微型物联网直流电机&步进电机伺服驱动器

项目简介

本项目是基于ESP32S3的电机控制器，长30mm宽30mm，支持wifi、蓝牙遥控，兼容MQTT协议。可驱动一路步进电机、一路直流有刷电机。

项目功能

电机驱动：直流电机支持最大电压11V、最大电流1.8A。步进电机支持最大电压35v，最大电流2A。
外部接口：type-C、ESP32引脚触点引出
软件设计：局域网内web页面遥控、指令控制；广域网MQTT话题指令遥控；type-C接口串口指令控制
硬件设计：ESP32 S3，步进电机驱动电路、直流电机驱动电路，串口通信电路，5v-3v3 LDO电路

项目参数

• 本设计采用ESP32S3 支持WIFI 蓝牙，需要外接天线；

• 直流电机驱动DRV8837：
  • H 桥电机驱动器
  – 驱动直流电机或其他负载
  – 低 MOSFET 导通电阻：HS + LS 280mΩ
  • 1.8A 最大驱动电流
  • 独立的电机和逻辑电源引脚：
  – 电机 VM：0 至 11 V
  – 逻辑 VCC：1.8 至 7 V
  • 低功耗休眠模式，休眠电流最大值仅为 120nA
  – nSLEEP 引脚
  • 保护特性
  – VCC 欠压闭锁 (UVLO)
  – 过流保护 (OCP)
  – 热关断 (TSD)

• 步进电机驱动A4988
  ▪ 低 RDS（ON） 输出
  ▪ 自动电流衰减模式检测/选择
  ▪ 混合和慢速电流衰减模式
  ▪ 同步整流，实现低功耗
  ▪ 内部 UVLO
  ▪ 交叉电流保护
  ▪ 3.3 和 5 V 兼容逻辑电源
  ▪ 热关断电路
  ▪ 对地短路保护
  ▪ 短路负载保护
  ▪ 五种可选步进模式：全、1/2、1/4、1/8 和 1/16

原理解析（硬件说明）

此处使用0欧电阻来选择逻辑供电从5v引入或是直流电机、步进电机电源供电

......

软件代码

实现了通过web控制步进电机的例程

#include 
#include 

// 定义A4988驱动器的引脚
#define REST_PIN 16
#define MS1_PIN 18
#define MS2_PIN 19
#define MS3_PIN 20
#define STEP_PIN 8
#define DIR_PIN 9
#define EN_PIN 15
#define SLEEP_PIN 17

// 步进控制相关参数
int stepsPerRevolution = 200; // 设定每一转所需的步数

// Wi-Fi 相关参数
const char* ssid = "yj_lab";
const char* password = "809809809";

// 创建WebServer对象
WebServer server(80);

void setup() {
  // 初始化串口通信
  Serial.begin(115200);

  // 配置引脚模式
  pinMode(REST_PIN, OUTPUT);
  pinMode(EN_PIN, OUTPUT);
  pinMode(SLEEP_PIN, OUTPUT);
  pinMode(MS1_PIN, OUTPUT);
  pinMode(MS2_PIN, OUTPUT);
  pinMode(MS3_PIN, OUTPUT);
  pinMode(STEP_PIN, OUTPUT);
  pinMode(DIR_PIN, OUTPUT);

  // 设置初始状态
  digitalWrite(REST_PIN, HIGH); // 禁用复位
  digitalWrite(EN_PIN, LOW); 
  digitalWrite(SLEEP_PIN, HIGH); 
  digitalWrite(MS1_PIN, LOW); // 全步进
  digitalWrite(MS2_PIN, LOW); // 全步进
  digitalWrite(MS3_PIN, LOW); // 全步进

  // 连接到Wi-Fi
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(1000);
    Serial.println("Connecting to WiFi...");
  }
  Serial.println("Connected to WiFi");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  // 设置处理根路径（"/"）的函数
  server.on("/", handleRoot);
  
  // 设置处理提交指令的函数
  server.on("/submit", handleSubmit);

  // 启动WebServer
  server.begin();
}

void loop() {
  // 处理客户端请求
  server.handleClient();
}

// 处理根路径的函数，显示输入表单
void handleRoot() {
  String html = ""
                "Command: <input type="\" name="\" /><br />"
                "<input type="\" value="\" />"
                "";
  server.send(200, "text/html", html);
}

// 处理提交指令的函数
void handleSubmit() {
  if (server.hasArg("command")) {
    String command = server.arg("command");
    command.trim(); // 去除前后的空格和换行符

    // 解析指令
    if (command.startsWith("MOVE ")) {
      int spaceIndex = command.indexOf(' ');
      if (spaceIndex != -1) {
        String stepsStr = command.substring(spaceIndex + 1);
        int steps = stepsStr.toInt();
        moveStepper(steps);
      }
    } else if (command.startsWith("DIR ")) {
      int spaceIndex = command.indexOf(' ');
      if (spaceIndex != -1) {
        String dirStr = command.substring(spaceIndex + 1);
        int dir = dirStr.toInt();
        setDirection(dir);
      }
    } else if (command.startsWith("test ")) {
      int spaceIndex = command.indexOf(' ');
      if (spaceIndex != -1) {
        String stepsStr1 = command.substring(spaceIndex + 1);
        int test1 = stepsStr1.toInt();
        test(test1);
      }
    } else {
      server.send(200, "text/plain", "Invalid command");
      return;
    }
    
    // 重定向回根路径
    server.sendHeader("Location", "/", true);
    server.send(302, "text/plain", "");
  } else {
    server.send(400, "text/plain", "Command not found");
  }
}

void moveStepper(int steps) {
  for (int i = 0; i < abs(steps); i++) {
    digitalWrite(STEP_PIN, HIGH);
    delayMicroseconds(500); // 控制步进电机的速度
    digitalWrite(STEP_PIN, LOW);
    delayMicroseconds(500);
  }
}

void test(int i) {
  for (i; i > 0; i--) {
    digitalWrite(DIR_PIN, LOW);
    moveStepper(400);
    digitalWrite(DIR_PIN, HIGH);
    moveStepper(800);
    digitalWrite(DIR_PIN, LOW);
    moveStepper(400);
  }
}

void setDirection(int dir) {
  if (dir == 1) {
    digitalWrite(DIR_PIN, HIGH); // 顺时针方向
    Serial.println("Direction: Clockwise");
  } else if (dir == 0) {
    digitalWrite(DIR_PIN, LOW); // 逆时针方向
    Serial.println("Direction: Counterclockwise");
  } else {
    Serial.println("Invalid direction value");
  }
}

注意事项

注意供电方面不要把5v和电机电源同时接入LDO（不然会冒魔法烟雾）

注意烧录电路存在部分没有一键烧录，烧录时需要先按下IO0的按键，再按下EN按键进入烧录模式

实物图