PIC16F1827 バイポーラステッピングモータ

# PICマイコンで、バイポーラステッピングモータの制御

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/kUEpyM9vMnM?si=T2kbLOo90ZLTEYOG" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share" referrerpolicy="strict-origin-when-cross-origin" allowfullscreen></iframe>

**PIC16F1827**
![IMG_4786.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3693934/8dc984c9-7b97-d504-73bb-79b81a0c037a.jpeg)

:::note
・PIC16F1827使用。

・いらなくなったDVDプレイヤーを分解し、バイポーラ型ステッピングモータを駆動させました。テスターで、コイル端子のペアを探し、半田づけしました。

・**バイポーラ型は、２つのコイルを、２つのHﾌﾞﾘｯｼﾞ回路で駆動します。**
NJU7386HﾌﾞﾘｯｼﾞICを2個使用して、２つのコイルを制御しています。

・ステッピングモータの移動制御に、ファミコンコントローラを使用しました。

・ボリュームで、移動速度を調整します。
:::


# NJU7386 低電圧動作 H ブリッジドライバ基板
![IMG_4789.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3693934/21b43e68-ccd8-a75b-f58a-e35276640fe5.jpeg)

自作した、基板回路図
![NJU基板回路図.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3693934/2890ebb9-130c-0b20-ce18-1d4af8488751.png)

:::note warn
フォトカプラを使って、モーターグランドと、制御グランドを分離しています。
**出力論理が、ピックマイコン側と、NJU7386側で反転しています。**
:::

ドライバーICデータシート
![NJU7386題名.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3693934/b24858e3-5528-bff9-9136-554ac44de69b.png)

![NJU7386.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3693934/94e7f941-bd83-7b5c-91fb-133bb066e248.png)
INA端子とINB端子に、ピックマイコンから信号を送信します。



![NJU7386_真理値表.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3693934/ee1bbe68-db9f-6fb4-109b-a634545d1972.png)

回路図（フォトカプラを省略しています。）
![回路図改.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3693934/177ef743-4cd8-ed4d-4a6f-ec3c78ef0014.png)


:::note
**NJU7386　２相励磁で動かす場合の出力タイミング**
|16F1827ピン番号|NJU7386配線名|①|②|③|④|
|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|
|RB4|X1(INA)|1|1|0|0|
|RB5|X2(INB)|0|0|1|1|
|RB6|Y1(INA)|0|1|1|0|
|RB7|Y2(INB)|1|0|0|1|

※２個のNJU7386を使用。　0:OFF(Low) 1:ON(High)
①→②→③→④の順番で出力すると正転。
④→③→②→①の順番で出力すると反転。

![タイミングチャート図.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3693934/1c248c75-c180-484f-a0dd-05eb976333d0.jpeg)

:::

# ステッピングモータの配線
![はんだ.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3693934/c757b981-fa5d-ccab-6113-353b7feb9f95.jpeg)
テスターで、導通がある端子のペアを探します。100Ωぐらいの抵抗がありました。
端子配列は、そのDVDドライブごとに違っていそうなので、テスターで確認してください。

![IMG_4804.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3693934/ea7090ec-df6f-f19c-c2de-1d72f47336a1.jpeg)
端子名が明記されているドライブもありました。


