模組介紹 : faya直流馬達模組

學習目標 : 認識faya直流馬達模組的功能及使用方式
學習時間 : 40min
示範模組 : (1) fayaduino UNO
                 (2) faya 電源底板
                 (3) faya 觸控開關模組
                 (4) faya 直流馬達模組
工具 : (1) 樂高積木底板 (相容)

====================功能介紹====================
控制faya直流馬達模組的方式是非常容易的，在他的面板上可以看到兩個輸入埠，SIG和DIR:

• 當SIG埠收到HIGH訊號時，馬達旋轉，旋轉方向由DIR埠決定
• 當DIR埠收到HIGH訊號時，馬達逆時針轉
• 當DIR收到LOW訊號時，馬達順時針轉

因此控制此模組的順序是(1)透過DIR埠告知馬達旋轉方向 (2)透過SIG埠告知馬達可以啟動了

====================原理知識====================
以下解釋提供給有需要知道背後原理的人:
直流馬達的控制是很單純的，只有兩條控制線，一接正一接負，在足夠的電流下，就能運轉，反接的話就會逆轉。為了讓使用者能夠透過軟體控制正逆轉，而不需要手動改變接線，faya直流馬達模組加入了一點小電路來完成此功能，其中兩顆IC功能如下:

L293D : 驅動IC，用來提供足夠的電流驅動此馬達
74HC00 : NAND邏輯閘，透過邏輯閘運算，讓SIG和DIR的邏輯狀態能夠個產生需要的訊號
(SIG決定馬達是否運轉 ; DIG控制運轉方向)

模組的電路圖如下，有興趣的人可以把 00, 01, 10, 11帶入SIG和DIR看輸出結果!

===================範例實作(1)===================
了解模組功能(原理)後，我們用以下範例來展示模組的功能:

目標:
(1)當手指頭按著faya觸控開關時，直流馬達風扇開始吹風

(2)當手指頭離開faya觸控開關時，直流馬達風扇停止吹風

接線:
(1) 電源線連接
     如下圖所示，連接的說明請看這篇文章 或簡易版

(2) 訊號線連接
      Arduino_A0  ===>  觸控開關_OUT
      Arduino_12  ===>   直流馬達_DIR
      Arduino_13  ===>   直流馬達_SIG

範例程式:

備註:- 觸控開關使用範例請參考模組介紹:faya觸控開關模組
- 第16行的 [digitalWrite(12, HIGH); // 設定馬達旋轉方向為逆時針方向]
  
  為了讓葉片向前吹出風來，馬達旋轉的方向(正/逆轉)須配合葉片的結構:

黃色葉片 : 左低右高 - 逆時針轉動時，葉片才會壓出向前吹出的風
紅色葉片 : 左高右低 - 順時針轉動時，葉片才會壓出向前吹出的風

範例結果:

===================範例實作(2)===================
這邊特別加一個小練習，讓剛進入程式控制領域的使用者，學習一點程式技巧
由於這個範例所使用的開關非自鎖式的，因此當手一離開按鈕，風扇就關閉了，我們可以透過一些程式技巧解決這個問題!

目標:
(1)當手指第一次按faya觸控開關時，風扇啟動，手指離開時，維持啟動狀態
(2)當手指再一次按faya觸控開關匙，風扇停止

接線:
同範例實作(1)

範例程式:

	// 2017/4/18
	// Faya-Nugget 範例程式 (DCMotor_2.ino)
	// 單元: 模組介紹-faya直流馬達模組
	// 網址: http://fayalab.blogspot.com/2017/04/faya_14.html
	// 目標: (1)當手指第一次按faya觸控開關時，風扇啟動，手指離開時，維持啟動狀態
	// (2)當手指再一次按faya觸控開關匙，風扇停止
	// 接線: Arduino ==> faya模組
	// A0 ==> OUT (觸控開關)
	// 12 ==> DIR (直流馬達)
	// 13 ==> SIG (直流馬達)
	boolean touch_flag = false;
	void setup() {
	// put your setup code here, to run once:
	pinMode(12, OUTPUT); // 設定D12為輸出腳位，控制馬達旋轉方向
	pinMode(13, OUTPUT); // 設定D13為輸出腳位，控制馬達旋轉與否
	pinMode(A0, INPUT); // 設定A0為輸入腳位，接收觸控開關的狀態
	digitalWrite(12, HIGH); // 設定馬達旋轉方向為逆時針方向
	}
	void loop() {
	if (digitalRead(A0) == HIGH) //當偵測到觸控開關為HIGH時
	{
	delay(300); //300毫秒的時間讓手指離開按鈕
	touch_flag = !touch_flag; //改變按鈕旗標狀態
	}
	else
	{
	touch_flag = touch_flag;
	}
	if (touch_flag == true) //當touch_flag為true時
	{
	digitalWrite(13,HIGH); //開始旋轉
	}
	else
	{
	digitalWrite(13, LOW); //否則停止旋轉
	}
	}

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備註:- 我們在L12行新增了一個布林(boolean)資料型態的旗標: touch_flag，用來記錄最後一次按鈕狀態，touch_flag初始值為false，表示還沒有被按過。
- L23~L31中判斷當按到觸控開關時，touch_flag改變上一次的狀態，因此第1次按觸控該關，touch_flag 有由false->true，第2次按開關，touch_flag由true->false，依次類推，手離開觸控該關時，touch_flag不會有變化。
- L25的300毫秒延遲，讓手指頭在這段時間移開觸控開關，如果沒有這行程式碼的話，風扇會在手指按觸控開關時，瞬間又開又關，大家可以把這行刪掉看看結果。
- L33~L40程式和範例實作(1)相同，但判斷的依據改成touch_flag

範例結果:

討論:這個程式還有些小地方需要修改，當手指頭一直放在觸控按鈕上時，會有什麼結果? 大家不妨動動腦，我們往後的文章在繼續討論如何精進這個小範例!

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