====== ステッピングモータ制御ユニット(I2C対応) ====== ===== 概要 ===== ロボットやCNC(Computerized Numerical Control)の製作にも興味があります。 その時には、複数のステッピングモータを制御することが求められます。 そこで、最大8台まで接続可能な、I2C対応のステッピングモータ制御ユニットを製作しました。 今回使用した、ステッピングモータは、以前に秋月電子通商で購入した、多摩川精機製の「TS3103N124」を使用しましたが、相当のものであれば特に問題はありません。 * 2相ユニポーラ型 * ステップ数200(1.8度) * 駆動電圧(12~24V) * コイル電流140mA * コイル抵抗86Ω/相 <自律走行車(ロボット・カー)への適用例> {{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-084310.png?500}} ===== 動作原理 ===== I2Cのスレーブ機能としての、基本的な構造は、前回製作した、LCDモニター(I2C対応)と同じです。 ステッピングモータの制御については、以前に製作した、ステッピングモータ制御を参照して下さい。 <メモリ構造> ステッピングモータの制御(方向、回転数、速度等)をするために、5バイトのメモリを使用します。 【0x00】MODE(0:停止、1:運転) 【0x01】DIR(0:正転、1:逆転) 【0x02】STEP(0~65535回転数の上位バイト) 【0x03】STEP(0~65535回転数の下位バイト) 【0x04】SPEED(0~255、単位は、msec) <処理の流れ> - I2Cのストップ処理が完了するまで待機する。(マスターからの指示を待つ) - MODEが運転であれば、DIR、STEP、SPEEDを読み込みセットする。 - ステッピングモータを指示通りに動作させる。 - 動作完了後に、MODEを停止にする。 - 1.へ戻る。 <マスター側からの制御方法> * ステッピングモータを動作させる。(運転) - %%Soft_I2C_Start();%% - %%Soft_I2C_Write(0x9E);//アドレスセット%% - %%Soft_I2C_Write(0x00);//メモリアドレスセット%% - %%Soft_I2C_Write(1);//運転%% - %%Soft_I2C_Write(0);//正転%% - %%Soft_I2C_Write(0);%% - %%Soft_I2C_Write(200);//200ステップ%% - %%Soft_I2C_Write(100);//速度100msec/step%% - %%Soft_I2C_Stop();%% * ステッピングモータの停止を確認する。 - %%Soft_I2C_Start();%% - %%Soft_I2C_Write(0x9E);%% - %%Soft_I2C_Write(0x00);%% - %%Soft_I2C_Start();%% - %%Soft_I2C_Write(0x9F);%% - %%dat = Soft_I2C_Read(NO_ACK);%% - %%Soft_I2C_Stop();%% - %%datの値が、0x00であれば停止している。それ以外なら動作中なので1.へ戻る。%% ===== 回路図 ===== {{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-085118.png}} ===== ソースコード ===== //********************************************************************** /* ＜ステッピングモータ（Ｉ２Ｃ対応）＞ ■TS3103N124 　　　白： 電源（９～１５V） 　　　緑： X1：PORTA.F6 0 1 1 0 　　　赤： Y1：PORTA.F7 0 0 1 1 　　　黄： X2：PORTA.F0 1 0 0 1 　　　青： Y2：PORTA.F1 1 1 0 0 */ //********************************************************************** #define ADDR_BASE 0x90 #define SW_ADDR1 PORTB.F0 #define SW_ADDR2 PORTB.F2 #define SW_ADDR3 PORTB.F3 #define ON 1 #define OFF 0 #define MEMORY_SIZE 5 #define LED PORTB.F5 #define SM_X1 PORTA.F6 #define SM_Y1 PORTA.F7 #define SM_X2 PORTA.F0 #define SM_Y2 PORTA.F1 //********************************************************************** void i2c_Write(unsigned short dat) { while (SSPSTAT.BF == 1) ; while (1) { SSPCON.WCOL = 0; SSPBUF = dat; if (SSPCON.WCOL == 1) continue; // SSPCON.CKP = 1; return; } } //********************************************************************** static unsigned short i2c_memory[MEMORY_SIZE], i2c_pnt, i2c_flg, i2c_tmp, i2c_start_flg, i2c_stop_flg; /* i2c_memory[0] MODE(0:停止、1:運転) i2c_memory[1] DIR(0:右回転、1:左回転) i2c_memory[2,3] STEP(0～65535回転数) i2c_memory[4] SPEED(0～255msec) */ //********************************************************************** void i2c_Handler() { if (SSPSTAT.S == 1) //スタートビットを検出。 