# PIC16F1827 バイポーラステッピングモータ　コード
:::note
**PIC16F1827ピン割り当て**

**ADC**
RA0:ANA0 input

**USART**
TX:RB2
RX:RB1

**famicon.h**
PS:RA1
CLK:RA3
DATA1: RA2

**steppingMotor**
RB4:X1(INA)
RB5:X2(INB)
RB6:Y1(INA)
RB7:Y2(INB)
:::


```main.c

// PIC16F1827 Configuration Bit Settings

// 'C' source line config statements

// CONFIG1
//#pragma config FOSC = HS      // Oscillator Selection (HS Oscillator, High-speed crystal/resonator connected between OSC1 and OSC2 pins)
#pragma config FOSC = INTOSC    // Oscillator Selection (INTOSC oscillator: I/O function on CLKIN pin)
#pragma config WDTE = OFF       // Watchdog Timer Enable (WDT disabled)
#pragma config PWRTE = OFF      // Power-up Timer Enable (PWRT disabled)
#pragma config MCLRE = ON       // MCLR Pin Function Select (MCLR/VPP pin function is MCLR)
#pragma config CP = OFF         // Flash Program Memory Code Protection (Program memory code protection is disabled)
#pragma config CPD = OFF        // Data Memory Code Protection (Data memory code protection is disabled)
#pragma config BOREN = ON       // Brown-out Reset Enable (Brown-out Reset enabled)
#pragma config CLKOUTEN = OFF   // Clock Out Enable (CLKOUT function is disabled. I/O or oscillator function on the CLKOUT pin)
#pragma config IESO = ON        // Internal/External Switchover (Internal/External Switchover mode is enabled)
#pragma config FCMEN = ON       // Fail-Safe Clock Monitor Enable (Fail-Safe Clock Monitor is enabled)

// CONFIG2
#pragma config WRT = OFF        // Flash Memory Self-Write Protection (Write protection off)
#pragma config PLLEN = ON       // PLL Enable (4x PLL enabled)
#pragma config STVREN = ON      // Stack Overflow/Underflow Reset Enable (Stack Overflow or Underflow will cause a Reset)
#pragma config BORV = LO        // Brown-out Reset Voltage Selection (Brown-out Reset Voltage (Vbor), low trip point selected.)
#pragma config LVP =ON      // Low-Voltage Programming Enable (Low-voltage programming enabled)

// #pragma config statements should precede project file includes.
// Use project enums instead of #define for ON and OFF.

#include <xc.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include "Interrupt.h"
#include "Peripheral.h"
#include "famicon.h"

#define _XTAL_FREQ  16000000

void Oscillator_Init(void);
void Port_Init(void);
void delay_ms(uint16_t time);

//バイポーラ２相励磁
/*  NJU7386に直接接続する場合の出力
    uint8_t table[4]={
    0b10010000,
    0b01010000,
    0b01100000,
    0b10100000
};*/

//自作基板の出力テーブル
//注：フォトカプラで論理が反転しています。
uint8_t table[4]={
    0b01100000,
    0b10100000,
    0b10010000,
    0b01010000
};


void main(void)
{    
    uint8_t cnt=0;
    uint8_t i,j,temp;
    uint16_t buttonState;
    uint8_t  direction;
    
    //Basic Hard Initialize
    Oscillator_Init();
    Port_Init(); 
    //Peripheral 
    Timer0_INIT();
    Timer2_INIT();
    USART_INIT();
    ADC_INIT();
    //ファミコンコントローラ初期化
    famiconInit();
    //割り込み許可
    Interrupt_START();
    direction=false;
    while(1)
    {
        //USART interrupt processing
        if(usart.rxCompleted)
        {
            usart.rxCompleted=false;
            printf("%s\n",usart.rxBuf);
            usart.length=0;
            PIE1bits.RCIE=1;
        }
        
        //Timer0 interrupt processing
        if(tm0.up)
        {
            tm0.up=false;
            LATBbits.LATB0=~LATBbits.LATB0;
            //printf("%d\n",cnt++);
            if(ADC.Completed)
            {
                ADC.Completed=false;
                printf("%d\n", ADC.data[0]);
                PIE1bits.ADIE=1;
                PIE1bits.TMR2IE=1;
            }
            direction++;
            if(direction==3)
                direction=0;
            INTCONbits.TMR0IE=1;
        }
        
        buttonState = getButton();//ファミコン押下情報取得
        if(buttonState==0xFFF0)
        {//何も押されていない
            LATB=LATB&0x0F;
            delay_ms((1038-ADC.data[0])/10);//1023
        }
      
#if 1
        //ファミコンコントローラで移動させる。
        if((buttonState&0x0200)==0x0)//Left
        {//左へ移動。
            printf("%02X\n",buttonState);
            for(i=0; i<30; i++)
                for(j=0; j<4; j++)
