樹莓派和L293D的直流電動(dòng)機(jī)控制

步驟1：材料和工具

材料

Raspberry Pi 3（RPi）

L293D控制IC

面包板

跳線電線，公對(duì)公（M/M）和母對(duì)公（F/M）

直流電動(dòng)機(jī)

9v電池

**在此項(xiàng)目中，必須訪問(wèn)Raspberry Pi桌面?？梢酝ㄟ^(guò)將監(jiān)視器，鍵盤和鼠標(biāo)插入RPi或使用SSH連接來(lái)完成。**

該項(xiàng)目無(wú)需任何工具，因?yàn)檫@些連接都不是永久性的，無(wú)需使用跳線和面包板。如果要制作永久的，更耐用的版本，只需用烙鐵和一些導(dǎo)線進(jìn)行相同的連接即可。

步驟2：背景信息。

**這是所有背景信息。如果您不關(guān)心如何完成此操作，而只是想在不學(xué)習(xí)的情況下進(jìn)行操作，請(qǐng)?zhí)恋?步。**

在此項(xiàng)目中，我們使用的是python腳本Raspberry Pi可將GPIO輸出設(shè)置為L(zhǎng)293D電機(jī)控制器IC，并以任意速度在任一方向上運(yùn)行DC電機(jī)。

首先， Raspberry Pi是具有40個(gè)GPIO引腳的開源信用卡大小的計(jì)算機(jī)。 GPIO代表“通用輸入/輸出”，這意味著這些引腳可以發(fā)送電信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)硬件或接收它們并讀取傳感器數(shù)據(jù)。我們將它們用作輸出，以將信號(hào)發(fā)送到L293D IC芯片，該芯片只是用于控制直流電動(dòng)機(jī)的芯片。沒(méi)什么特別的。

Python是一種計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，可與Javascript或C ++相提并論。我們將使用非常簡(jiǎn)單的python命令，不需要任何計(jì)算機(jī)編程知識(shí)。

控制電動(dòng)機(jī)速度的方法是使用稱為PWM的python模塊。代表脈沖寬度調(diào)制。 PWM的意思是通過(guò)在高電平和低電平之間切換設(shè)定的時(shí)間量來(lái)控制電壓接通的時(shí)間量。電壓高的時(shí)間稱為“占空比”或“占空比”，無(wú)論該百分比是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的功率百分比。

要查看PWM作為輸出的外觀，請(qǐng)參考上圖。

L293D電機(jī)IC使用兩個(gè)引腳（稱為輸入）感測(cè)所需的輸出方向，以及另一個(gè)引腳（使能）感測(cè)開/關(guān)。因此，在我們的代碼中，在使能引腳為ON的情況下，如果我們希望電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，則將輸入1設(shè)置為“ True”或“ HIGH”，將輸入2設(shè)置為“ False”或“ LOW”。如果希望它向后旋轉(zhuǎn)，我們將輸入1設(shè)置為“ False”或“ LOW”，將輸入2設(shè)置為“ True”或“ HIGH”。如果兩個(gè)輸入均為True或均為False，則電動(dòng)機(jī)將不會(huì)運(yùn)行。

這就是我們控制方向的方式，但是速度呢？我們說(shuō)的是PWM對(duì)嗎？因此，我們將僅對(duì)兩個(gè)輸入進(jìn)行脈寬調(diào)制，對(duì)嗎？我們可以，但是太復(fù)雜了。由于IC具有一個(gè)使能引腳來(lái)控制其開/關(guān)狀態(tài)的Enable引腳，因此我們可以將兩個(gè)輸入都保持為運(yùn)行狀態(tài)，而僅調(diào)制Enable引腳，并且IC只會(huì)根據(jù)我們?cè)贓nable引腳中設(shè)置的占空比來(lái)輸出功率。這樣，我們可以簡(jiǎn)化代碼，減少出錯(cuò)的地方。

因此，在Raspberry Pi上，我們將在GPIO板上使用3個(gè)GPIO輸出引腳，一個(gè)3.3V電源和一個(gè)一根接地針。輸出引腳中的2個(gè)用于IC上的輸入，一個(gè)用于使能。

現(xiàn)在我們知道會(huì)發(fā)生什么，現(xiàn)在該開始進(jìn)行接線了。

步驟3：硬件設(shè)置

上面的圖片可能看起來(lái)像是混亂的電線，但不要擔(dān)心。

首先要做的是將L293D芯片放在試驗(yàn)板上。面包板的中間應(yīng)有一個(gè)縫隙，如一個(gè)縫隙，并且IC芯片應(yīng)將其一半左右的引腳很好地跨在上面，因此它與板平行。

接下來(lái)，這很重要將電線插入正確的面包板插槽，因此我建議對(duì)電線進(jìn)行顏色編碼。我將紅色用于正極電源連接，將黑色用于負(fù)極電源連接（接地），將藍(lán)色用于RPi的輸入，將橙色用于電動(dòng)機(jī)的輸出。

您可能會(huì)注意到有兩套電源線。這是因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)應(yīng)至少在9V和400mA的電流下運(yùn)行，而電動(dòng)機(jī)控制IC的電壓應(yīng)在5V或3.3V且小于20mA。因此，在這種設(shè)置中，IC芯片需要3.3V的電源，并通過(guò)接地（負(fù)電源插頭）連接到RPI。然后它還具有9V的電源和來(lái)自電池的接地，然后通過(guò)芯片將其路由到電動(dòng)機(jī)。 重要提示：請(qǐng)勿嘗試從RPi汲取9V和400mA電流或通過(guò)IC芯片運(yùn)行9V。這可能會(huì)損壞RPi和/或L293D。為確保將電壓路由到正確的引腳，請(qǐng)使用上圖。