i2c_start_flg = 1; if (SSPSTAT.P == 1) //ストップビットを検出。 i2c_stop_flg = 1; // i2c_tmp = SSPSTAT & 0b00101101; // if (i2c_tmp == 0b00001001) { //書き込みモード、デバイスアドレス i2c_tmp = SSPBUF; i2c_flg = 0; i2c_pnt = 0; return; } if (i2c_tmp == 0b00101001) { //書き込みモード、データ if (i2c_flg == 0) { i2c_pnt = SSPBUF; i2c_flg = 1; return; } if (i2c_flg == 1) { if (i2c_pnt < MEMORY_SIZE) { i2c_memory[i2c_pnt] = SSPBUF; i2c_pnt++; } return; } } if (i2c_tmp == 0b00001100) { //読み込みモード、デバイスアドレス i2c_Write(i2c_memory[i2c_pnt]); i2c_pnt++; return; } if (i2c_tmp == 0b00101100) { //読み込みモード、データ（ＡＣＫ） i2c_Write(i2c_memory[i2c_pnt]); i2c_pnt++; return; } if (i2c_tmp == 0b00101000) { //読み込みモード、データ（ＮＯ＿ＡＣＫ） i2c_tmp = SSPBUF; SSPCON = 0b00111110; return; } } //********************************************************************** void interrupt() { if (PIR1.SSPIF == 1) { PIR1.SSPIF = 0; // LED = ON; i2c_Handler(); LED = OFF; } } //********************************************************************** short pnt; void SteppingMotorTurn(short dir, unsigned int step, short speed) { unsigned int cnt; unsigned short cnt2; // for (cnt = 0; cnt < step; cnt++) { if (dir == 0) { //正転 if (pnt < 3) pnt++; else pnt = 0; } else { //逆転 if (pnt > 0) pnt--; else pnt = 3; } switch (pnt) { case 0: SM_X2 = ON; SM_Y2 = ON; SM_X1 = OFF; SM_Y1 = OFF; break; case 1: SM_X2 = OFF; SM_Y2 = ON; SM_X1 = ON; SM_Y1 = OFF; break; case 2: SM_X2 = OFF; SM_Y2 = OFF; SM_X1 = ON; SM_Y1 = ON; break; case 3: SM_X2 = ON; SM_Y2 = OFF; SM_X1 = OFF; SM_Y1 = ON; break; } for (cnt2 = 0; cnt2 < speed; cnt2++) { Delay_ms(1); } } } //********************************************************************** void SteppingMotorCntl() { unsigned short dir, speed, mode; unsigned int step; // pnt = 0; SM_X2 = ON; SM_Y2 = ON; SM_X1 = OFF; SM_Y1 = OFF; // i2c_memory[0] = 1; // i2c_memory[1] = 0; // i2c_memory[2] = 0; // i2c_memory[3] = 200; // i2c_memory[4] = 100; // while (1) { if (i2c_stop_flg == 1) { i2c_stop_flg = 0; // mode = i2c_memory[0]; dir = i2c_memory[1]; step = i2c_memory[2]; step = (step << 8) + i2c_memory[3]; speed = i2c_memory[4]; // if (mode == 1) { SteppingMotorTurn(dir, step, speed); i2c_memory[0] = 0; } } } } //********************************************************************** void main() { unsigned short cnt; // CMCON = 0b00000111; //コンパレータは使用しない。 ANSEL = 0b00000000; //A/Dコンバータは使用しない。 OSCCON = 0b01110000; //クロックは内臓8MHzを使用する。 TRISA = 0b00111100; //PORTAを設定する。 TRISB = 0b00011111; //PORTBを設定する。 OPTION_REG.NOT_RBPU = 0; //PORTBをプルアップする。 //Ｉ２Ｃを設定する。 SSPSTAT.SMP = 1; SSPSTAT.CKE = 1; SSPCON.WCOL = 0; SSPCON.SSPOV = 0; SSPCON.SSPEN = 1; SSPCON.CKP = 1; SSPCON.SSPM0 = 0; SSPCON.SSPM1 = 1; SSPCON.SSPM2 = 1; SSPCON.SSPM3 = 1; SSPADD = ADDR_BASE + ((SW_ADDR3 == 1) ? 8 : 0) + ((SW_ADDR2 == 1) ? 4 : 0) + ((SW_ADDR1 == 1) ? 