基于Arduino接口的L298N直流电动机驱动器模块
如果您打算组装新的机器人朋友，那么您最终将想了解有关控制直流电动机的知识。控制直流电动机的最简单，最便宜的方法之一是将L298N电动机驱动器与Arduino接口。它可以控制两个直流电动机的速度和旋转方向。另外，它甚至可以控制NEMA 17等双极步进电机。
使用L298N电机驱动器和Arduino控制步进电机控制步进电动机最简单，最便宜的方法之一是将L298N电动机驱动器与Arduino接口。它可以同时控制速度和方向
控制直流电动机
为了完全控制直流电动机，我们必须控制其速度和旋转方向。这可以通过结合这两种技术来实现。PWM –用于控制速度H桥–用于控制旋转方向
PWM –用于控制速度直流电动机的速度可以通过改变其输入电压来控制。执行此操作的常用技术是使用PWM（脉冲宽度调制）PWM是通过发送一系列ON-OFF脉冲来调整输入电压平均值的技术。平均电压与称为占空比的脉冲宽度成比例。占空比越高，施加到直流电动机（高速）的平均电压越大，占空比越低，施加到直流电动机（低速）的平均电压越小。下图显示了具有各种占空比和平均电压的PWM技术。
H桥–用于控制旋转方向直流电动机的旋转方向可以通过改变其输入电压的极性来控制。执行此操作的常用技术是使用H桥。H桥电路包含四个开关，电机在中心，形成H形排列。同时闭合两个特定的开关会反转施加到电动机的电压的极性。这引起电动机旋转方向的改变。下图显示了H桥电路的工作原理。
L298N电机驱动器IC
模块的核心是一块大的黑色芯片，上面有一块矮小的散热器，是L298N。L298N是一款双通道H桥电机驱动器，能够驱动一对DC电机。这意味着它可以单独驱动最多两个电机，因此非常适合构建两轮机器人平台。
电源供应
L298N电机驱动器模块通过3针3.5mm间距螺丝端子供电。它由用于电动机电源（Vs），接地和5V逻辑电源（Vss）的引脚组成。L298N电机驱动器IC实际上有两个输入电源引脚，即。“ Vss”和“ Vs”。H桥从Vs引脚获得驱动5V至35V电机功率的电源。Vss用于驱动可以为5V至7V的逻辑电路。它们都共用为“ GND”的公共接地。
该模块具有STMicroelectronics的板载78M05 5V稳压器。可以通过跳线启用或禁用它。
当该跳线安装到位时，将启用5V调节器，从电动机电源（Vs）提供逻辑电源（Vss）。在这种情况下，5V输入端子充当输出引脚，并提供5V 0.5A。您可以使用它为Arduino或其他需要5V电源的电路供电。
卸下跳线后，5V稳压器将被禁用，我们必须通过5伏输入端子分别提供5伏。警告：如果电动机电源低于12V，则可以将跳线安装到位。如果大于12V，则应卸下跳线，以免损坏板载5V稳压器。当跳线就位时，也不要同时为电动机电源输入和5V电源输入供电。
L298N的压降
L298N电机驱动器的压降约为2V。这是由于H桥电路中的开关晶体管内部的电压降所致。因此，如果我们将12V连接到电动机电源端子，则电动机将接收10V左右的电压。这意味着12V直流电动机将永远不会以其最大速度旋转。为了使电动机达到最大速度，电动机的电源电压应比电动机的实际电压要求高一点（2V）。考虑到2V的压降，如果使用5V电机，则需要在电机电源端子上提供7V。如果您有12V电动机，则电动机电源电压应为14V。
输出引脚
L298N的电动机驱动器A和B的驱动器输出通道通过两个3.5mm间距的螺钉端子开到模块的边缘。您可以将两个电压在5到35V之间的直流电动机连接到这些端子。模块上的每个通道均可向直流电动机提供高达2A的电流。但是，提供给电动机的电流量取决于系统的电源。
控制针
对于L298N的每个通道，都有两种类型的控制销，它们使我们可以同时控制直流电动机的速度和旋转方向。方向控制pin和速度控制pin。
方向控制针
使用方向控制pin，我们可以控制电动机是向前还是向后旋转。这些引脚实际上控制着L298N IC内部的H桥电路的开关。该模块的每个通道都有两个方向控制引脚。的IN1和IN2引脚控制马达A的纺丝方向而IN3和IN4控制马达B.可以通过向这些输入施加逻辑高电平（5伏）或逻辑低电平（接地）来控制电动机的旋转方向。下图说明了如何完成此操作。输入1输入2旋转方向低（0）低（0）电机关闭高（1）低（0）前低（0）高（1）反高（1）高（1）电机关闭
