Arduino步進馬達控制The Stepper Motors Controller Practices by Arduino Technology

本書針對目前學習上的盲點，希望透過現有產品的產品解析，透過產品簡單的拆解，以逆向工程的手法，將目前已有產品拆解之後，將核心控制系統之軟硬體，透過簡單易學的Arduino單晶片與C語言，重新設計出原有產品之核心控制系統，進而改進、加強、升級其控制方法。如此一來，因為學子們已經對原有產品有深入了解，在進行『重製核心控制系統』過程之中，可以很有把握的了解自己正在進行什麼，而非針對許多邏輯化的需求進行開發。
本書以市面常見的步進馬達為主要開發標的，我們身邊不乏許多的東西，只要能動的產品，都需要馬達來當作動力來源。以『步進馬達控制』為實驗主體，透過小型步進馬達控制到使用驅動模組來使用步進馬達，來進行本書的內容，相信整個研發過程會更加了解。

曹永忠 (Yung-Chung Tsao) ，國立中央大學資訊管理學系博士，目前在國立暨南國際大學電機工程學系與國立高雄科技大學商務資訊應用系兼任助理教授與自由作家，專注於軟體工程、軟體開發與設計、物件導向程式設計、物聯網系統開發、Arduino開發、嵌入式系統開發。長期投入資訊系統設計與開發、企業應用系統開發、軟體工程、物聯網系統開發、軟硬體技術整合等領域，並持續發表作品及相關專業著作。
Email:prgbruce@gmail.com
Line ID：dr.brucetsao WeChat：dr_brucetsao
作者網站：https://www.cs.pu.edu.tw/～yctsao/myprofile.php
臉書社群(Arduino.Taiwan)：https://www.facebook.com/groups/Arduino.Taiwan/
Github網站：https://github.com/brucetsao/
原始碼網址：https://github.com/brucetsao/ESP_Bulb
Youtube：https://www.youtube.com/channel/UCcYG2yY_u0m1aotcA4hrRgQ

許智誠（Chih-Cheng Hsu）
美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)資訊工程系博士，曾任職於美國IBM等軟體公司多年，現任教於中央大學資訊管理學系專任副教授，主要研究為軟體工程、設計流程與自動化、數位教學、雲端裝置、多層式網頁系統、系統整合、金融資料探勘、Python建置(金融)資料探勘系統。
Email: khsu@mgt.ncu.edu.tw
作者網頁：http://www.mgt.ncu.edu.tw/～khsu/

蔡英德 (Yin-Te Tsai)，國立清華大學資訊科學博士，目前是靜宜大學資訊傳播工程學系教授，靜宜大學資訊學院院長及靜宜大學人工智慧創新應用研發中心主任。曾擔任台灣資訊傳播學會理事長，台灣國際計算器程式競賽暨檢定學會理事，台灣演算法與計算理論學會理事、監事。主要研究為演算法設計與分析、生物資訊、軟體開發、智慧計算與應用。
Email:yttsai@pu.edu.tw
作者網頁：http://www.csce.pu.edu.tw/people/bio.php?PID=6#personal_writing

