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MotorDriverBoard是由 深圳市易创空间科技有限公司，专门针对Arduino Uno(兼容Mega2560)机器人，电机驱动，多路舵机控制而研发的一款多功能电机驱动扩展板。本驱动板采用I2C方式控制PCA9685(16路PWM输出芯片)。所以本驱动板电机或者舵机和arduino主板IO口不存在对应关系，是通过I2C扩展PWM控制，详情请见驱动板原理图。
MotorDriverBoard for Arduino Uno(Arduino Mega2560)
- 支持4路直流电机，最大驱动电流3A
- 支持驱动8路舵机，带自恢复保险丝，防止舵机堵转
- 支持驱动2路4线步进电机
- 支持4路编码电机
- 板载无源蜂鸣器(A0)
- 板载1个RGB全彩灯(A1)
- 1个 i2c接口 、1个PS2X接口、1个Uart(蓝牙/wifi模块)接口 、1个NRF24L01无线模块接口
- 1个超声波模块接口
- 舵机电源可切换到外部供电
- 软件支持Arduino IDE，Mixly，Mind+，Mblock5，MagicBlock(基于Scratch3.0可定制)
为了将本驱动板做到使用更加灵活，适应不同电机，舵机驱动要求，以及整个板子能够稳定运行
我们设计了如下几种供电方案，注意驱动板必须通过锂电池或者8.4V 3A以上的UPS电源供电，不能只Uno主板usb供电或者干电池供电
应用场景:
a、驱动9V以下得直流电机比如TT马达积木电机灯，外加sg90/mg90这种舵机；
b、PS2控制9V~12V的电机时，为了确保PS2不断连，建议使用航模电池或者大电流21700锂电池，两节18650供电不稳定。
c、电源切换开关达到IN(DC)位置，跳线帽短接5V位置
适应场景
a、驱动4路12V以上的电机时比如370电机，520电机，此时舵机为sg90/mg90这种小功率舵机;
b、供电超过Uno DC头12V电压，所以我们需要用接线柱供电，供电范围6~25V;
c、电源切换开关打到EX，跳线帽短接到5V位置，需要短接背面R24电阻位。
a、外部使用MG995/MG996/DS3235/DS3238等大力矩舵机时，数量超过2个时（需要根据实际情况测试），我们需要给舵机独立供电
b、舵机供电电压电流根据舵机参数提供
c、电源切换开关达到IN(DC)位置，跳线帽短接EX位置
下载arduino库放置Arduino IDE安装目录下的libraries目录下，然后通过点击文件-->示例-->Emakefun_MotorDriverBoard，打开示例程序。
gpio_test 控制PCA9685输出口当作普通IO口输出高低电平
Emakefun_MotorDriver gpio = Emakefun_MotorDriver(0x60);
gpio.begin(1000); /*初始化io口的输出频率为1KHz*/
gpio.setPin(S1, HIGH); /*引脚S1(S1~S8)输出高电平*/
gpio.setPin(S1, LOW); /*引脚S1(S1~S8)输出低电平*/pwm_test 这个示例程序为控制PCA9685输出口输出PWM波形
Emakefun_MotorDriver pwm = Emakefun_MotorDriver(0x60);
pwm.begin(1500); /*初始化io口的输出频率为1500Hz*/
pwm.setPin(S1, 1024); /*引脚1输出占空比为 1024/4096 的PWM波（0~4096）*/ps2_testPS2手柄测试程序
PS2手柄引脚说明：
| PS2手柄引脚 | Arduino引脚 |
|---|---|
| DAT | D12 |
| CMD | D11 |
| SEL/ATT | D10 |
| CLK | D13 |
PS2安装请勿接反，左边是正确安装，右边为PS2接收器接反
dc四路直流电机测试程序
Emakefun_MotorDriver mMotor = Emakefun_MotorDriver(0x60);
Emakefun_DCMotor *DCMotor_1 = mMotor.getMotor(M1);
void setup()
{
Serial.begin(9600);
mMotor.begin(50); /*初始化io口的输出频率为50Hz*/
}
void loop()
{
// 前进
DCMotor_1->setSpeed(200); /*设置速度为200 范围0~255 */
DCMotor_1->run(FORWARD); // 总共FORWARD前进，BACKWARD后退，BRAKE刹车 RELEASE释放四个状态
}接线图
servo八路舵机测试程序
Emakefun_MotorDriver mMotorDriver = Emakefun_MotorDriver(0x60);
Emakefun_Servo *mServo1 = mMotorDriver.getServo(1);
mMotorDriver.begin(50); /*初始化io口的输出频率为50Hz*/
