DCモータドライバIC選定
Youtube動画を見ると、DCモータのドライバICに L279を利用しているとの情報が得られました。 国内でL279を入手できなそうなので、TIのSN754410NE を入手してみました。 18ピンICで、ピンアサインは以下。VCC2にモータ用電源を接続し、各Ｙ出力から 電源電圧を出力できます。 Ｙ出力の制御は、Ａ入力を使いますが、内蔵 ドライバを利用するか否かの制御にＥＮ入力 が割り当てされています。 真理値表から、理解できるのですが、制御の ための電圧はVCC1に与え、モータ電圧はVCC2 を使う仕様。 モータに接続する前に、ブレッドボード上で 次のように配線し、動作を確認しました。
電源電圧が出力されていれば、LEDが点灯するので Ａ入力に論理レベルの'H'と'L'のいずれかを与えて 動作を調べています。 各Ａ入力に論理値を与え、Ｙ出力の電圧を調べるため 次のオシロジイラズを使いました。
MCRマシンでは、２個のDCモータを利用して 前進、左回転、右回転、後退等の動作になる ので、配線の仕方でＨブリッジを構成できる のかを、内部等価回路で確認してみます。 内部等価回路は、以下。
１出力がハーフブリッジ構成なので、２組の ハーフブリッジを利用してＨブリッジを構成 して、モータの前進と後退を制御できるはず。 次のように配線して、動作を確認してみます。
CON_1、CON_2に、論理レベルの組合せ(H,L)、(L,H)、(L,L)を 与えて、モータが回転することと回転方向を確認します。 論理レベルの組合せと動作は、以下。
- (H,L) 右回転
- (L,H) 左回転
- (L,L) 停止
ハーフブリッジを２個使ってのフルブリッジに
すれば、２個のＡ入力の組合せで、回転方向を
制御可能。
左右で２個のフルブリッジを構成できるので
次の配線でモータを２個制御できます。
Ａ入力は４つあるので、PWM波形を与えられるように
AND回路を使います。
ANDはダイオードと抵抗を使い、INVERTERは
トランジスタを使えばよいと考えます。
回路では、以下。
ドライバICを利用するときには、次のブロック図で
モータの回転を許可するか否かと回転数を制御する
ための２つのコンピュータを使うのが楽でしょう。
上にあるコンピュータをPIC12F1501として
プッシュスイッチをスタート／ストップの
トリガーとするファームウエアは、以下。
#define OFF 0
#define ON OFF+1
#define MASKFF 0xff
#define PCNTMAX 2000
typedef unsigned char UBYTE ;
typedef union {
struct {
unsigned B0:1;
unsigned B1:1;
unsigned B2:1;
unsigned B3:1;
unsigned B4:1;
unsigned B5:1;
unsigned B6:1;
unsigned B7:1;
} BIT ;
unsigned char DR ;
} FLAGSP ;
volatile FLAGSP xflags ;
#define TFLAG xflags.BIT.B0
#define SFLAG xflags.BIT.B1
#define SWIN PORTA.F5
#define EOUT PORTA.F0
#define CNTBEGIN 6
volatile UBYTE swsft ;
/* interrupt handler */
void interrupt(void)
{
/* timer0 interrupt */
if ( INTCON.T0IF == ON ) {
/* clear flag */
INTCON.T0IF = OFF ;
/* initialize */
TMR0 = CNTBEGIN ;
/* set event flag */
TFLAG = ON ;
}
}
/* function prototype */
void init_usr(void);
void main(void)
{
/* initialize */
init_usr() ;
/* endless loop */
while ( ON ) {
/* watch switch state */
if ( TFLAG == ON ) {
/* clear flag */
TFLAG = OFF ;
/* mask */
swsft = swsft & 3 ;
/* shift */
swsft = swsft + swsft ;
/* get switch state */
if ( SWIN == OFF ) { swsft = swsft + 1 ; }
/* judge */
if ( swsft == ON ) {
if ( SFLAG == ON ) { SFLAG = OFF ; }
else { SFLAG = ON ; }
}
}
/* impress */
EOUT = SFLAG ;
}
}
/* define function body */
void init_usr(void)
{
/* select 4MHz */
OSCCON = (0x0d << 3) | 0x03 ;
/* disable A/D converter */
ADCON0.ADON = OFF ;
ADCON2 = 0 ;
/* disable D/A converter */
DACCON0.DACEN = OFF ;
/* disable compare module */
CM1CON0.C1ON = OFF ;
CM1CON0.C1OE = OFF ;
/* I/O state */
LATA = 0 ;
/* I/O directions */
TRISA = 0x38 ; /* bit0,1,2 as output , others as input */
/* pull-up */
WPUA = 0x30 ;
/* initialize Timer 0 */
{
/*
4MHz/4 = 1MHz (BUS clock) -> 1MHz/4 = 250kHz
*/
OPTION_REG = 0x01 ;
/* 256 - 6 = 250 */
TMR0 = CNTBEGIN ;
/* enable timer0 overflow interrupt */
INTCON.TMR0IE = ON ;
}
/* enable general interrupt */
INTCON.GIE = ON ;
/* clear flags */
xflags.DR = 0 ;
/* clear shift register */
