如何使用单片机控制直流有刷电机？

概述

当今中国大学很多信息类专业的学生在大一大二都面对过一个难题——科技创新项目。本科学校尤其注重基础教育，相比专科学校刚大一就教C语言，单片机，本科学生在大一大二还在学微积分，线性代数，电路，模电数电等，对专业知识所知甚少。这时的科技项目对于那些没有加入实验室的同学就显得太难了。一些没有大佬带的同学只能选择上网买一个成品，或者找人代做项目。如果当初选题时选了个偏门的题目，没法找人代做或购买成品，那最后只能选择放弃。
我当年也是在立项时选了偏门的项目，钓鱼打窝船。好家伙，在淘宝上逛了一圈，完全没有可以买来糊弄老师的成品（全都是专业化打窝船，老师一看就知道是买的那种）。无奈，只能硬着头皮去学火哥的单片机教程。好在天无绝人之路，疫情在家上网课，再开学又学了很久，终于算是初窥门径。为了让以后的学弟学妹们不走弯路，我将单片机控制直流有刷电机与基本遥控原理总结了一下，写在下面，希望可以帮助大伙水过科技立项。
本文只介绍最简单的控制方法，便于大家了解。废话不多说，让我们进入正题。
一.结构体初始化

学过32单片机的都知道固件库，固件库里面有前人写好的结构题和库函数，我们只需调用即可。说的简单，可是怎么调用？
在32单片机中，几乎每一个外设都有一个结构体与之对应，通过配置结构体里的数值，再用前人写好的库函数，就可以在想要的位置写上我们需要的数值，不需要再去底层操作寄存器。想要控制小车，我们需要的外设是GPIO（最主要的外设，几乎所有功能都离不开它）。对应的结构体是


上面的图片是在固件库中截取的，编程时我们不用管，我们要自己写的代码是下面的


void Motor_Config(void)  //自己给函数起个名
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                                           //把结构体定义成你想的名字
          RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);   //把GPIOA的时钟（开关）打开
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;                                 //告诉系统你要用的引脚是PA2
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;                  //照抄，不用知道为什么
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;                  //照抄，不用知道为什么
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                                  //把上面的参数写道寄存器里，不加这个函数，上面就白干了
}


如果你要打开PB1，那就是把上面代码中的GPIOA改成GPIOB，GPIO_Pin_2改成GPIO_Pin_1，PE2, PD5等等以此类推。


一般的电驱要用两个引脚驱动一个电机，一个最简单的小车要4个引脚（同一侧的两个电机算一个，一会解释）。所以我们要


void Motor_Config(void)  
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
                                                 
          RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);   
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;                                
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;                 
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;                 
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  


        RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);   
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
       
        RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);   
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
        GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
       
        RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);   
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
        GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
}


在上面的代码里我打开了PA2,PB1,PC5,PD4，你们可以根据自己的需要选择引脚。


值得注意的是我后三个引脚照比第一个引脚少了两行代码，当然，我先明确我没出错。至于为什么可以这么做，就请读者自行思考一下了。欢迎评论区留言，我会在那里告诉大家答案。


电机驱动控制电机

什么是电机驱动？
想将电机直接由单片机驱动是不行的，这时我们就要使用配套的电机驱动，简称电驱。电驱可以将单片机的数字信号转化成指令带动电机运作。
当今市面上最常见的直流电驱就是L298N电驱，下面是它的功能原理。

PWM功能我们不需要了解，总结一下，就是两个输入端都是相同电平，电机不动，一高一低，就会转动且方向可控。
一个电驱上有IN1,IN2,IN3,IN4四个接口。正常情况下，IN1,IN2控制一个电机对应OUT1,OUT2，IN3,IN4控制另一个对应OUT3,OUT4。但是我们可以将小车左侧两个电机都接在OUT1,OUT2上，右侧同理。通过我们上面打开的四个引脚连接到IN1,IN2,IN3,IN4上。如果将PA2连到IN1上，PA2输出高电平，IN1对应的状态就是1。
开关打开后引脚默认输出低电平。
如何控制引脚输出高低电平？可以用这个两个函数。
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);          //PA2输出高电平GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);        //PA3输出低电平 连线

以上的理论基础部分都已经讲完了最后的连线与代码就很简单了

逻辑输入部分IN1-4与四个引脚接好，左侧两个电机接在输出A上，右侧接在输出B上。将PA2,PB1接在IN1,IN2上，PC5,PD4接在IN3,IN4上。
供电方面将12V与稳压模块连好（不要用5V，电压不够），GND与负极连好。在这里注意，如果单片机上没有稳压模块，采用拓展稳压板的读者，别忘了在电驱的GND于稳压板负极相连的同时也与单片机的GND相连，保证共地）
最后在主函数中加入
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);          //PA2输出高电平GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_5);          //PC5输出高电平GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);        //PB1输出低电平GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_4);        //PD4输出低电平 程序写完，烧到开发板，按下复位，小车前进（后退），大功告成！