                {
                    temp=table[j];
                    table[j]|=(LATB&0x0F);
                    LATB = table[j];
                    table[j]=temp;
                    delay_ms((1038-ADC.data[0])/10);//1023
                }
            
        }
        if((buttonState&0x0100)==0x0)//Right
        {//右に移動
           printf("%02X\n",buttonState);
           for(i=0; i<30; i++)
                for(j=0; j<4; j++)
                {
                    temp=table[3-j];
                    table[3-j]|=(LATB&0x0F);
                    LATB = table[3-j];
                    table[3-j]=temp;
                    delay_ms((1038-ADC.data[0])/10);
                }
           
        }
#else
        //自動で左右に移動させる。
        if(direction==0)//Left
        {
            for(i=0; i<30; i++)
            for(j=0; j<4; j++)
            {
                temp=table[j];
                table[j]|=(LATB&0x0F);
                LATB = table[j];
                table[j]=temp;
                delay_ms((1038-ADC.data[0])/10);//1023
            }
        }
        if(direction==1)
        {
           for(i=0; i<30; i++)
            for(j=0; j<4; j++)
            {
                temp=table[3-j];
                table[3-j]|=(LATB&0x0F);
                LATB = table[3-j];
                table[3-j]=temp;
                delay_ms((1038-ADC.data[0])/10);
            }
        }
        if(direction==2)
        {
            LATB=LATB&0x0F;
            delay_ms((1038-ADC.data[0])/10);//1023
        }
#endif
    }
    return;
}

void Oscillator_Init(void)
{
    OSCCONbits.SPLLEN=0;
    OSCCONbits.IRCF=0b1111;//16Mhz
    OSCCONbits.SCS=0b10;//InternalOscillator
}

void Port_Init(void)
{
    TRISA=0x00;
    ANSELA=0x00;
    TRISB=0x02;     //RX:RB1
    ANSELB=0x00;
    PORTA=0x00;
    PORTB=0x00;  
    //Altanative Pin Selective
    APFCON0bits.RXDTSEL=0;  //RX:RB1
    APFCON1bits.TXCKSEL=0;  //TX:RB2
}

void delay_ms(uint16_t time)
{
    uint16_t t;
    for(t=0; t<time; t++)
        __delay_ms(1);
}
```
```Peripheral.h

#ifndef PERIPHERAL_H
#define	PERIPHERAL_H

#include <xc.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

#define _XTAL_FREQ 16000000

#ifdef	__cplusplus
extern "C" {
#endif

//**************************************************//    
//   USART 
//**************************************************//    
//#define BAUDRATE 19200
#define BAUDRATE 115200  
#define SET_SPBRG_DATA  (((unsigned int)((_XTAL_FREQ/16)/BAUDRATE))-1)
#define SET_SPBRG_DATA1 (((unsigned int)((_XTAL_FREQ/4)/BAUDRATE))-1)    
extern void USART_INIT(void);
extern void putch(uint8_t byte);
extern uint8_t getch(void);
#define rxLength 30
typedef struct {
    uint8_t length;
    uint8_t rxBuf[30];
    bool rxCompleted;
}_usart;    
extern _usart usart;

#define rxBuffer_length 30
typedef struct{
    uint8_t ch;
    uint8_t Buffer[rxBuffer_length];
    uint8_t index;
    uint8_t Completed;
}_rx;
extern _rx rx;

//************************************************//
//Timer0 8bits timer
//************************************************//
#define T0_UP 1
#define T0_STOP 0
typedef struct{
    bool up;
    uint16_t cnt;
}_tm0;    
extern _tm0 tm0;

//************************************************//
//Timer1
//************************************************//
#define T1_UP 1
#define T1_STOP 0
typedef struct{
    bool up;
    uint16_t cnt;
}_tm;    
extern _tm tm1;

//************************************************//
//ADC
//************************************************//
#define ADC_Sampling_Num 10    
typedef struct{
    uint8_t Ch;
    uint16_t val;
    bool    Completed;
    uint16_t data[ADC_Sampling_Num+1];
    uint8_t index;
    uint16_t RMS;
    int32_t cal;
}_ADC;
extern _ADC ADC;

extern void Timer0_INIT(void);
extern void Timer1_INIT(void); 
extern void Timer2_INIT(void);
extern void Timer4_INIT(void);
extern void Timer6_INIT(void);
extern void Interrupt_START(void);
extern void ADC_INIT(void);
extern void CCP1_PWM_Init(void);
extern void CCP2_PWM_Init(void);
extern void CCP3_PWM_Init(void);
extern void CCP4_PWM_Init(void);
#ifdef	__cplusplus
}
#endif

#endif	/* MYLIB_H */