速度控制针
速度控制引脚即：ENA和ENB用于打开，关闭电动机以及控制其速度。将这些引脚拉高将使电动机旋转，将其拉低将使它们停止。但是，借助脉冲宽度调制（PWM），我们实际上可以控制电动机的速度。模块通常在这些引脚上带有跳线。当安装了该跳线时，将启用电动机并以最大速度旋转。如果要以编程方式控制电动机的速度，则需要卸下跳线并将其连接到Arduino上启用PWM的引脚。
L298N电机驱动器模块的引脚排列
在深入研究连接和示例代码之前，让我们首先看一下其Pinout。
VCC 引脚为电动机供电。它可以是5至35V之间的任何电压。请记住，如果安装了5V-EN跳线，则需要提供比电动机实际电压要求高出2伏的电压，以使电动机达到最大速度。
GND 是常见的接地引脚。
5V 引脚为L298N IC内部的开关逻辑电路供电。如果安装了5V-EN跳线，则此引脚用作输出，可用于为Arduino供电。如果移除了5V-EN跳线，则需要将其连接到Arduino的5V引脚。
ENA 引脚用于控制电动机A的速度。将该引脚拉至高电平（将跳线保持在适当的位置）将使电动机A旋转，将其拉至低电平将使电动机停止。删除跳线并将此引脚连接到PWM输入将使我们能够控制电动机A的速度。
IN1 和IN2 引脚用于控制电动机A的旋转方向。当其中一个为HIGH且另一个为LOW时，电动机A将旋转。如果两个输入均为高电平或低电平，则电动机A将停止。
IN3 和IN4 引脚用于控制电机B的旋转方向。当其中一个为高电平而另一个为低电平时，电机B旋转。如果两个输入均为高电平或低电平，则电动机B将停止。
ENB 引脚用于控制电动机B的速度。将该引脚拉至高电平（将跳线保持在适当的位置）将使电动机B旋转，将其拉至低电平将使电动机停止。删除跳线并将此引脚连接到PWM输入将使我们能够控制电机B的速度。
OUT1 和OUT2 引脚连接到电机A。
OUT3 ＆OUT4 引脚连接到电机B。
使用Arduino UNO接线L298N电机驱动器模块
既然我们了解了有关模块的所有知识，就可以开始将其连接到Arduino了！首先将电源连接到电动机。在我们的实验中，我们使用的直流变速箱电机（也称为“ TT”电机）通常在两轮驱动机器人中使用。它们的额定电压为3至12V。因此，我们将外部12V电源连接到VCC端子。考虑到L298N IC的内部压降，电动机将接收10V电压，并以较低的RPM旋转。但是，没关系。接下来，我们需要为L298N的逻辑电路提供5伏的电压。我们将使用板载5V稳压器并从电动机电源获得5伏特，因此，将5V-EN跳线固定在适当的位置。现在，L298N模块的输入和启用引脚（ENA，IN1，IN2，IN3，IN4和ENB）连接到六个Arduino数字输出引脚（9、8、7、5、4和3）。请注意，Arduino输出引脚9和3均启用PWM。最后，将一台电机连接到端子A（OUT1和OUT2），另一台电机连接到端子B（OUT3和OUT4）。您可以互换电动机的连接，从技术上讲，没有正确或错误的方法。完成后，您应该拥有与下图相似的外观。
Arduino代码–控制直流电动机
下图将使您完全了解如何使用L298N电动机驱动器控制直流电动机的速度和旋转方向，并且可以作为更实际的实验和项目的基础。
代码说明：arduino代码非常简单。它不需要任何库即可运行。草图从声明L298N的控制引脚连接到的Arduino引脚开始。
在代码的设置部分，所有电机控制引脚均声明为数字输出，并拉至低电平以关闭两个电机。
在代码的循环部分，我们每隔一秒钟调用两个用户定义的函数。
函数部分directionControl（） –此函数使两个电动机以最大速度向前旋转两秒钟。然后，它反转电动机的旋转方向，并再旋转两秒钟。最后，它关闭了电动机。
speedControl（） –该函数通过使用analogWrite（）函数产生PWM信号将两个电动机从零加速到最大速度，然后将其减速回零。最后，它关闭了电动机。
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