一文带你搞懂电机驱动模块

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一文带你搞懂电机驱动模块

2025-11-06

2025-11-10

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嵌入式

CSDN同步发布：【嵌入式&单片机】一文带你搞懂电机驱动模块_云朵先生_的博客-CSDN博客_电机驱动模块

1. 基本原理#

1.1 控制电机转速#

在电机两端施加电压，电机就会旋转，而且电压越大，转速越快

1.2 控制电机旋转方向#

通正向电压电机正转，反向电压电机反转

2. H桥驱动#

2.1 `H桥驱动`名称的由来#

在上图中，四个开关和电机构成了一个驱动电路，因为形状像字母“H”，所以称作 H桥驱动。

2.2 H桥驱动控制电机旋转方向#

在本篇博客中，当电机两端的电压方向为从左到右时，电机的旋转方向为正向.

2.2.1 如上图，闭合开关 S1 和 S4，电机两端的电压方向为从左到右，电机正转

2.2.1 如上图，闭合开关 S1 和 S4，电机两端的电压方向为从右到左，电机反转

2.3 H桥驱动#

在实际的应用中，并不会使用开关去驱动电机，而是一种类似开关的元器件—MOS管。

MOS管的导通条件比较繁琐，我们可以简单的认为：

接入高电平，MOS管导通
接入低电平，MOS管断开

所以，实际应用中的 H桥驱动 是下面的样子

3. 电机驱动模块#

3.1 两个控制引脚的电机驱动#

当 IN1 = 0，IN2 = 1
- M2 和 M5 导通，电机两端的电压方向为从左到右，电机正转
当 IN1 = 1，IN2 = 0
- M3 和 M4 导通，电机两端的电压方向为从左到右，电机正转
当 IN1 = 0，IN2 = 0
- M2、M3、M4、M5 全部断开，电机不转
当 IN1 = 1，IN2 = 1
- M2、M3、M4、M5 全部导通，电机不转（电机驱动模块中s包含保护电路，所以在这种情况下并不会发生短路）

3.2 三个控制引脚的电机驱动#

三个控制引脚的电机驱动是在 IN1、IN2 控制脚的基础上，增加了一个控制 IN1 和 IN2 通断的管脚 ENA（如下图）。

当 ENA = 1
- 控制方式与 [3.1](#3.1 两个控制引脚的电机驱动) 的控制方式相同
当 ENA = 0
- 电机停止转动

3.3 电机驱动模块的组成#

电机驱动模块除了内部的 H桥驱动 ，还由保护电路、上下拉电阻、MOS管驱动芯片（单片机不能直接控制MOS管）等组成。

4. 使用单片机控制电机驱动#

4.1 三个控制引脚的电机驱动#

4.1.1 接线#

ENA <-> PWM引脚
IN1 <-> 普通IO口
IN2 <-> 普通IO口

4.1.2 控制方式#

控制转速

调节 ENA 引脚 PWM 的占空比

当 PWM = 0，电机停止转动
当 PWM = 100%，电机转速达到最大

控制转向

请参考 [3.1](#3.1 两个控制引脚的电机驱动)

4.2 两个控制引脚的电机驱动#

Tip：三个控制引脚的电机驱动也可以使用下面的控制方式，但是需要将其中的 ENA脚接 VCC。

4.2.1 接线方式1 - 两路PWM#

4.2.1.1 接线

IN1 <-> PWM1
IN2 <-> PWM2

要保证 PWM1 和 PWM2 的频率相同（通常为 10k HZ），频率与电机驱动模块和电机的规格有关，具体控制频率需要参考相关规格书。

4.2.1.2 控制方式 1

PWM1 占空比 > PWM2 占空比（如上图）
- 电机正转
- 电机的转速与 PWM1 占空比 - PWM2 占空比 有关
PWM1 占空比 < PWM2 占空比
- 电机反转
- 电机的转速与 PWM1 占空比 - PWM2 占空比 有关
PWM1 占空比 = PWM2 占空比
- 电机停止转动

4.2.1.3 控制方式 2

PWM1 占空比 = 0，PWM2 占空比 不为 0
- 电机反转
- 电机的转速与 PWM2 占空比 有关
PWM2 占空比 = 0，PWM1 占空比 不为 0
- 电机正转
- 电机的转速与 PWM1 占空比 有关
PWM2 占空比 = PWM1 占空比
- 电机停止转动
- 建议占空比为 0 或 100%

4.2.2 :star2: 接线方式2 - 一路PWM，一路 GPIO#

4.2.2.1 接线

IN1 <-> PWM (通常为 10k HZ)
IN2 <-> DIR (普通GPIO引脚)

4.2.2.2 控制方式

DIR = 0（见上图）
- 电机正转
- 转速与 PWM 的正向占空比有关
  - PWM = 100% 时，电机正向转速最大
  - PWM = 0 时，电机停止转动

DIR = 1 （见上图）
- 电机反转
- 转速与 PWM 的反向占空比有关
  - PWM = 0 时，电机反向转速最大
  - PWM = 100% 时，电机停止转动

5. 实战 - 使用 Arduino 控制电机#

使用的电机驱动是 L298N

它的原理图如下

L29N是一个双路驱动，它可以同时驱动两个电机

ENA，IN1，IN2 控制左边的电机

ENB，IN2，IN3 控制右边的电机

使用的控制方式是 [4.1](#4.1 三个控制引脚的电机驱动) 的控制方式。

接线如下：

ENA <-> D11 （注意：一定要接PWM引脚）
IN1 <-> D10
IN2 <-> D9

代码：

1
/*
2
 * @Author: CloudSir
3
 * @Github: https://github.com/cloudsir
4
 * @Date: 2022-01-11 12:52:48
5
 * @LastEditTime: 2022-01-11 12:58:13
6
 * @LastEditors: CloudSir
7
 * @Description: Arduino 控制电机
8
 */
9

