步进电机原理及驱动
步进电机的驱动
stm32为例，使用ULN2003，TB6600电机驱动板，介绍步进电机的常用驱动方式。
步进电机
我使用的是一个教学用的小步进电机，驱动电压只有5V，所有的步进电机驱动原理都是类似的，电机详情如图
产品参数
| 直径 | 28mm |
|---|---|
| 电压 | 5V |
| 步进角度 | 1/64 |
该模块为5线4相步进电机，可以使用普通的uln2003芯片驱动。
- 驱动要求：能够提供较快的电流上升和下降速度，使电流波形经量接近矩形。提供具有戒指期间释放电流流通的贿赂，以前降低绕组两端的反电动势，加快电流衰减。具有较高的功率及效率，步进电机的转速与脉冲信号的频率姐可以对单机进行调速。
内部结构图
四拍驱动方式
在四线驱动方式中，每次仅有一个线圈通电，对磁铁具有吸引作用，从而使电机进行转动，每次转动一个相位。改变脉冲方向，才可以正常运转。
八拍驱动方式
再八相驱动方式中，实现了更精细的角度控制，适用于高精度场合。
ULN2003
步进电机要加驱动才可以正常运转，其需要较大的驱动电流，单片机的引脚无法输出电流无法满足其需求，故需要ULN2003驱动芯片来驱动电机。
接线方式如图：
程序设计
step_motor.h
#ifndef __STEP_MOTOR_H
#define __STEP_MOTOR_H
#include "sys.h"
#include "delay.h"
extern u8 STEP; //定义单步计数 全局变量
#define STEP_MOTOR_PORT GPIOB //定义IO接口所在组
#define STEP_MOTOR_A GPIO_Pin_3 //定义IO接口
#define STEP_MOTOR_B GPIO_Pin_4 //定义IO接口
#define STEP_MOTOR_C GPIO_Pin_8 //定义IO接口
#define STEP_MOTOR_D GPIO_Pin_9 //定义IO接口
void STEP_MOTOR_Init(void);//初始化
void STEP_MOTOR_OFF (void);//断电状态
void STEP_MOTOR_8A (u8 a,u16 speed);
void STEP_MOTOR_NUM (u8 RL,u16 num,u8 speed);//电机按步数运行
void STEP_MOTOR_LOOP (u8 RL,u8 LOOP,u8 speed);//电机按圈数运行
#endif
这里使用了GPIOB的几个IO口作为电机的驱动接口，当然你可以根据自己的需要修改。要特殊说明的是断电状态函数是由于步进电机在停止转动时，如果线圈还在通电，会照成电机发热甚至损坏，故在每次转动后都要将电机处于断电状态。来保护电机。
step_motor.c
#include "step_motor.h"
u8 STEP;
void STEP_MOTOR_Init(void){ //接口初始化
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE); //APB2外设GPIO时钟使能
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);//启动AFIO重映射功能时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = STEP_MOTOR_A | STEP_MOTOR_B | STEP_MOTOR_C | STEP_MOTOR_D; //选择端口
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //选择IO接口工作方式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置IO接口速度（2/10/50MHz）
GPIO_Init(STEP_MOTOR_PORT, &GPIO_InitStructure);
//必须将禁用JTAG功能才能做GPIO使用
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_Disable, ENABLE);// 改变指定管脚的映射,完全禁用JTAG+SW-DP
STEP_MOTOR_OFF(); //初始状态是断电状态
}
void STEP_MOTOR_OFF (void){//电机断电
GPIO_ResetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_A | STEP_MOTOR_B | STEP_MOTOR_C | STEP_MOTOR_D);//各接口置0
}
void STEP_MOTOR_8A (u8 a,u16 speed){//电机单步8拍
switch (a){
case 0:
GPIO_ResetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_B | STEP_MOTOR_C | STEP_MOTOR_D);//0
GPIO_SetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_A);//1
break;
case 1:
GPIO_ResetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_C | STEP_MOTOR_D);//0
GPIO_SetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_A | STEP_MOTOR_B);//1
break;
case 2:
GPIO_ResetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_A | STEP_MOTOR_C | STEP_MOTOR_D);//0
GPIO_SetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_B);//1
break;
case 3:
GPIO_ResetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_A | STEP_MOTOR_D);//0
GPIO_SetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_B | STEP_MOTOR_C);//1
break;
case 4:
GPIO_ResetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_A | STEP_MOTOR_B | STEP_MOTOR_D);//0
GPIO_SetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_C);//1
break;
case 5:
GPIO_ResetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_A | STEP_MOTOR_B);//0
GPIO_SetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_C | STEP_MOTOR_D);//1
break;
case 6:
GPIO_ResetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_A | STEP_MOTOR_B | STEP_MOTOR_C);//0
GPIO_SetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_D);//1
break;
case 7:
GPIO_ResetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_B | STEP_MOTOR_C);//0
GPIO_SetBits(STEP_MOTOR_PORT,STEP_MOTOR_A | STEP_MOTOR_D);//1
break;
default:
break;
}
delay_ms(speed); //延时
STEP_MOTOR_OFF(); //进入断电状态，防电机过热
}
void STEP_MOTOR_NUM (u8 RL,u16 num,u8 speed){//电机按步数运行
u16 i;
for(i=0;i7)STEP=0;
}else{
if(STEP==0)STEP=8;
STEP--;
}
STEP_MOTOR_8A(STEP,speed);
}
}
void STEP_MOTOR_LOOP (u8 RL,u8 LOOP,u8 speed){//电机按圈数运行
STEP_MOTOR_NUM(RL,LOOP*4076,speed);
}
该驱动方式采用的是八拍的驱动方式，根据所在的拍数决定引脚的电平变化，电机按步数运行则是每步执行一个节拍，根据节拍的顺序07或70来对电机进行转动方向的控制，用每个节拍的间隔时间来对电机的转动速度进行控制，间隔越短电机速度越快，扭矩也就越小。
按圈数运行，这里值得说明的是，步进电机每旋转一个完整的周期（8拍）并使是转轴旋转了一圈，电机内部是由减速齿轮的，所以一个周期并不是一圈，这之间有一个转换关系，不同的电机比例系数不同，这里也可以通过调节系数，来对电机进行旋转角度的控制。