Windows IoT:雙向直流電機控制

描述

在許多物聯(lián)網(wǎng)場景中，可能需要自動化來物理移動某些東西。為此，您需要使用某種類型的電機。在此示例中，我們將使用L293DNE芯片和運行 Windows IoT Core 操作系統(tǒng)的 Raspberry Pi 2控制單個直流電機。

所需材料

• 運行 Windows IoT Core 的 Raspberry Pi 2
• 帶帶狀電纜的 Pi Cobbler（可選）
• L293DNE芯片
• 直流電機（6v電機）
• 一個 4xAA 電池組（為電機供電）
• 面包板
• 各種MM跳線

硬件設(shè)置

單直流電機控制接線圖

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數(shù)據(jù)表中的 L293D 引腳輸出圖

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接線細節(jié)

• Cobbler 5v 到面包板電源軌 #1
• Cobbler GND 到面包板接地軌 #1
• 面包板接地軌 #1 到對面的面包板接地軌 #2
• L293D 引腳 4、5、12、13 到面包板接地軌
• L293D 引腳 16 (VCC1) 到面包板電源軌
• Cobbler 引腳 21 到 L293D 引腳 1 (1,2EN)
• Cobbler 引腳 20 到 L293D 引腳 2 (1A)
• Cobbler 引腳 16 到 L293D 引腳 7 (2A)
• 電池組正極（紅線）到面包板電源軌 #2
• 電池組接地（黑線）到面包板接地軌 #2
• L293D 引腳 8 (VCC2) 到面包板電源軌 #2
• 一根電機線（可互換）到 L293D 引腳 3 (1Y)
• 一根電機線（可互換）到 L293D 引腳 6 (2Y)

直流電機控制接線

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LD293D集成電路

該項目對實現(xiàn)直流電機的雙向控制進行了簡單的考察。有多種方法可以實現(xiàn)此解決方案，這只是其中一種。L293D 芯片能夠控制兩個電機，但在本例中，我們將僅使用 IC 的一側(cè)來控制一個電機。該 IC 依靠 5V 邏輯工作，通過引腳 16 或 VCC1 饋送到芯片。直流電機需要的安培數(shù)比 Raspberry Pi 所能輸出的要大，因此我們通過引腳 8 或 VCC2 使用外部電池為它提供不同的電源。為了控制電機，其使能引腳必須設(shè)置為高電平，在我們的例子中，我們使用電機控制 IC 的左側(cè)，因此將是引腳 1 (1,2 EN)。微控制器輸入（1A 或引腳 2 和 2A 或引腳 7）用于控制電機旋轉(zhuǎn)的方向，

數(shù)據(jù)表中的直流電機控制表

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軟件

在此解決方案中，創(chuàng)建了一個新的空白通用 Windows 應(yīng)用程序并將其命名為 PiDCMotorControl。添加了對 UWP 的 Windows IoT 擴展的引用。為了創(chuàng)建 UI，將 MainPage.xaml 清單替換為以下內(nèi)容：

用戶界面定義：

????x:Class="PiDCMotorControl.MainPage"
????xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
????xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
????xmlns:local="using:PiDCMotorControl"
????xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
????xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
????mc:Ignorable="d">
?
????<Grid Background="{ThemeResource ApplicationPageBackgroundThemeBrush}">
????????<Grid.RowDefinitions>
????????????"50" />
????????????"50" />
????????????"50" />
????????????"50" />
????????????"50" />
????????Grid.RowDefinitions>
????????<Grid.ColumnDefinitions>
????????????"200" />
????????????"200" />
????????????
????????Grid.ColumnDefinitions>
????????FontSize="30" Grid.Row="1" Grid.ColumnSpan="3">Motor Control
????????<Button Name="btnIgnitionOn" Margin="5" Background="Green" Foreground="White"??Grid.Row="2" 
????????????????Click="btnIgnitionOn_Click">Ignition ONButton>
????????<Button Name="btnIgnitionOff" Margin="5" Background="Red" Foreground="White" IsEnabled="False" 
????????????????Grid.Row="2" Grid.Column="1" Click="btnIgnitionOff_Click">Ignition OffButton>
????????<Button Name="btnForward" Margin="5" Background="LightBlue" Foreground="DarkBlue" IsEnabled="False" 
????????????????Grid.Row="3" Click="btnForward_Click">ForwardButton>
????????<Button Name="btnReverse" Margin="5" Background="Orange" Foreground="OrangeRed" IsEnabled="False" 
????????????????Grid.Row="3" Grid.Column="1" Click="btnReverse_Click">ReverseButton>
????????<Button Name="btnStop" Click="btnStop_Click" Background="Salmon" Foreground="Sienna" IsEnabled="True"
????????????????Grid.Row="4" Margin="5">StopButton>
???? Grid>