2 : 0); PIE1.SSPIE = 1; PIR1.SSPIF = 0; // LED = OFF; i2c_pnt = 0; i2c_flg = 0; i2c_start_flg = 0; i2c_stop_flg = 0; for (cnt = 0; cnt < MEMORY_SIZE; cnt++) { i2c_memory[cnt] = 0x00; } // for (cnt = 0; cnt < 10; cnt++) { LED = ON; Delay_ms(50); LED = OFF; Delay_ms(50); } // 割り込み(全体)の設定 INTCON.PEIE = 1; INTCON.GIE = 1; // while (1) { SteppingMotorCntl(); } } //********************************************************************** <参考> ※テストデータ送信用(I2Cマスター/PIC12F683)のプログラムです。 //********************************************************************** /* 　『ステッピングモータのテストデータ送信用（マスター）』 */ //********************************************************************** #define SW GPIO.F3 #define LED GPIO.F2 #define ON 1 #define OFF 0 #define ACK 1 #define NO_ACK 0 //********************************************************************** void SwitchONcheck() { while (Button(&GPIO, 3, 1, 0) == 0) ; while (Button(&GPIO, 3, 1, 1) == 0) ; } //********************************************************************** void main() { unsigned short cnt, dat; // CMCON0 = 0b00000111; ANSEL.ANS0 = 0; ANSEL.ANS1 = 0; ANSEL.ANS2 = 0; ANSEL.ANS3 = 0; ADCON0.VCFG = 0; TRISIO = 0b00001011; OSCCON = 0b01110000; // for (cnt = 0; cnt < 10; cnt++) { LED = ON; Delay_ms(50); LED = OFF; Delay_ms(50); } // Soft_I2C_Config(&GPIO, 4, 5); // SDA, SCL // while (1) { SwitchONcheck(); // Soft_I2C_Start(); Soft_I2C_Write(0x9E); Soft_I2C_Write(0x00); Soft_I2C_Write(1); Soft_I2C_Write(0); Soft_I2C_Write(0); Soft_I2C_Write(200); Soft_I2C_Write(100); Soft_I2C_Stop(); // SwitchONcheck(); // while (1) { Soft_I2C_Start(); Soft_I2C_Write(0x9E); Soft_I2C_Write(0x00); Soft_I2C_Start(); Soft_I2C_Write(0x9F); dat = Soft_I2C_Read(NO_ACK); Soft_I2C_Stop(); // if (dat == 0) break; } // SwitchONcheck(); // Soft_I2C_Start(); Soft_I2C_Write(0x9E); Soft_I2C_Write(0x00); Soft_I2C_Write(1); Soft_I2C_Write(1); Soft_I2C_Write(0); Soft_I2C_Write(200); Soft_I2C_Write(100); Soft_I2C_Stop(); // SwitchONcheck(); // while (1) { Soft_I2C_Start(); Soft_I2C_Write(0x9E); Soft_I2C_Write(0x00); Soft_I2C_Start(); Soft_I2C_Write(0x9F); dat = Soft_I2C_Read(NO_ACK); Soft_I2C_Stop(); // if (dat == 0) break; } // for (cnt = 0; cnt < 10; cnt++) { LED = ON; Delay_ms(50); LED = OFF; Delay_ms(50); } } } //********************************************************************** ===== 動作確認 ===== 以前に製作した、ステッピングモータ制御の基板を少し改良しました。 {{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-085321.png?500}} テストデータ送信用のPIC12F683です。白色がSCL、青色がSDAです。 {{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-085334.png?500}} マスター側のスイッチを押す毎に、正転(200ステップ/360度)、逆転(200ステップ/360度)を繰り返します。 {{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-085347.png?500}} このページは稲崎様の閉鎖したHPのコピーで、著作権は稲崎様にあります。[[elechobby:picdic:picdic|詳細]] This page is a copy of Mr. Inasaki's closed website, and the copyright is held by him.[[elechobby:picdic:picdic|Details]]