初学者
10 分钟

实现MP6500和PIC18F46K42在全步、半步、四分之一步或八分之一步模式下对步进电机的精确控制

内置翻译器和电流调节的步进电机驱动器

Stepper 13 Click with EasyPIC v8

已发布 6月 26, 2024

点击板

Stepper 13 Click

开发板

EasyPIC v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F46K42

先进且安全的步进电机控制,适用于从机器人到精密机械的广泛应用。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Stepper 13 Click基于MPS的MP6500,这是一款双全桥电机驱动器。该IC的内部结构是对称的,具有两个用于驱动双极步进电机两个线圈的MOSFET H桥,能够在两个方向上驱动电机。MP6500使用宽输入电压范围 - 从4.5V到35V。这是用于激励电机线圈的电压。跳线(JP3)用于选择是否使用外部电源或从mikroBUS™ +5V电轨获取电源。MP6500有两个PHASE输入,用于控制电流通过H桥的方向,从而控制电机线圈。它还允许通过在MS1和MS2引脚上切换状态来控制步进电机的全步和半步模式。双极步进电机线圈可以连接到板载螺钉端子。有两个端子用于连接步进电机的每个线圈。第三个连接器连接一个范围从4.5V到35V的外部电

压,具体取决于所使用的电机电压要求。需要注意的是,如果没有有效的外部电压连接到该端子,电机将无法工作。此外,根据数据表,允许的绝对最大电压为40V。因此,在驱动较重负载时可能会激活过温保护。建议的最大电压不应超过35V,如PCB的丝印层所述。所有MP6500的控制线都路由到Stepper 13 Click上的第二个IC,即PCA9538A。这是一款知名的8位I/O扩展器,具有串行接口,在许多mikroelektronika设计中使用,因其简单性和可靠性而受到青睐。它允许通过I2C驱动MP6500 IC的控制线,并减少了Stepper 13 Click所需的引脚数量。这还允许发送紧凑的I2C消息,而不是一次切换多个引脚,这有

时会引入定时问题,尤其是当这些引脚属于不同的MCU端口时。通过改变六个控制引脚的状态,可以在全步和半步模式下驱动步进电机。然而,MikroElektronika提供的库包含简单直观的函数,用于完全控制连接到Stepper 13 Click的双极步进电机。其用法在包含的示例应用程序中演示,可用作自定义设计的参考。电机电源可以连接到标记为VIN的输入端子,电压范围应在4.5V到35V之间。步进电机线圈可以连接到A1、B2、B1和A2端子。该Click板™支持用于电机的可选外部电源,但也需要来自mikroBUS™电轨的5V。

Stepper 13 Click hardware overview image

功能概述

开发板

EasyPIC v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持许多高引脚计数的8位PIC微控制器,来自Microchip,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次集成的调试器/程序员。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。得益于创新的制造技术,EasyPIC v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何时候都能访问。

EasyPIC v8 开发板的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了先进的集成CODEGRIP程 序/调试模块,该模块提供许多有价值的编程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成外,该板还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB DEVICE和CAN也包括在内,包括 广受好评的mikroBUS™标准、两种显示选项(图形和

基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座。这些插座覆盖了从最小的只有八个至四十个引脚的8位PIC MCU的广泛范围。EasyPIC v8 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。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,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

EasyPIC v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

PIC18F46K42

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

64

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

28BYJ-48是一款适应性强的5VDC步进电机,设计紧凑,适用于多种应用。它具有四相、1/64的速度变化比和5.625°/64步的步距角,允许精确控制。该电机在100Hz的频率下运行,在25°C时具有50Ω ±7%的直流电阻。其空载牵入频率超过600Hz,空载牵出频率超过1000Hz,确保在不同场景中的可靠性。28BYJ-48在120Hz时的自定位力矩和牵入力矩都超过34.3mN.m,表现出强劲的性能。其摩擦力矩范围为600到1200 gf.cm,而牵入力矩为300 gf.cm。该电机是您步进电机需求的可靠且高效的选择。

Stepper 13 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
RE1
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
Step Control
RC0
PWM
Interrupt
RB0
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RC3
SCL
I2C Data
RC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Stepper 13 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyPIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyPIC v8作为您的开发板开始。

EasyPIC v8 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
MCU DIP 40 hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
EasyPIC v8 Access DIPMB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto DIP image step 7 hardware assembly
Necto image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image hardware assembly

软件支持

库描述

此库包含Stepper 13 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • stepper13_set_direction - 此功能通过设置DIR引脚逻辑状态来设定电机方向

  • stepper13_set_step_mode - 此功能设置步进模式分辨率

  • stepper13_drive_motor - 此功能以选定的速度驱动电机运行特定步数

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 13 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Stepper 13 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 performs the Click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Drives the motor clockwise for 200 full steps and then counter-clockwise for 200 half
 * steps and 400 quarter steps with 2 seconds delay on driving mode change. All data is
 * being logged on the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "stepper13.h"

static stepper13_t stepper13;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepper13_cfg_t stepper13_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.
    stepper13_cfg_setup( &stepper13_cfg );
    STEPPER13_MAP_MIKROBUS( stepper13_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == stepper13_init( &stepper13, &stepper13_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( STEPPER13_ERROR == stepper13_default_cfg ( &stepper13 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf ( &logger, " Move 200 full steps clockwise, speed: slow\r\n\n" );
    stepper13_set_direction ( &stepper13, STEPPER13_DIR_CW );
    stepper13_set_step_mode ( &stepper13, STEPPER13_MODE_FULL_STEP );
    stepper13_drive_motor ( &stepper13, 200, STEPPER13_SPEED_SLOW );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf ( &logger, " Move 200 half steps counter-clockwise, speed: medium\r\n\n" );
    stepper13_set_direction ( &stepper13, STEPPER13_DIR_CCW );
    stepper13_set_step_mode ( &stepper13, STEPPER13_MODE_HALF_STEP );
    stepper13_drive_motor ( &stepper13, 200, STEPPER13_SPEED_MEDIUM );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf ( &logger, " Move 400 quarter steps counter-clockwise, speed: fast\r\n\n" );
    stepper13_set_direction ( &stepper13, STEPPER13_DIR_CCW );
    stepper13_set_step_mode ( &stepper13, STEPPER13_MODE_QUARTER_STEP );
    stepper13_drive_motor ( &stepper13, 400, STEPPER13_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

额外支持

资源

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