mServo1->writeServo(S1); /*设置舵机角度 0~180*/接线图
stepper 步进电机测试程序
Emakefun_MotorDriver mMotorDriver = Emakefun_MotorDriver(0x60);
Emakefun_StepperMotor *StepperMotor_1 = mMotorDriver.getStepper(1, 200);
/*初始化步进电机1，42步进电机走一步是1.8度，所以一圈的步数为200*/
mMotorDriver.begin(1600); /*设置频率为最大 1600*/
StepperMotor_1->setSpeed(400); /*设置步进电机每分钟转的圈数为400圈, 速度越快力矩越小，这个速度不能太低，否则会抖动严重*/
StepperMotor_1->step(200, FORWARD, SINGLE);
/*驱动步进电机按 SINGLE(单步)的方式，FORWARD（前进）200步。*/
/*步进电机的驱动方式 全步DOUBLE、单步SINGLE、1/2步进INTERLEAVE这三种驱动方式（步进电机的驱动原理请查阅相关资料）*/接线图
不同步进电机的参数接线不一定一样，请一定要先确定步进电机每根线的颜色和对应A+ A- B+ B-相位（或者是A B C D）关系
下图仅供接线参考
encoder四路编码电机测试程序
编码器关键参数如下：
| 类型 | 参数 |
|---|---|
| 转速 | 电压6V 空载电流70mA 空载轮轴转速90RPM 电压9V 空载电流150mA 空载轮轴转速140RPM 电压12V 空载电流190mA 空载轮轴转速190RPM |
| 输出方波类型 | AB相方波 |
| 基础脉冲 | 12PPR(电机转动一圈输出12个脉冲) |
| 减速比 | 1:90(转轴转动一圈电机转动90圈) |
通过上面参数可知，轮子旋转一圈，总共需要计数90x12=1080个脉冲
mMotorDriver.begin(); /*初始化io口的输出频率默认为最大*/
EncodeMotor_1->setSpeed(100); /*设置速度为100*/
EncodeMotor_1->run(BACKWARD);
/*控制电机运行状态（FORWARD(前)、BACKWARD(后)、BRAKE(停止)）*/测试四个编码电机都都能够旋转，打开串口我们要能打印出Encoder1Pulse，Encoder2Pulse，Encoder3Pulse，Encoder4Pulse四个脉冲值如下，证明编码电机都是正常工作的。
start
Encoder1Pulse:1
Encoder2Pulse:1
Encoder3Pulse:1
Encoder4Pulse:1
Encoder1Pulse:2
Encoder2Pulse:2
Encoder1Pulse:3encoder_pid编码电机PID控制电机速度
PID myPID(&Input, &Output, &Setpoint, Kp, Ki, Kd, DIRECT);- Input：PID的输入(编码电机速度)
- Output：PID的输出(编码电机速度)
- Setpoint：PID的目标值
- Kp：PID的比例系数
- Ki：PID的积分系数
- Kd：PID的微分系数
- DIRECT：方向参数，编码电机正转
- REVERSE：方向参数，编码电机反转
myPID.SetSampleTime(100); /*设置PID采样时间为100ms*/
myPID.SetMode(AUTOMATIC); /*设置PID模式为AUTOMATIC*/Emakefun_EncoderMotor *EncodeMotor_1 = mMotorDriver.getEncoderMotor(1); /*获取编码电机1*/
mMotorDriver.begin(); /*初始化io口的输出频率默认为最大*/
EncodeMotor_1->init(encoder1); /*初始化encoder1为编码电机1的回调函数(计算编码盘的脉冲)*/
MsTimer2::set(100, EncoderSpeed); /*定时器2定时获取编码电机速度*/
MsTimer2::start(); /*启动定时器2*/注意
由于我们测试使用的是8.4V锂电池，大部分电池电压在7~8V之间，我们实际测速只有100RPM，采样时间为100ms，那么计算出每个周采样周期的最大采样脉冲数为100x90x12x(0.1s)/60=180Pluse/samptime。被控制量的范围为0~255，得出采样比例系数为ratio = 255/180 = 1.5。这个比例参数是可以自己定义的，你们可以根据自己的习惯来定义，我这个测试程序为了方便理解，把目标值和PWM控制量0~255关联起来，即控制目标范围也为0~255。
第一步：纯比例作用整定
