Windows IoT:双向直流电机控制

描述

在许多物联网场景中，可能需要自动化来物理移动某些东西。为此，您需要使用某种类型的电机。在此示例中，我们将使用L293DNE芯片和运行 Windows IoT Core 操作系统的 Raspberry Pi 2控制单个直流电机。

所需材料

• 运行 Windows IoT Core 的 Raspberry Pi 2
• 带带状电缆的 Pi Cobbler（可选）
• L293DNE芯片
• 直流电机（6v电机）
• 一个 4xAA 电池组（为电机供电）
• 面包板
• 各种MM跳线

硬件设置

单直流电机控制接线图

 

 

数据表中的 L293D 引脚输出图

 

 

接线细节

• Cobbler 5v 到面包板电源轨 #1
• Cobbler GND 到面包板接地轨 #1
• 面包板接地轨 #1 到对面的面包板接地轨 #2
• L293D 引脚 4、5、12、13 到面包板接地轨
• L293D 引脚 16 (VCC1) 到面包板电源轨
• Cobbler 引脚 21 到 L293D 引脚 1 (1,2EN)
• Cobbler 引脚 20 到 L293D 引脚 2 (1A)
• Cobbler 引脚 16 到 L293D 引脚 7 (2A)
• 电池组正极（红线）到面包板电源轨 #2
• 电池组接地（黑线）到面包板接地轨 #2
• L293D 引脚 8 (VCC2) 到面包板电源轨 #2
• 一根电机线（可互换）到 L293D 引脚 3 (1Y)
• 一根电机线（可互换）到 L293D 引脚 6 (2Y)

直流电机控制接线

 

 

LD293D集成电路

该项目对实现直流电机的双向控制进行了简单的考察。有多种方法可以实现此解决方案，这只是其中一种。L293D 芯片能够控制两个电机，但在本例中，我们将仅使用 IC 的一侧来控制一个电机。该 IC 依靠 5V 逻辑工作，通过引脚 16 或 VCC1 馈送到芯片。直流电机需要的安培数比 Raspberry Pi 所能输出的要大，因此我们通过引脚 8 或 VCC2 使用外部电池为它提供不同的电源。为了控制电机，其使能引脚必须设置为高电平，在我们的例子中，我们使用电机控制 IC 的左侧，因此将是引脚 1 (1,2 EN)。微控制器输入（1A 或引脚 2 和 2A 或引脚 7）用于控制电机旋转的方向，

数据表中的直流电机控制表

 

 

软件

在此解决方案中，创建了一个新的空白通用 Windows 应用程序并将其命名为 PiDCMotorControl。添加了对 UWP 的 Windows IoT 扩展的引用。为了创建 UI，将 MainPage.xaml 清单替换为以下内容：

用户界面定义：

    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>

这将创建一个屏幕，其中包含一系列用于控制电机的按钮。点火按钮将 LD293D 电机使能引脚设置为高电平，点火关闭按钮将其设置为低电平。还包括用于向前和向后移动电机的按钮。停止按钮可用于停止电机（无需关闭“点火装置”）。

直流电机控制用户界面

 

 

接下来，我们将用以下内容替换屏幕实现列表 (MainPage.xaml.cs)：

直流电机控制实现：

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();
        }
    }
}

当应用程序部署到树莓派上时，您可以通过操作屏幕上的按钮来控制电机。