10
#define ENA 11
11
#define IN1 10
12
#define IN2 9
13

14
// speed的范围 -255 ~ 255
15
void setMotorSpeed(int speed)
16
{
17
    if(speed > 0)
18
    {
19
        // 如果速度大于0，则正转
20
        digitalWrite(IN1, HIGH);
21
        digitalWrite(IN2, LOW);
22
    }
23
    else (speed < 0)
24
    {
25
        // 如果速度小于0，则反转
26
        digitalWrite(IN1, LOW);
27
        digitalWrite(IN2, HIGH);
28
    }
29
    else
30
    {
31
        // 如果速度等于0，则停止转动
32
        digitalWrite(IN1, HIGH);
33
        digitalWrite(IN2, HIGH);
34
    }
35

36
    analogWrite(ENA, abs(speed));
37
}
38

39
void setup()
40
{
41
    pinMode(IN1, OUTPUT);
42
    pinMode(IN2, OUTPUT);
43
}
44

45
void loop()
46
{
47
    int i = 0;
48

49
    // 电机正向旋转，速度逐渐增加
50
    for(i = 0; i <= 255; i++)
51
    {
52
        setMotorSpeed(i);
53
        delay(100);
54
    }
55

56
    // 电机正向旋转，速度逐渐减小
57
    for(i = 255; i >= 0; i--)
58
    {
59
        setMotorSpeed(i);
60
        delay(100);
61
    }
62

63
    // 电机反向旋转，速度逐渐增加
64
    for(i = 0; i <= 255; i++)
65
    {
66
        setMotorSpeed(-i);
67
        delay(100);
68
    }
69

70
    // 电机反向旋转，速度逐渐减小
71
    for(i = 255; i >= 0; i--)
72
    {
73
        setMotorSpeed(-i);
74
        delay(100);
75
    }
76

77
}

6. 实战 - 使用 STM32F103 控制电机#

[4.2.2](#4.2.2 :star2: 方式2 - 一路PWM，一路 GPIO) 中控制电机驱动的方式最常用，但它的逻辑有些难理解，我们将以这种控制方式为例。

6.1 接线#

使用的驱动是 [章节5.](#5. 实战 - 使用 Arduino 控制电机) 中的 L298N

ENA <-> VCC (改装为2线驱动)
IN1 <-> DIR (任意一个GPIO口)
IN2 <-> PWM (任意一个PWM输出口)

6.2 PWM设置#

首先对 STM32 的PWM模式进行设置：

定时器为向上计数
定时器频率设置为 10k HZ
PWM模式为 模式1
PWM有效电平为高电平

名词规定：

maxPulse：定时器的最大计数值

cnt：当前计数器值

duty ：占空比，duty = pulse / maxPulse

pulse：比较寄存器的值

此时在一个PWM周期内，

当 cnt < pulse, PWM 引脚输出高电平
当 cnt >= pulse, PWM 引脚输出低电平

6.3 原理分析#

参考 [4.2.2](#4.2.2 :star2: 方式2 - 一路PWM，一路 GPIO) 的控制方式，结合上图：

当 DIR = 0 时，电机正转，电机的转速取决于正向占空比，此时 duty = pulse / maxPulse
当 DIR = 1 时，电机反转，电机的转速取决于反向占空比，此时 duty = (maxPulse - pulse) / maxPulse

所以可以写出下列 伪代码:

1
// speed最大值是maxPulse, 最小值是 -maxPulse
2
// speed为正数时正转，为负数时反转
3
void setSpeed(int speed)
4
{
5
    // 限幅
6
    if(speed > maxPulse)
7
        speed = maxPulse;
8
    else if(speed < -maxPulse)
9
        speed = -maxPulse;
10

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12
    if (speed > 0)
13
    {
14
        // 正转
15
        DIR = 0;
16
        pulse = speed;
17
        setPulse(pulse);
18
    }
19
    else if (pulse < 0)
20
    {
21
        // 反转
22
        DIR = 1;
23
        pulse = maxPulse + speed; // 这时speed是负数
24
        setPulse(pulse);
25
    }
26
    else
27
    {
28
        // 停止转动
29
        DIR = 1;
30
        pulse = maxPulse;
31
        setPulse(pulse);
32
    }
33
}

6.4 代码#

明白了原理后，不难写出上面的代码，所以这里先不给出代码了。

一文带你搞懂电机驱动模块

https://fuwari.vercel.app/posts/how-to-use-motor/

作者

CloudSir

发布于

2025-11-06

许可协议

CC BY-NC-SA 4.0

Python Flask的基础使用

1. 基本原理#

1.1 控制电机转速#

1.2 控制电机旋转方向#

2. H桥驱动#

2.1 H桥驱动名称的由来#

2.2 H桥驱动控制电机旋转方向#

2.3 H桥驱动#

3. 电机驱动模块#

3.1 两个控制引脚的电机驱动#

3.2 三个控制引脚的电机驱动#

3.3 电机驱动模块的组成#

4. 使用单片机控制电机驱动#

4.1 三个控制引脚的电机驱动#

4.1.1 接线#

4.1.2 控制方式#

4.2 两个控制引脚的电机驱动#

4.2.1 接线方式1 - 两路PWM#

4.2.2 :star2: 接线方式2 - 一路PWM，一路 GPIO#

5. 实战 - 使用 Arduino 控制电机#

6. 实战 - 使用 STM32F103 控制电机#

6.1 接线#

6.2 PWM设置#

6.3 原理分析#

6.4 代码#

2.1 `H桥驱动`名称的由来#