```
```Peripheral.c
#include <pic16f1827.h>

#include "Peripheral.h"

/*-----------------------------------------
 *USART
 *-----------------------------------------*/
_usart usart;
_rx rx;
void USART_INIT(void)
{
    uint8_t buf;
    unsigned int brg;
    //SPBRG value set
    brg = SET_SPBRG_DATA1;
    SP1BRGL =(unsigned char) brg;
    SP1BRGH =(unsigned char) (brg>>8); 
    //TX-------------------------------------
    TXREG=0x00;
    //TXSTA SYNC:1 BRGH:1 TXEN:1 TX9:0
    buf =TXSTA & 0x83;
    TXSTA = buf | 0x24;
    //RX-------------------------------------
    //RCSTA  SPEN:1 RX9:0 CREN:1
    buf =RCSTA & 0x2F;
    RCSTA =buf | 0x90;
    //BAUR RATE CONTROL REGISTER
    BAUDCON = 0x08;
    //if interrupt is desired, TXIE set(PIE1)
    PIE1bits.TXIE=0;//disable
    //if interrupts are desired, RCIE set(PIE1)
    PIE1bits.RCIE=1;//enable
    
    usart.length=0;
    usart.rxCompleted=false;
}
void putch(uint8_t byte)
{
    while(!PIR1bits.TXIF)continue;
    TXREG=byte;
}

uint8_t getch(void)
{
    while(!PIR1bits.RCIF){};
    return RCREG;
}



/*---------------------------------------------------
 Timer0     8bits　Timer　
 ---------------------------------------------------*/
_tm0 tm0;
void Timer0_INIT(void)
{
    OPTION_REGbits.TMR0CS = 0;  //ClockSource:Fosc/4
    OPTION_REGbits.PSA = 0;     //assingned to the Timer0
    OPTION_REGbits.PS = 0b111;  //1:256
    TMR0=0x63;  //Fosc:32Mhz interval time 10ms
    INTCONbits.T0IE = 1;
    tm0.cnt=0;
}


/*---------------------------------------------------
 Timer1
 ---------------------------------------------------*/
 _tm tm1;
void Timer1_INIT(void)
{
    TMR1L=0x0B;//16MHz 1ms PSC:1:8
    TMR1H=0xFE;
    T1CON=0x31;    
    T1GCON=0x00;
    PIE1bits.TMR1IE=1;
    tm1.up=T0_STOP;
    tm1.cnt=0x0000;
}

/*-------------------------------------------
Timer2
--------------------------------------------*/
void Timer2_INIT(void)
{
    T2CONbits.T2OUTPS=0b0000;//post sc 1:16
    T2CONbits.T2CKPS=0b11;//PSC 1:16
    T2CONbits.TMR2ON=1;
    PR2=0xFA;//1ms matching.
    TMR2=0;
    PIR1bits.TMR2IF=0;
    PIE1bits.TMR2IE=1;
}

/*---------------------------------------------------
 Timer4
 ---------------------------------------------------*/
void Timer4_INIT(void)
{
    T4CONbits.T4OUTPS=0b1111;//1:16 Postscaler
    TMR4=0;
    T4CONbits.T4CKPS=0b01;//prescle1:4
    PR4=0x4B;
    PIE3bits.TMR4IE=1;
    PIR3bits.TMR4IF=0;
    T4CONbits.TMR4ON=1;
}

/*---------------------------------------------------
 Timer6
 ---------------------------------------------------*/
void Timer6_INIT(void)
{
    T6CONbits.T6OUTPS=0b0000;//1:16 Postscaler
    T6CONbits.T6CKPS=0b11;//prescle1:16
    T6CONbits.TMR6ON=1;
    PR6=0xFA;
    TMR6=0;
    PIR3bits.TMR6IF=0;
    PIE3bits.TMR6IE=1;
}
//interrupt start
void Interrupt_START(void)
{
    INTCONbits.PEIE=1;
    INTCONbits.GIE=1;
}
/*---------------------------------------------------
 AD converter
 -------------------------------------------------------*/
_ADC ADC;
void ADC_INIT(void)
{
    uint8_t buf;
    
    //1.Configure PortA
    buf=TRISA;
    TRISA=buf|0x01;
    ANSELA|=0x01;
  
    //2.Configure the ADC module
    ADCON1bits.ADFM=1;      //Right justified.
    ADCON1bits.ADCS=0b101;  //FOSC/16  Select ADC conversion clock
    ADCON1bits.ADNREF=0;    //Vref-:AVss Configure voltage referrence 
    ADCON1bits.ADPREF=0b00; //Vref+ is connected to Vdd.
    ADCON0bits.CHS=0x00;    //RA0:Select ADC input channel
    
    //Turn on ADC module
    ADCON0bits.ADON=1;
    PIR1bits.ADIF=0;
    PIE1bits.ADIE=1;
    
    //ADC struct data initialize
    ADC.index=0;
    ADC.cal=0;
    ADC.Completed=false;
    
  
}

/*----------------------------------------------*/
//PWM
/*-----------------------------------------------*/

//RB0
void CCP1_PWM_Init(void)
{
    CCP1CONbits.CCP1M=0b1100;//PWMmode
    CCPTMRSbits.C1TSEL0=0b00;//Timer2 in PWM mode
    CCPR1L=0x00;
    TRISB0=0;
    APFCON0bits.CCP1SEL=1;//RB0
}

//RA7
void CCP2_PWM_Init(void)
{
    CCP2CONbits.CCP2M=0b1100;//PWMmode
    CCPTMRSbits.C2TSEL0=0b00;//Timer2 in PWM mode
    CCPR2L=0x00;
    TRISA7=0;
    APFCON0bits.CCP2SEL=1;//RA7
}

//RA3
void CCP3_PWM_Init(void)
{
    CCP3CONbits.CCP3M=0b1100;//PWMmode
    CCPTMRSbits.C3TSEL0=0b00;//Timer2in PWM mode
    CCPR3L=0x00;
    TRISA3=0;
}

//RA4
void CCP4_PWM_Init(void)
{
    CCP4CONbits.CCP4M=0b1100;//PWMmode
    CCPTMRSbits.C4TSEL0=0b00;//Timer2in PWM mode
    CCPR4L=0x00;
    TRISA4=0;
}