要知道IC芯片的哪一端，請(qǐng)?jiān)谂c上圖相對(duì)應(yīng)的一端尋找一個(gè)小半圓缺口。

現(xiàn)在，您擁有L293D IC在面包板上，首先我們將M/F跳線連接到RPi。因此，在面包板上，將跳線的公端放入旁邊的插槽中：Vss，Enable 1，Input 1，Input 2和左側(cè)的GND引腳。應(yīng)該有5根電線準(zhǔn)備連接到RPi。有關(guān)引腳號(hào)，請(qǐng)參見上圖?，F(xiàn)在，將電線從Vss（我希望您將其變成紅色）連接到Pi或1號(hào)針上的5V電源。接下來(lái)，將GND跳線（再次希望是黑色的）連接到GND引腳或引腳6。之后，將輸入1跳線連接到GPIO2或引腳＃3。然后將跳線從輸入2連接到GPIO3或引腳5。最后，將Enable 1跳線連接到GPIO4或引腳7。到了，再也沒(méi)有M/F跳線了！到一半了！

所以，現(xiàn)在抓住M/M跳線。其中之一應(yīng)從IC的Vs引腳到9V的正端。有很多方法可以將其保留在電池上，但是只要金屬兩端牢固接觸，膠帶就可以使用。用黑色M/M跳線將電池的負(fù)極端連接到IC的另一個(gè)GND引腳。最后，只需將IC上的兩個(gè)輸出引腳連接到電動(dòng)機(jī)的兩端即可！而已！現(xiàn)在，一切都按照所需的方式進(jìn)行了布線，不再需要任何硬件工作。上軟件。

步驟4：軟件設(shè)置

首先，我們需要在Pi上打開一個(gè)程序來(lái)編寫代碼。我們將使用IDLE 2，因此請(qǐng)轉(zhuǎn)到桌面的左上角，依次單擊“菜單”，“編程”和“ Python 2（IDLE）”。您應(yīng)該看到帶有未命名文檔的空白文本編輯器。

我們需要做的第一件事是導(dǎo)入GPIO模塊。因此，在第一行中，準(zhǔn)確鍵入對(duì)CaSe敏感的

import RPi.GPIO as GPIO

這將導(dǎo)入GPIO模塊

下一步，我們需要一個(gè)名為“ sleep”的命令，因此編寫

from time import sleep

下一步，我們需要命名所有引腳，因此通過(guò)寫入設(shè)置命名模式

GPIO.setmode（GPIO.BOARD）

，這會(huì)將名稱設(shè)置為電路板模式，從而只需根據(jù)上圖中間的數(shù)字命名引腳。

現(xiàn)在我們需要將引腳設(shè)置為輸出，所以現(xiàn)在寫

GPIO.setup（03， GPIO.OUT） GPIO.setup（05， GPIO.OUT） GPIO.setup（07， GPIO.OUT）

現(xiàn)在設(shè)置pwm命令類型

pwm=GPIO.PWM（07， 100）

下一步以0占空比啟動(dòng)脈沖寬度調(diào)制，因此它尚未運(yùn)行

pwm.start（0）

其余代碼根據(jù)我們想要的方式而變化運(yùn)行馬達(dá)。對(duì)于第一遍，我們將在代碼中設(shè)置預(yù)定義的指令。稍后，我將說(shuō)明如何編寫代碼，讓您輸入所需的方向，任務(wù)和持續(xù)時(shí)間。

因此，到目前為止，我們將編寫一個(gè)代碼，該代碼以50％的功率向前運(yùn)行2秒，然后以75％的功率向后運(yùn)行3秒。

首先，要設(shè)置向前寫入的方向

GPIO.output（03， True） GPIO.output（05， False）

現(xiàn)在，我們將PWM占空比設(shè)置為50％。寫入

pwm.ChangeDutyCycle（50）

然后打開使能引腳

GPIO.output（07， True）

然后將代碼休眠2秒鐘，以便電動(dòng)機(jī)運(yùn)行

sleep（2）

現(xiàn)在關(guān)閉使能引腳

GPIO.output（07， False）

然后反轉(zhuǎn)輸入以將其設(shè)置為反轉(zhuǎn)

GPIO.output（03， False） GPIO.output（05， True）

然后將PWM占空比更改為75％

pwm.ChangeDutyCycle（75）

，然后重新啟用啟用功能

GPIO.output（07， True）

使代碼休眠3秒鐘

sleep（3）

然后再關(guān)閉使能引腳

GPIO.output（07， False）

停止脈沖

pwm.stop（）

并清除所有GPIO通道。

GPIO.cleanup（）

就是這樣！現(xiàn)在，您有了一個(gè)代碼，它將使電動(dòng)機(jī)以50％的速度向前運(yùn)轉(zhuǎn)2秒，然后以75％的速度向后運(yùn)轉(zhuǎn)3秒。按F5，然后保存以測(cè)試您的代碼！

*注意：您可能會(huì)收到一條錯(cuò)誤消息，指出所選的GPIO通道已在使用中。這不會(huì)影響您的項(xiàng)目，您可以通過(guò)在代碼中寫入“ GPIO.setwarnings（False）”來(lái)使警告停止出現(xiàn)。*