swsft = 0 ;
}
路面センサーからの情報を３ビットだとして
下のコンピュータをPIC12F1501とした場合の
ファームウエアは、以下。
#define OFF 0
#define ON OFF+1
#define CNTBEGIN 6
#define PCNTMAX 100
#define XLP PORTA.F5
#define XRP PORTA.F4
typedef unsigned char UBYTE ;
volatile UBYTE xflag ;
#define TFLAG xflag.F0
volatile UBYTE stmp ;
volatile UBYTE pcnt ;
volatile UBYTE rightp ;
volatile UBYTE leftp ;
volatile UBYTE right ;
volatile UBYTE left ;
volatile UBYTE aport ;
/* interrupt handler */
void interrupt(void)
{
/* timer0 interrupt */
if ( INTCON.T0IF == ON ) {
/* clear flag */
INTCON.T0IF = OFF ;
/* initialize */
TMR0 = CNTBEGIN ;
/* impress */
aport = 0 ;
if ( pcnt < left ) { aport.F5 = ON ; }
if ( pcnt < right ) { aport.F4 = ON ; }
PORTA = aport ;
/* increment */
pcnt = pcnt + 1 ;
/* judge */
if ( pcnt == PCNTMAX ) {
/* clear counter */
pcnt = 0 ;
/* reload */
right = rightp ;
left = leftp ;
}
}
/* timer1 interrupt */
if ( PIR1.TMR1IF == ON ) {
/* clear flag */
PIR1.TMR1IF = OFF ;
/* reload */
TMR1H = 61536 / 256 ;
TMR1L = 61536 % 256 ;
/* set flag */
TFLAG = ON ;
}
}
/* function prototype */
void init_usr(void);
void main(void)
{
/* initialize */
init_usr() ;
/* endless loop */
while ( ON ) {
/* event */
if ( TFLAG == ON ) {
/* clear flag */
TFLAG = OFF ;
/* get sensor data */
stmp = PORTA ;
stmp = stmp & 7 ;
/* default */
rightp = 50 ;
leftp = 50 ;
/* tiny right */
if ( stmp == 1 ) {
rightp = 60 ;
leftp = 50 ;
}
/* right */
if ( stmp == 3 ) {
rightp = 70 ;
leftp = 40 ;
}
/* tiny left */
if ( stmp == 4 ) {
rightp = 50 ;
leftp = 60 ;
}
/* left */
if ( stmp == 6 ) {
rightp = 40 ;
leftp = 70 ;
}
}
}
}
/* define function body */
void init_usr(void)
{
/* select 16MHz */
OSCCON = (0x0f << 3) | 0x03 ;
/* disable A/D converter */
ADCON0.ADON = OFF ;
ADCON2 = 0 ;
/* disable D/A converter */
DACCON0.DACEN = OFF ;
/* disable compare module */
CM1CON0.C1ON = OFF ;
CM1CON0.C1OE = OFF ;
/* I/O state */
LATA = 0 ;
/* I/O directions */
TRISA = 0x07 ; /* bit0,1,2,3 as inputs , others as outpus */
/* pull-up */
WPUA = 0x07 ;
/* initialize Timer 0 */
{
/*
16MHz/4 = 4MHz (BUS clock) -> 4MHz/4 = 1MHz prescaler = 1:4
*/
OPTION_REG = 0x01 ;
/* 256 - 6 = 250 */
TMR0 = CNTBEGIN ;
/* enable timer0 overflow interrupt */
INTCON.TMR0IE = ON ;
}
/* initialize Timer 1 */
{
/* set counter 0 - 4000 */
TMR1H = 61536 / 256 ;
TMR1L = 61536 % 256 ;
/* disable gate control */
T1GCON = 0x00 ;
/* enable timer 1 */
T1CON = 0x05 ;
/* enable timer 1 interrupt */
PIE1.TMR1IE = ON ;
/* enable peripheral interrupt */
INTCON.PEIE = ON ;
}
/* enable general interrupt */
INTCON.GIE = ON ;
/* clear flag */
xflag = 0 ;
/* initialize variables */
pcnt = 0 ;
right = 50 ;
left = 50 ;
}
２つのプログラムを合体し、PIC16F628Aに
入れてしまうと、以下。
/*
file name mcr2.c
abstract control MCR machine
CPU PIC16F628A
CLOCK 5MHz
PORTA
5 nRESET
4 start trigger
3
2
1
0 enable
PORTB
7
6
5 left
4 right
3
2 sensor_C
1 sensor_B
0 sensor_A
*/
#define OFF 0
