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類型分類:
科普知識
數(shù)據(jù)分類:
DCS系統(tǒng)

如何用Matlab連接控制Arduino:GUI界面制作與電機控制

發(fā)布日期:2022-04-17 點擊率:72

  MATLAB是用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境。而Arduino開發(fā)板是一種越來越受到歡迎的開源硬件。

  一個是什么都能算的軟件,一個是最火爆的開源硬件,兩者結(jié)合能碰撞出什么樣的火花呢?筆者以Matlab軟件研究如何控制Arduino,將從Matlab制作Arduino的GUI界面和simulink應(yīng)用出發(fā),探索如何使用Matlab連接和控制Arduino。

  Matlab與Arduino聯(lián)合應(yīng)用——GUI界面

  首先介紹如何安裝配置一個基于Matlab的GUI界面,能夠?qū)崿F(xiàn)對ArduinoIO口的操作。

  下圖所示為matlab中Arduino相關(guān)程序的下載界面

如何用Matlab連接控制Arduino:GUI界面制作與電機控制

如何用Matlab連接控制Arduino:GUI界面制作與電機控制

  下載后為壓縮文件,解壓縮為ArduinoIO的文件夾,打開Matlab(筆者為2012版本),將當(dāng)前工作目錄至于ArduinoIO文件夾下。

如何用Matlab連接控制Arduino:GUI界面制作與電機控制

  打開Matlab的GUIDE

如何用Matlab連接控制Arduino:GUI界面制作與電機控制

  安裝下面方法,拖放兩個按鈕,按鈕的顯示文字可以通過雙擊后,在屬性頁下的“string”一欄下面修改,我們用兩只按鈕分別控制直流電機的轉(zhuǎn)動

如何用Matlab連接控制Arduino:GUI界面制作與電機控制

  至此,我們已經(jīng)完成必要的程序的燒寫和界面的初步編寫,下面將繼續(xù)介紹如何添加按鈕的響應(yīng)函數(shù),實現(xiàn)上位機的控制功能。

  我們利用Matlab已經(jīng)初步設(shè)計了一個GUI界面,下面將添加必要的響應(yīng)函數(shù),演示時間的控制功能。

  下圖展示如何從GUIDE進入按鈕的編輯界面,在這里我們將添加對Arduino相應(yīng)的IO口或者串口的操作。

如何用Matlab連接控制Arduino:GUI界面制作與電機控制

  下面是基本的操作函數(shù)實例匯總

  a=arduino('COM9')

  設(shè)置引腳為輸入或者輸出

  a.pinMode(4,'input');

  a.pinMode(13,'output');

  讀寫引腳的狀態(tài)

  a.digitalRead(4)

  a.digitalWrite(13,0)

  模擬量輸入或者輸出操作

  a.analogRead(5)

  a.analogWrite(9,155)

  串口操作

  a.serial%getserialport

  a.flush;%flushesPC'sinputbuffer

  a.roundTrip(42)%sends42tothearduinoandback

  本例中若使用按鈕“Right-Motor”點擊實現(xiàn)IO口8置為高電平,驅(qū)動直流電機全速轉(zhuǎn)動,則添加

  globala;

  a=arduino('COM7');

  a.pinMode(8,'output');

  在按鈕“Right-Motor”的響應(yīng)函數(shù)中添加代碼段

  globala;

  a.digitalWrite(8,(get(hObject,'Value')))

如何用Matlab連接控制Arduino:GUI界面制作與電機控制

  Arduino端準(zhǔn)備

  想要arduino端的控制,還需要向Arduino中燒寫已經(jīng)下載的pde文件,其位置位于加壓縮后的ArduinoIO文件夾下的pde文件中。通過usb線纜將Arduinouno與電腦連接,點擊GUI中添加的按鈕,即可實現(xiàn)遠端控制功能。