由于是第一次进行PID参数整定，电机速度整定到100为目标，在程序中输入设定值。先把系统设定为纯比例作用，即只有比例增益Kp不为0，积分增益Ki和微分增益Kd都暂时设定为0。因为是这个小车第一次整定参数，也不知道什么比例增益比较好。比例作用从弱到强调节，随便写了个自认为不大的值3，打开工具-->串口绘图器。运行结果令我大吃一惊，电机以一定的周期在转和不转之间震荡。根据现象得知，肯定是比例作用已经非常大了，因此赶紧将比例增益调整为2，小车的电机不再出现剧烈的“抽搐”，开始以一种比较缓慢的姿态转动，但通过观察输出波形，还是存在较小的波动，并且经过1，2分钟之后，还是会有大幅度震荡。但与之前较大比例作用下的震荡相比，显然“温柔”多了。于是继续降低比例作用，直至Kp = 1时，输出波形已经相较其他参数下稳定很多了，如下图：
第二步：比例积分作用
由上图可看出，一个适合的比例作用可以使系统趋于稳定，但却无法消除静态偏差，因此需要引入积分作用，其最大的好处就是可以消除静态偏差。笔者继续采用由小逐渐加大积分增益的方式。当设定Ki = 5时，由图可见
静态偏差逐渐减小，输出的速度越来越接近设定的速度100的目标，不过调节速度太慢，还是不能满足需求。 于是还需要继续加积分作用，当Ki = 6时，可以看出，系统反应速度已经很快，可以在0.1秒内
接线图
编码电机我们使用的是6pin的GH1.25转PH2.0线材接线如下：
蓝牙或者wifi模块请使用数据透传模块，连接到arduino的硬件串口引脚上（0-RXD，1-TXD）
2.积木描述
| 序号 | 积木 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 |  |
初始化积木，使用所有积木的前提 |
| 2 |  |
设置IO口输出频率，输出范围1-1600HZ |
| 3 |  |
控制IO口输出高低电平，IO口有八个，分别为S1-S8 |
| 4 |  |
控制IO口输出PWM，输出范围0-4096 |
| 5 |  |
初始化直流电机接口，电机包含M1\M2\M3\M4四个 |
| 6 |  |
设置直流电机的转动方向和速度，方向分为正转、反转、刹车、释放，速度范围为0-255 |
| 7 |  |
停止直流电机 |
| 8 |  |
初始化编码电机，编码电机有四个，分为Encoder1\Encoder2\Encoder3\Encoder4 |
| 9 |  |
设置编码电机运动方向和速度，方向分为正/反转，速度范围为0-255 |
| 10 |  |
停止编码电机 |
| 11 |  |
初始化步进电机，不同的步进电机转一圈的步数是不同的，并设置每分钟需要转的圈数，即旋转速度 |
| 12 |  |
设置步进电机运动方向、驱动方式和运动步数；方向分为正、反转，驱动方式分为全步、半步和单步；运动步数即需要运动步数 |
| 13 |  |
停止步进电机 |
| 14 |  |
初始化舵机 |
| 15 |  |
设置选择的舵机的旋转角度和旋转的速度，速度范围为0-100 |
注: PS2、RGB等、蜂鸣器等模块模块请使用Mixly自带的模块。
2.积木描述
| 序号 | 积木 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 |  |
初始化积木，使用所有积木的前提 |
| 2 |  |
设置IO口输出频率，输出范围1-1600HZ |
| 3 |  |
控制IO口输出高低电平，IO口有八个，分别为S1-S8 |
| 4 |  |
控制IO口输出PWM，输出范围0-4096 |
| 5 |  |
初始化直流电机接口，电机包含M1\M2\M3\M4四个 |
| 6 |  |
设置直流电机的转动方向和速度，方向分为正转、反转、刹车、释放，速度范围为0-255 |
| 7 |  |
停止直流电机 |
| 8 |  |
初始化编码电机，编码电机有四个，分为Encoder1\Encoder2\Encoder3\Encoder4 |
| 9 |  |
设置编码电机运动方向和速度，方向分为正/反转，速度范围为0-255 |
| 10 |  |
停止编码电机 |
| 11 |  |
初始化步进电机，不同的步进电机转一圈的步数是不同的，并设置每分钟需要转的圈数，即旋转速度 |
| 12 |  |
设置步进电机运动方向、驱动方式和运动步数；方向分为正、反转，驱动方式分为全步、半步和单步；运动步数即需要运动步数 |
| 13 |  |
停止步进电机 |
| 14 |  |
初始化舵机 |
| 15 |  |
设置选择的舵机的旋转角度和旋转的速度，速度范围为0-100 |
注: PS2、RGB灯、蜂鸣器等模块可以去Mblock扩展库找对应的扩展，这里不做解释。
敬请期待
敬请期待
A ：本驱动板采用I2C方式控制PCA9685(16路PWM输出芯片)。所以本驱动板电机或者舵机和arduino主板IO口不存在对应关系，是通过I2C扩展PWM控制
a、驱动板是否使用7V以上锂电池供电且正常，板子上灯是否亮 b、下载直流电机驱动测试程序确保要上传成功，电机接线正确，来确定板子驱动正常 c、测试PS2接收测试程序，来证明PS2遥控器是好的 d、前面正确后下载PS2控制四驱小车程序，并按按键控制电机
A ：有，点击这里驱动板原理图。
1、电源切换开关接触不良，用万用表点一下确定，检测是否有5V电源输出
2、4个直流电机里面其中一部分转，一部分不转，有可能对应的驱动芯片烧坏
3、四个电机，舵机都不转，使用I2C 扫描程序测试，看是否能扫描到PCA968A的I2C地址，如果扫描不到PCA8685损坏