初学者
10 分钟

使用ULN2003A和MK64FN1M0VDC12驱动单极步进电机

适用于需要精确控制步进电机的项目,例如自动化机械、机器人和精密定位系统

Stepper 3 Click with Clicker 2 for Kinetis

已发布 6月 25, 2024

点击板

Stepper 3 Click

开发板

Clicker 2 for Kinetis

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

MK64FN1M0VDC12

高压、高电流达林顿晶体管阵列旨在通过激活其七个高功率达林顿输出级之一,控制电流从供电电压通过电机线圈流过。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Stepper 3 Click基于德州仪器的ULN2003A,这是一款高压、高电流达林顿晶体管阵列。电机的步进进程是通过交替激活驱动器来完成的,该驱动器通过连接到相应驱动器的线圈中的电流。 MCU执行变换周期,控制驱动器输入:输入引脚上的高逻辑电平将相应的驱动器设置为低逻辑电平,从而允许它吸收电流。除了驱动单极步进电机作为主要功能外,这个Click board™还可以用于驱动继电器和刷式直

流电机,或作为各种应用的逻辑缓冲器。组合多个驱动器可以吸收超过500mA的电流。 Stepper 3 Click使用四个GPIO来允许主机MCU控制步进电机或其他提到的设备。这些引脚标记为INA、INB、INC和IND。ULN2203A的四个输出通道和电机电源被引出到未焊接的5针头。电机可以通过mikroBUSTM插座的5V电源或外部电源端子供电,电压范围为5-30V。可以通过MOTOR PWR跳线进行选择。此外,

ULN2003A的输出通道还被引出到四个输出LED(outA、outB、outC和outD)以进行可视化呈现。该Click board™只能使用5V逻辑电压级别进行操作。在使用不同逻辑电平的MCU之前,该板必须执行适当的逻辑电压级别转换。此外,它配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Stepper 3 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Clicker 2 for Kinetis 是一款紧凑型入门开发板,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 ARM Cortex-M4F 微控制器,NXP 半导体公司的 MK64FN1M0VDC12,两个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个 JTAG 程序员连接器以及两个 26 针头用于与外部电子设备的接口。其紧凑的设计和清晰、易识别的丝网标记让您能够迅速构建具有独特功能和特性

的小工具。Clicker 2 for Kinetis 开发套件的每个部分 都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了可以选择 Clicker 2 for Kinetis 的编程方式,使用 USB HID mikroBootloader 或外部 mikroProg 连接器进行 Kinetis 编程外,Clicker 2 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。它提供了两种供电方式;通过 USB Micro-B 电缆,其中板载电压调节器为板上每个组件提供适当的电压水平,或使用锂聚合物 电池通过板载电池连接器供电。所有 mikroBUS™ 本

身支持的通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、重置按钮和几个用户可配置的按钮及 LED 指示灯。Clicker 2 for Kinetis 是 Mikroe 生态系统的一个组成部分,允许您在几分钟内创建新的应用程序。它由 Mikroe 软件工具原生支持,得益于大量不同的 Click 板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作的许多方面。

Clicker 2 for Kinetis dimensions image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

NXP

引脚数

121

RAM (字节)

262144

你完善了我!

配件

28BYJ-48是一款适用于各种应用的可调节5V直流步进电机,具有紧凑的设计。它有四个相位,速度变换比为1/64,步距角为5.625°/64步,可实现精确控制。该电机在100Hz的频率下运转,25°C时的直流电阻为50Ω±7%。它的空载牵引频率大于600Hz,空载放电频率超过1000Hz,确保在不同场景下的可靠性。28BYJ-48在120Hz时的自定位力矩和牵引力矩均超过34.3mN.m,提供了强劲的性能。其摩擦力矩范围为600到1200 gf.cm,而拉力矩为300 gf.cm。这款电机是您步进电机需求的可靠高效选择。

Stepper 3 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Channel A Control Input
PB2
AN
Channel B Control Input
PB11
RST
Channel C Control Input
PC4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
Channel D Control Input
PA10
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Stepper 3 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Clicker 2 for Kinetis作为您的开发板开始。

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Micro B Connector Clicker 2 Access - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

这个库包含了 Stepper 3 Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • stepper3_set_step_mode - 该函数设置 ctx->step_mode 中的步进模式分辨率设置。

  • stepper3_set_direction - 该函数将电机方向设置为顺时针或逆时针,存储在 ctx->direction 中。

  • stepper3_drive_motor - 该函数以选定的速度驱动电机执行特定数量的步进。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Stepper 3 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Stepper 3 click board by driving the 
 * motor in both directions for a desired number of steps.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Drives the motor clockwise for 64 full steps and then counter-clockiwse for 128 half
 * steps with 2 seconds delay before changing the direction. All data is being logged on
 * the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @note
 * Step Motor 5v [MIKROE-1530] is a fully compatible stepper motor for this click board:
 * https://www.mikroe.com/step-motor-5v
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "stepper3.h"

static stepper3_t stepper3;   /**< Stepper 3 Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepper3_cfg_t stepper3_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    stepper3_cfg_setup( &stepper3_cfg );
    STEPPER3_MAP_MIKROBUS( stepper3_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN == stepper3_init( &stepper3, &stepper3_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf ( &logger, " Move 64 full steps clockwise \r\n\n" );
    stepper3_set_step_mode ( &stepper3, STEPPER3_MODE_FULL_STEP );
    stepper3_set_direction ( &stepper3, STEPPER3_DIR_CW );
    stepper3_drive_motor ( &stepper3, 64, STEPPER3_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );

    log_printf ( &logger, " Move 128 half steps counter-clockwise \r\n\n" );
    stepper3_set_step_mode ( &stepper3, STEPPER3_MODE_HALF_STEP );
    stepper3_set_direction ( &stepper3, STEPPER3_DIR_CCW );
    stepper3_drive_motor ( &stepper3, 128, STEPPER3_SPEED_VERY_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );
}

int main ( void ) 
{
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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