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30 分钟

使用MP6515和ATmega328P创建完整的直流电机驱动解决方案

轻松提升电机性能

H-Bridge 5 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 26, 2024

点击板

H-Bridge 5 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

体验我们最先进的解决方案,驱动电磁阀或直流有刷电机,带来卓越的控制和强大动力。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

H-Bridge 5 Click 基于 Monolithic Power Systems (MPS) 的 MP6515,这是一款 H 桥电机驱动器。该 Click board™ 可从高达 30V 的供电电压运行,并提供高达 1.5A 的电机电流。其主要应用包括驱动电磁阀和直流有刷电机。其内部安全功能包括过流保护、输入过压保护、欠压锁定 (UVLO) 和热关断。MP6515 集成了四个 N 沟道功率 MOSFET,峰值电流能力为 2.8A。它被设计用于驱动直流有刷电机、电磁阀或其他负载。关于电流感应,两个低侧 MOSFET 中流动的电流通过内部电流感应电路进行感应。与输出

电流成正比的电压被施加在 VISEN 上。当其中一个低侧 MOSFET 打开时,包括在慢衰减(制动)模式下,电流被感应。施加在 VISEN 上的负载电流应保持在 2mA 以下,电容不应超过 500pF。H-Bridge 5 Click 还包含 PCA9538A,这是来自 NXP 的低电压 8 位通用输入/输出 (GPIO) 扩展器,带有中断和复位功能,适用于 I2C 总线/SMBus 应用。当需要额外的 I/O 时,NXP I/O 扩展器提供了一个简单的解决方案,同时将互连降至最低。扩展器提供 MP6515 和 MCU 之间的通信,MCU 通过 I2C 通信控制扩展

器,并为 I/O 引脚设置输出逻辑电平。通过 I2C 总线使用写和读命令在主设备和 PCA9538A 之间交换数据。两条通信线是串行数据线 (SDA) 和串行时钟线 (SCL)。当连接到设备的输出阶段时,两条线都必须通过上拉电阻连接到正电源。只有在总线不忙时才能启动数据传输。此 Click board™ 可以通过 VCC SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电压水平运行。这样,3.3V 和 5V 的 MCU 都能正确使用通信线。然而,该 Click board™ 配备了一个库,包含易于使用的功能和示例代码,可作为进一步开发的参考。

H-Bridge 5 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

直流齿轮电机 - 430RPM (3-6V) 是电机和齿轮箱的全合一组合,其中齿轮的添加导致电机速度降低,同时增加了扭矩输出。该齿轮电机采用齿轮箱,是低扭矩和低速要求应用的高度可靠解决方案。齿轮电机的最关键参数是速度、扭矩和效率,在这种情况下,无负载时速度为 520RPM,最大效率时速度为 430RPM,电流为 60mA,扭矩为 50g.cm。额定工作电压范围为 3-6V,支持顺时针/逆时针旋转方向,这款电机是机器人、医疗设备、电动门锁等众多应用中替代有刷直流电机的绝佳解决方案。

H-Bridge 5 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Voltage Output
PC0
AN
Reset
PD2
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

H-Bridge 5 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 Access MB 1 - 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
Arduino UNO 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

此库包含 H-Bridge 5 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • hbridge5_set_port - 该功能设置端口。

  • hbridge5_reverse - 使电机反转。

  • hbridge5_forward - 使电机前进。

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 
 * \brief HBridge5 Click example
 * 
 * # Description
 * This application controls DC motors and inductive loads.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initalizes I2C driver, configures all ports as output and writes an initial log.
 * 
 * ## Application Task  
 * This example demonstrates the use of H-Bridge 5 Click board, by running dc motor forward, 
 * then stoping and then running it in reverse and stoping again.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hbridge5.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static hbridge5_t hbridge5;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    hbridge5_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    hbridge5_cfg_setup( &cfg );
    HBRIDGE5_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    hbridge5_init( &hbridge5, &cfg );
    hbridge5_default_cfg( &hbridge5 );
}

void application_task ( void )
{
    log_printf( &logger, "Mode - FORWARD\r\n" );
    hbridge5_forward( &hbridge5 );
    Delay_ms( 3000 );
    
    log_printf( &logger, "Mode - SLEEP\r\n" );
    hbridge5_sleep( &hbridge5, HBRIDGE5_DISABLE_ALL_OUTPUT_PORT );
    Delay_ms( 3000 );
    
    log_printf( &logger, "Mode - REVERSE\r\n" );
    hbridge5_reverse( &hbridge5 );
    Delay_ms( 3000 );
    
    log_printf( &logger, "Mode - SLEEP\r\n" );
    hbridge5_sleep( &hbridge5, HBRIDGE5_DISABLE_ALL_OUTPUT_PORT );
    Delay_ms( 3000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

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

额外支持

资源

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