#define ON OFF+1
#define CNTBEGIN 6
#define PCNTMAX 100
#define SWIN PORTA.F4
#define EOUT PORTA.F0
#define XLP PORTB.F5
#define XRP PORTB.F4
typedef unsigned char UBYTE ;
volatile UBYTE xflag ;
/* set flag bit */
#define TFLAG xflag.F0
#define UFLAG xflag.F1
#define SFLAG xflag.F2
volatile UBYTE swsft ;
volatile UBYTE stmp ;
volatile UBYTE pcnt ;
volatile UBYTE rightp ;
volatile UBYTE leftp ;
volatile UBYTE right ;
volatile UBYTE left ;
volatile UBYTE bport ;
/* interrupt handler */
void interrupt(void)
{
/* timer0 interrupt */
if ( INTCON.T0IF == ON ) {
/* clear flag */
INTCON.T0IF = OFF ;
/* impress */
bport = 0 ;
if ( pcnt < left ) { bport.F5 = ON ; }
if ( pcnt < right ) { bport.F4 = ON ; }
PORTB = bport ;
/* increment */
pcnt = pcnt + 1 ;
/* initialize */
TMR0 = CNTBEGIN ;
/* judge */
if ( pcnt == PCNTMAX ) {
/* clear counter */
pcnt = 0 ;
/* reload */
right = rightp ;
left = leftp ;
/* set flag */
TFLAG = ON ;
}
}
/* timer1 interrupt */
if ( PIR1.TMR1IF == ON ) {
/* clear flag */
PIR1.TMR1IF = OFF ;
/* reload */
TMR1H = 61536 / 256 ;
TMR1L = 61536 % 256 ;
/* set flag */
UFLAG = ON ;
}
}
/* function prototype */
void init_usr(void);
void main(void)
{
/* initialize */
init_usr() ;
/* endless loop */
while ( ON ) {
/* watch switch state */
if ( UFLAG == ON ) {
/* clear flag */
UFLAG = OFF ;
/* mask */
swsft = swsft & 3 ;
/* shift */
swsft = swsft + swsft ;
/* get switch state */
if ( SWIN == OFF ) { swsft = swsft + 1 ; }
/* judge */
if ( swsft == ON ) {
if ( SFLAG == ON ) { SFLAG = OFF ; }
else { SFLAG = ON ; }
}
}
/* impress */
EOUT = SFLAG ;
/* event */
if ( TFLAG == ON ) {
/* clear flag */
TFLAG = OFF ;
/* get sensor data */
stmp = PORTB ;
stmp = stmp & 7 ;
/* default */
rightp = 50 ;
leftp = 50 ;
/* tiny right */
if ( stmp == 1 ) {
rightp = 60 ;
leftp = 50 ;
}
/* right */
if ( stmp == 3 ) {
rightp = 70 ;
leftp = 40 ;
}
/* tiny left */
if ( stmp == 4 ) {
rightp = 50 ;
leftp = 60 ;
}
/* left */
if ( stmp == 6 ) {
rightp = 40 ;
leftp = 70 ;
}
}
}
}
/* define function body */
void init_usr(void)
{
/* I/O values */
PORTA = 0x00 ;
PORTB = 0x00 ;
/* I/O directions */
TRISA = 0xf0 ; /* upper : inputs , lower : outputs */
TRISB = 0x0f ; /* upper : outputs , lower : inputs */
/* initialize Timer 0 */
{
/*
5MHz/4 = 1.25MHz (BUS clock) -> 1.25MHz/4 = 312.5kHz prescaler = 1:4
*/
OPTION_REG = 0x01 ;
/* 256 - 6 = 250 */
TMR0 = CNTBEGIN ;
/* enable timer0 overflow interrupt */
INTCON.TMR0IE = ON ;
}
/* initialize Timer 1 */
{
/* set counter 0 - 5000 */
TMR1H = 60536 / 256 ;
TMR1L = 60536 % 256 ;
/* enable timer 1 */
T1CON = 0x05 ;
/* enable timer 1 interrupt */
PIE1.TMR1IE = ON ;
/* enable peripheral interrupt */
INTCON.PEIE = ON ;
}
/* enable general interrupt */
INTCON.GIE = ON ;
/* clear flags */
xflag = 0 ;
/* initialize variables */
pcnt = 0 ;
right = 50 ;
left = 50 ;
}
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