12V的时候，可以使能板载的5V逻辑供电，当使用板载5V供电之后，接口中的+5V供电不要输入电压，但是可以引出5V电压供外部使用。（这种即为常规应用！）
2.当驱动电压高于12V，小于等于24V（芯片手册中提出可以支持到35V，但是按照经验一般298保守应用最大电压支持到24V已经很了不起！）时，比如要驱动额定电压为18V的电机。首先必须拔除板载5V输出使能的跳线帽。然后在5V输出端口外部接入5V，5V使能即 一个电平为5V的控制信号，当此信号输入有效时，且电机驱动模块中电源供电正常时，电机驱动模块输出电流。否则即使电源供电正常，电机上也无电流。电压对L298N内部逻辑电路供电。（这种是高压驱动的非常规应用！）
3、L298N供电的5V如果是用另外电源供电的话，（即不是和单片机的电源共用），那么需要将单片机的GND和模块上的GND连接在一起，只有这样单片机上过来的逻辑信号才有个参考0点。此点非常重要，请注意。

L298N电机驱动模块与42步进电机实验接线示意图

  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百二十六：正反转PWM调速双H桥L298N模块驱动42步进电机
  项目实验之一：使用 L298N Arduino 的 NEMA 17 步进电机简单控制

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）
  实验二百二十六：正反转PWM调速双H桥L298N模块驱动42步进电机
  项目实验之一：使用 L298N Arduino 的 NEMA 17 步进电机简单控制
*/

#include <Stepper.h>

const int stepsPerRevolution = 400;  
//更改此设置以适应每次旋转的步数
//为您的电动机

//在引脚8至11上初始化步进电机库
Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8, 9, 10, 11);

//电机所走的步数
int stepCount = 0;         
int dirStep = 1;

void setup() {
  //初始化串行端口：
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  //第一步
  myStepper.step(dirStep);
  Serial.print("步骤:");
  Serial.println(stepCount);
  stepCount++;

  if ( stepCount > 800) {
    stepCount = 0;
    if ( dirStep == 1) dirStep = -1;
    else dirStep = 1;
  }

  delayMicroseconds(50);
}
复制代码

实验串口返回情况

实验场景图

  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百二十六：正反转PWM调速双H桥L298N模块驱动42步进电机
  项目实验之二：使用 L298N控制步进电机正转三圈反转一圈

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）
  实验二百二十六：正反转PWM调速双H桥L298N模块驱动42步进电机
  项目实验之二：使用 L298N控制步进电机正转三圈反转一圈
*/

#include <Stepper.h>
//创建stepper类的实例。
//首先指定电机的步数，
//然后指定连接步进器的引脚号

Stepper myStepper1(200, 8, 9, 10, 11);

void setup() {
}

void loop() {
  //设置电机速度
  myStepper1.setSpeed(150);
  //将电机转动特定数量的步数
  myStepper1.step(600);
  delay(1000);
  //将电机转动特定步数
  myStepper1.step(-200);
  //反向方向
  delay(1000);
  myStepper1.step(200);
  //正向方向
  delay(1000);
  myStepper1.step(-200);
  //反向方向
  delay(1000);
}
复制代码

  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百二十六：正反转PWM调速双H桥L298N模块驱动42步进电机
  项目实验之三：使用10K电位器控制步进电机转速

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）
  实验二百二十六：正反转PWM调速双H桥L298N模块驱动42步进电机
  项目实验之三：使用10K电位器控制步进电机转速
*/

//包含Arduino步进器库
#include <Stepper.h>

//定义常量

//每次输出旋转的步数
const int STEPS_PER_REV = 200;
//电位器接入A0
const int SPEED_CONTROL = A0;

//使用的引脚是8、9、10、11
//接L298N电机驱动器In1、In2、In3、In4
//按顺序8-9-10-11输入引脚，以进行正确的步骤排序

Stepper stepper_NEMA17(STEPS_PER_REV, 8, 9, 10, 11);

void setup() {
  //在虚空设置中什么也不用做
}

void loop() {
  //读取传感器值：
  int sensorReading = analogRead(SPEED_CONTROL);
  //将其映射到0到100的范围
  int motorSpeed = map(sensorReading, 0, 1023, 0, 100);
  //设置电机速度
  if (motorSpeed > 0) {
    stepper_NEMA17.setSpeed(motorSpeed);
    //旋转的第1/100步
    stepper_NEMA17.step(STEPS_PER_REV / 100);
  }
}
复制代码

实验场景图

实验记录视频

【花雕学编程】Arduino动手做（226）---L298N驱动42步进电机

https://www.bilibili.com/video/BV1KHsLe3EvY/?share_source=copy_web&vd_source=371a292a55e5ca9be994cbb4a86cc987

  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百二十六：正反转PWM调速双H桥L298N模块驱动42步进电机
  项目实验之六：使步进电机以200 RPM 顺时针旋转然后逆时针旋转的简单程序