```
```famicon.h
#ifndef FAMICON_H
#define	FAMICON_H

#ifdef	__cplusplus
extern "C" {
#endif

#include <xc.h>
#include "Peripheral.h"    
    
//PS:オレンジ
//CLK:黄色
//DATA1:赤    
#define PS PORTAbits.RA1
#define CLK PORTAbits.RA3
#define DATA1 PORTAbits.RA2

extern uint16_t famiconButtonState;
extern  void famiconInit(void);    
extern  uint16_t getButton(void);
    
   
#ifdef	__cplusplus
}
#endif

#endif	/* FAMICON_H */

```
```famicon.c
#include "famicon.h"

uint16_t famiconButtonState;
///@brief コントローラーの初期化
void famiconInit(void)
{
    TRISAbits.TRISA2=1;//DATA1線
}

///@brief ボタン押下状況取得関数
///return ボタン押下16ビットデータ
uint16_t getButton(void)
{
    uint16_t w_val;
    uint8_t cnt;
    w_val=0x0000;
        cnt=0;
        
        //最初の1ビット
        PS=1;
        CLK=1;
        __delay_us(10);
        PS=0;
        CLK=0;
        __delay_us(10);
        
        w_val|=DATA1;
        w_val<<=1;
        cnt++;
        //残り15ビットの取得
        do{
            CLK=1;
            __delay_us(10);
            CLK=0;
           // __delay_us(5);
            w_val|=DATA1;
            if(cnt!=15)
            {
                w_val<<=1;
            }
            cnt++;
        }while(cnt!=16);
        //受信完了    
        w_val&=0xFFF0;//ボタンデータのみを、抽出
        /*if(w_val!=0xFFF0)    
        {
            if((w_val&0x8000)==0x0)
            {
                printf("B ");
            }
            
            if((w_val&0x4000)==0x0)
            {
                printf("Y ");
            }
            
            if((w_val&0x2000)==0x0)
            {
                printf("SELECT ");
            }
            
            if((w_val&0x1000)==0x0)
            {
                printf("START ");
            }
            
            if((w_val&0x0800)==0x0)
            {
                printf("UP ");             
            }
                        
            if((w_val&0x0400)==0x0)
            {
                printf("DOWN ");
            }
            
            if((w_val&0x0200)==0x0)
            {
                printf("LEFT ");
            }
            
            if((w_val&0x0100)==0x0)
            {
                printf("RIGHT ");
            }
            
            if((w_val&0x0080)==0x0)
            {
                printf("A ");
            }
            
            if((w_val&0x0040)==0x0)
            {
                printf("X ");
            }
            
            if((w_val&0x0020)==0x0)
            {
                printf("L ");
            }
            
            if((w_val&0x0010)==0x0)
            {
                printf("R ");
            }
            printf("%04x\r",w_val);
        }*/
        return w_val;
}

```