記得自己在大學資訊工程系修習電子電路實驗的時候，自己對於設計與製作電路板是一點興趣也沒有，然後又沒有天分，所以那是苦不堪言的一堂課，還好當年有我同組的好同學，努力的照顧我，命令我做這做那，我不會的他就自己做，如此讓我解決了資訊工程學系課程中，我最擅長的課。
當時資訊工程學系對於設計電子電路課程，大多數都是專攻軟體的學生去修習時，系上的用意應該是要大家軟硬兼修，尤其是在台灣這個大部分是硬體為主的產業環境，但是對於一個軟體設計，但是缺乏硬體專業訓練，或是對於眾多機械機構與機電整合原理不太有概念的人，在理解現代的許多機電整合設計時，學習上都會有很多的困擾與障礙，因為專精於軟體設計的人，不一定能很容易就懂機電控制設計與機電整合。懂得機電控制的人，也不一定知道軟體該如何運作，不同的機電控制或是軟體開發常常都會有不同的解決方法。
除非您很有各方面的天賦，或是在學校巧遇名師教導，否則通常不太容易能在機電控制與機電整合這方面自我學習，進而成為專業人員。
而自從有了Arduino這個平台後，上述的困擾就大部分迎刃而解了，因為Arduino這個平台讓你可以以不變應萬變，用一致性的平台，來做很多機電控制、機電整合學習，進而將軟體開發整合到機構設計之中，在這個機械、電子、電機、資訊、工程等整合領域，不失為一個很大的福音，尤其在創意掛帥的年代，能夠自己創新想法，從original idea到機電控制與整合給予完整的設計，自己就能夠更容易完全了解與掌握核心技術與產業技術，整個開發過程必定可以提供思維上與實務上更多的收穫。
Arduino平台引進台灣自今，雖然越來越多的書籍出版，但是透過逆向工程手法來解析原有產品思維，進而完成產品開發的書籍仍然鮮見，尤其是能夠從頭到尾，利用範例與理論解釋並重，完完整整的解說如何用Arduino設計出好用的機電控制與軟體整合相關技術範例，如此的書籍更是付之闕如。永忠、英德兄與敝人計畫撰寫知識速成系列，就是基於這樣對市場需要的觀察，開發出這樣的書籍。所以希望所有的讀者能夠享受與珍惜這個完整的學習經驗，由利用Arduino來練習步進馬達的控制，進而學習到更多的控制方法，是本書最大的希望。
另外本書的撰寫方式會讓您體會到許多更複雜的機電控制、機電整合跟軟體工程的整合其實都可以跟隨本書的寫作與理解流程，能讓讀者由淺入深，達到真正宛如愛迪生當年透過自修而發明許多有用之物的些許情境。這就是我們作者對這本書的深切期許。

許智誠 於中壢雙連坡中央大學

自序
自序
目 錄
知識速成系列
Arduino的開始
Arduino 起源
Arduino特色
Arduino硬體-Duemilanove
Arduino硬體-UNO
Arduino硬體-Mega 2560
程式設計
區塊式結構 (Block Structure) 的程式語言
註解
變數
型態轉換
邏輯控制
算術運算
輸入輸出腳位設定
時間函式
數學函式
亂數函式
通訊函式
章節小結
馬達
馬達介紹
控制馬達介紹
L298N DC馬達驅動板
章節小結
Arduino時鐘功能
步進馬達
步進馬達
步進馬達介紹
步進馬達相數介紹
步進馬達動作介紹
簡單控制步進馬達介紹
ULN2003 步進馬達驅動板
使用時序圖方式驅動步進馬達
使用Stepper函式庫驅動步進馬達
Stepper函式
章節小結
Arduino時鐘功能
極限偵測
極限開關
加入極限開關偵測之馬達行進控制
章節小結
光遮斷器
光遮斷器(Photointerrupter)
光遮斷器(Photointerrupter)使用方法
章節小結
Playstation 搖桿連接
Play Station® 歷史沿革
Play Station 控制器介紹
如何連結PS搖桿(PSX 函數)
PSX 函數說明
如何連結PS搖桿(PS2X 函數)
章節小結
8051步進馬達模組
步進馬達模組介紹
章節小結
使用步進馬達驅動器驅動馬達
步進馬達驅動器
使用訊號產生器驅動步進馬達
使用Arduino輸出脈波控制步進馬達
使用AccelStepper函式庫驅動步進馬達
AccelStepper函式
產生馬達控制物件
設定步進馬達基本環境
步進馬達基本控制
章節小結
整合列表機
列表機動起來
加入極限開關偵測之列表機控制
零點定位之列表機控制
列表機進紙控制
章節小結
讓列表機動起來
量測行進速度
使用者使用PS2搖桿輸入控制命令
讓我們來操控列表機
章節小結
本書總結
附錄
Stepper 函式庫
Motor Shield 函式庫
AccelStepper 函式庫
AccelStepper Class Member List
PSX 函式庫
PS2X 函式庫
SONY PLAYSTATION CONTROLLER INFORMATION
8051步進馬達可程式驅動控制器
8051步進馬達控制器線路圖
Tb6560 stepping motor driver V20資料
東芝TB6560AHQ 晶片資料
L298N 電路圖
參考文獻