[入门教程]Arduino入门教程24—H桥电路驱动

该项目的学习重心在于理解并运用简单电路-H桥电路来控制风扇的转动与停止，虽然程序中的语句多为基础且常见的Arduino语句，但理解这些语句如何与电路原理相结合是关键。

元件清单

硬件连接
请按照图1连接好硬件，本项目中使用到了单独的扩展面包板。在连接二极管时，注意灰色圆环的方向，在连接三极管时，看清方向（连接后对引脚进行核对）。

图 1 H桥电路驱动

示例代码

// 项目 - H桥电路驱动
const int fanPin1 = 3;
const int fanPin2 = 5;
void setup() {
 
pinMode(fanPin1, OUTPUT);
pinMode(fanPin2, OUTPUT);
}
 
void loop() {
 
digitalWrite(fanPin1, HIGH);
digitalWrite(fanPin2, LOW);
delay(1000);
digitalWrite(fanPin1, LOW);
digitalWrite(fanPin2, HIGH);
delay(1000);
}
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上传程序后，风扇将会沿着一个方向转一秒钟，接着转向另一个方向再转一秒钟，这个过程会不断重复，在两个方向之间交替旋转。

在本文档中，我们先回顾相关的硬件组件及其作用，随后，结合电路原理详细解释程序部分。

硬件回顾H桥电路驱动
H桥是一个比较简单的电路，通常它会包含四个独立控制的开关元器件（三极管），它们通常用于驱动电流较大的负载，比如电机，至于为什么要叫H桥，是因为长得比较像字母H，如图2所示。

图 2 H桥电路

这里有四个三极管Q1，Q2，Q3，Q4，以及四个续流二极管D1，D2，D3，D4，另外还有一个直流电机M。这里的并联的4个续流二极管是为了防止小马达的尖峰电压对三极管元件造成的损伤（详见项目【指尖开关】）。

本项目的电路中使用到了NPN和PNP型两种三极管，两者在使用过程中可做开关使用，然而两者导通的基极点位却不相同，NPN型可看作高电平导通，而PNP型可看作低电平导通。该电路中Q1和Q3为NPN型-高电平导通，而Q2和Q4为PNP型-低电平导通。

表 1 H桥电机控制逻辑

（上表格中的正转和反转取决于马达的正负极连接方向，仅针对本项目的硬件连接图）

下面的代码回顾将结合上面的电路知识对程序做一个梳理。

代码回顾
在loop()函数中：

digitalWrite(fanPin1, HIGH);
digitalWrite(fanPin2, LOW);
delay(1000);
digitalWrite(fanPin1, LOW);
digitalWrite(fanPin2, HIGH);
delay(1000);
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通过向fanPin1和fanPin2写入不同电平信号来控制电机的旋转。

当fanPin1设置为高电平（HIGH）且fanPin2设置为低电平（LOW）时，根据H桥电路的工作原理，电机将向一个方向旋转。delay(1000)使电机保持这个方向旋转1秒钟。

随后，fanPin1被设置为低电平（LOW）且fanPin2被设置为高电平（HIGH），这将导致电机将往相反的方向旋转。同样，电机保持这个方向旋转1秒钟。

这个过程会不断重复，使电机在两个方向之间交替旋转。

课后练习
本项目的实现效果是电机在两个方向交替旋转，但实际上电机还有第三种状态：停止状态。根据硬件回顾中的电路驱动原理，尝试让电机实现转动一秒停止一秒，并不断重复这个过程。

附件下载：示例代码.RAR