  我們介紹了,在Matlab中建立一個ArduinoGUI的過程。下面將繼續(xù)介紹如何在Arduino端進行軟件準(zhǔn)備。

  軟件調(diào)試可以在Arduino連接至電腦端就可以進行。

  下面將作者自己在其中遇到或者大家可能會遇到的問題一一總結(jié)如下:

 ?。?)已經(jīng)編寫完成的Matlab程序已經(jīng)綁定了通信口COM8,執(zhí)行Matlab程序出現(xiàn)如下提示

  Errorusingarduino(line83)

  Couldnotopenport:COM8

  ErrorinArduinomatlab>Arduinomatlab_OpeningFcn(line60)

  a=arduino('COM8');

  首先保證你的開發(fā)板已經(jīng)連接至PC機,而且通過設(shè)備管理器查看端口是否與程序中設(shè)置的相同。

 ?。?)在保證上述已經(jīng)完成的情況下,依然提示出錯

  Errorusingarduino(line54)

  PortCOM8alreadyusedbyMATLAB

  這很可能是你中間斷開了Arduino的連線或者重新編譯了程序,你需要在Matlab中執(zhí)行

  delete(instrfind({'Port'},{'COM8'}))

  然后重新連接即可。

  (3)Arduino連接至PC端,但是不能燒寫上期Blogger中的pde文件,這時候要排除IDE編譯環(huán)境中可能存在的問題

  1下載最新的IDE環(huán)境(http://arduino.cc/en/Main/Software#toc2)

  2安裝手動方式更新驅(qū)動

  3注意更改軟件中TOOLs下面的“Board”和“serialport”選項,按照自己所使用Arduino進行修改。

  下面將介紹如何配置硬件外圍電路,來為實驗做最后準(zhǔn)備。

  為ArduinoUNO開發(fā)板連接外圍電路,包括直流電機、led燈等外圍器件。

  使用到的元器件

如何用Matlab連接控制Arduino:GUI界面制作與電機控制

  下圖是Arduino與直流電機的接口電路。

如何用Matlab連接控制Arduino:GUI界面制作與電機控制

  我們再分析各部分功能

  1開關(guān)

  2直流電機

  3二極管

  4MOSFE管

  5電機驅(qū)動電源(9V)

  由于Arduino的最大驅(qū)動電流是40mA,遠遠小于電機驅(qū)動所需的電流。這里我們使用一個MOSFET(當(dāng)然可以使用三極管代替),來使Arduion的小電流來控制電機的通斷

  而電機屬于電感性負(fù)載,在啟停階段可能會由于電感存在產(chǎn)生一個很大反向電壓,可能會損害我們的MOSFET,這里使用一個二極管來使電流沿著一個方向流動,從而保證電機對其余電路的影響。

  9V電源為電機轉(zhuǎn)動供電,當(dāng)我們直接將其連接至直流電機兩側(cè)時,會發(fā)現(xiàn)電機將會全速轉(zhuǎn)動。

如何用Matlab連接控制Arduino:GUI界面制作與電機控制

  在實驗中,我們手上只有一個直流電機,所以另外一只的控制我們使用led燈來模擬,注意要接上一只220歐的電阻進行限流。

  在完成基本的軟件和硬件的準(zhǔn)備工作后,我們現(xiàn)在進入最終的測試階段。

  操作順序:

  1將Arduino通過usb線纜連接至PC

  2打開Matab,將當(dāng)前文件夾設(shè)為我們從matlab官網(wǎng)下載的并解壓縮的ArduinoIO

  3雙擊打開Arduinomatlab.fig,彈出控制界面

  4點擊按鈕觀察電機的轉(zhuǎn)動,如果在Matlab提示出錯信息,請嘗試下面解決方法

  5執(zhí)行“clear”清除變量;執(zhí)行“delete(instrfind({'Port'},{'COM8'}))”,并重新拔掉再插上線纜以創(chuàng)建新的通信連接,重復(fù)操作步驟1。

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