這將創(chuàng)建一個屏幕，其中包含一系列用于控制電機的按鈕。點火按鈕將 LD293D 電機使能引腳設(shè)置為高電平，點火關(guān)閉按鈕將其設(shè)置為低電平。還包括用于向前和向后移動電機的按鈕。停止按鈕可用于停止電機（無需關(guān)閉“點火裝置”）。

直流電機控制用戶界面

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接下來，我們將用以下內(nèi)容替換屏幕實現(xiàn)列表 (MainPage.xaml.cs)：

直流電機控制實現(xiàn)：

using Windows.Devices.Gpio;
using Windows.UI.Xaml;
using Windows.UI.Xaml.Controls;
?
namespace PiDCMotorControl
{
????/// 
????/// Basic Bi-Directional Control of a single DC Motor
????/// 
????public sealed partial class MainPage : Page
????{
????????private int _pinEn1_2 = 21; 
????????private int _pin1A = 20; 
????????private int _pin2A = 16; 
?
????????private GpioController _controller;
????????private GpioPin _motorEnable;
????????private GpioPin _motorControl1A;
????????private GpioPin _motorControl2A;
??????
????????public MainPage()
????????{
????????????this.InitializeComponent();
?
????????????_controller = GpioController.GetDefault();
????????????_motorEnable = _controller.OpenPin(_pinEn1_2);
????????????_motorControl1A = _controller.OpenPin(_pin1A);
????????????_motorControl2A = _controller.OpenPin(_pin2A);
????????????_motorEnable.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.Output);
????????????_motorControl1A.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.Output);
????????????_motorControl2A.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.Output);???? 
????????}
?
????????private void _turnOnIgnition()
????????{
????????????_motorEnable.Write(GpioPinValue.High);
????????}
?
????????private void _forwardMotor()
????????{
????????????_motorControl1A.Write(GpioPinValue.High);
????????????_motorControl2A.Write(GpioPinValue.Low);
????????}
?
????????private void _reverseMotor()
????????{
????????????_motorControl1A.Write(GpioPinValue.Low);
????????????_motorControl2A.Write(GpioPinValue.High);
????????}
?
????????private void _stopMotor()
????????{
????????????_motorControl1A.Write(GpioPinValue.Low);
????????????_motorControl2A.Write(GpioPinValue.Low);
????????}
?
????????private void _turnOffIgnition()
????????{
????????????_motorEnable.Write(GpioPinValue.Low);
????????????_motorControl1A.Write(GpioPinValue.Low);
????????????_motorControl2A.Write(GpioPinValue.Low);
????????}
?
????????private void btnIgnitionOn_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
????????{
????????????btnIgnitionOn.IsEnabled = false;
????????????btnIgnitionOff.IsEnabled = true;
????????????btnForward.IsEnabled = true;
????????????btnReverse.IsEnabled = true;
????????????_turnOnIgnition();
????????}
?
????????private void btnIgnitionOff_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
????????{
????????????btnIgnitionOn.IsEnabled = true;
????????????btnIgnitionOff.IsEnabled = false;
????????????btnForward.IsEnabled = false;
????????????btnReverse.IsEnabled = false;
????????????_turnOffIgnition();
????????}
?
????????private void btnForward_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
????????{
????????????btnForward.IsEnabled = false;
????????????btnReverse.IsEnabled = true;
????????????_forwardMotor();
????????}
?
????????private void btnReverse_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
????????{
????????????btnReverse.IsEnabled = false;
????????????btnForward.IsEnabled = true;
????????????_reverseMotor();
????????}
?
????????private void btnStop_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
????????{
????????????_stopMotor();
????????}
????}
}

當應(yīng)用程序部署到樹莓派上時，您可以通過操作屏幕上的按鈕來控制電機。

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