Arduino驱动CNC绘图机：从零开始制作绘图机的完整指南

组件与物料清单

组件	数量	备注
Arduino Nano R3	1	核心控制板
德州仪器 L293D 双H桥电机驱动	1	驱动两个步进电机
SG90 微型舵机	1	控制画笔升降
DVD-ROM 步进电机	2	从废旧光驱拆解获得，用于X/Y轴
JLCPCB 定制PCB	1	集成电路板，简化焊接

所需工具与设备

激光切割机（用于切割MDF木板结构件）
3D打印机（打印画笔夹持器）

软件与在线服务

Arduino IDE - 固件编写上传
Inkscape - 矢量图转G-code
Processing 3 - 发送G-code至机器
EasyEDA - PCB设计

项目简介

大家好！希望你们已经看过我之前的教程《如何制作Arduino训练平台》，准备好迎接新的挑战了。本教程将手把手教你制作一台低成本CNC绘图机，也称为Arduino CNC绘图机或绘图仪。

网上虽然有很多CNC绘图机教程，但信息往往不全，导致制作困难。因此我决定编写这份详细指南，涵盖从硬件选型、电路设计、机械组装到软件调试的完整流程。得益于JLCPCB定制PCB，整机外观更专业，组装也更简单。整个项目仅耗时5天：3天采购零件与硬件组装，2天编写代码与调试。

你将学到什么

根据功能需求选择合适的硬件组件
绘制电路原理图连接所有元件
完成机械与电子部分的组装
机器平衡调整与校准
系统操作与调试

步骤1：什么是绘图机？

CNC（计算机数字控制）是指通过计算机程序控制执行机构运动的机器。大多数CNC机器基于步进电机，每个轴对应一个步进电机。我们制作的是双轴绘图机：X轴和Y轴各由一个步进电机驱动，移动工作台在二维平面上运动；第三个执行机构是舵机，控制画笔的升降（Z轴动作）。

步骤2：步进电机——核心执行器

步进电机将完整旋转分割为等角度步进，无需位置反馈即可精确定位（开环控制）。本项目步进电机来源于废旧DVD光驱，每个光驱含一个步进电机及滑轨组件，两个光驱约$2即可获得。

拆解光驱取出步进电机及滑轨：

识别步进电机线圈

每个步进电机有两个线圈，用万用表测量引脚间电阻，每组线圈电阻约10Ω：

确认线圈后焊接导线：

步骤3：电路原理图

Arduino Nano作为主控，通过两个L293D H桥驱动器分别控制X/Y轴步进电机，舵机直接由Arduino PWM引脚驱动。原理图展示了完整连接方式，可根据实际引脚分配调整：

步骤4：PCB制作（由JLCPCB制造）

关于JLCPCB

JLCPCB（深圳嘉立创）是中国最大的PCB原型制造商，拥有10年以上经验，日单量8000+，年产能20万平方米。下单流程简单：上传Gerber文件，设置板厚、颜色、数量，仅需$2即可在5天内收到高质量PCB。

电子设计与下单

将原理图转为PCB设计，通过JLCPCB下单：

步骤5：机械结构设计

使用SolidWorks设计三个结构件（DXF格式），由FabLab Tunisia激光切割5mm MDF板制作。画笔夹持器采用3D打印制作。所有设计文件可在文末链接下载。

步骤6：物料清单汇总

JLCPCB定制PCB
Arduino Nano
2× L293D H桥驱动芯片
2× DIP-16 IC座 + 1× DIP IC座
排针/排母与螺丝端子
SG90舵机
2个DVD光驱（拆解步进电机用）
3D打印件、激光切割件、组装螺丝
画笔（JLCPCB赠送或普通笔）

步骤7：电子组装与测试

PCB顶层丝印标明每个元件位置，按图焊接即可避免错误：

测试步进电机

组装完成后，将X轴步进电机固定并接线，上传测试代码验证：

/************************************************************************************************************************************************************************ 
 * - Author : BELKHIR Mohamed 
 * - Profession : Electrical Engineer, MEGA DAS owner 
 * - License : BSD 2-Clause License 
 * - Date : 20/04/2017 
 ***********************************************************************************************************************************************************************/
#include <Stepper.h>
const int stepPerRotation = 20; // DVD光驱标准步数
Stepper myStepperX(stepPerRotation, 8, 9, 10, 11);

void setup() {
  myStepperX.setSpeed(100);
  myStepperX.step(100);
  delay(1000);
  myStepperX.step(-100);
  delay(1000);
}
void loop() {}

电机正反转正常，硬件基础验证通过。