讓步進電機動起來
步進電機特點：
它是通過輸入脈沖信號來進行控制的
電機的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定
電機的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定
步進電機主要用于一些有定位要求、進行精確控制的場合。特別適合要求運行平穩(wěn)、低噪音、響應(yīng)快、使用壽命長、高輸出扭矩的應(yīng)用場合。比如3D打印機、工業(yè)機器人等場景。
步進電機在工業(yè)機器人中的應(yīng)用
步進電機相關(guān)概念：
拍數(shù)
完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。步距角
控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉(zhuǎn)動的角度?，F(xiàn)在市場上常規(guī)的二、四相混合式步進電機基本步距角都是1.8°。
相關(guān)問題：
問題：有一步進電機參數(shù)，如下：
[電壓 12VDC
相數(shù) 4
減速比 1/64
步距角 1.8° /64
驅(qū)動方式 四相八拍 ]
請問： 步距角1.8°/64 ，后面的 “/64”表示什么意思？此步進電機轉(zhuǎn)一圈，要多少步？
答案：12VDC的步進電機，L298N的VS接12V直流電源。步進電機本身到電機軸之間是有一級齒輪減速的，64指減速比，即：電機本身的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)64圈，輸出的電機軸才轉(zhuǎn)1圈。步距角1.8° /64表示，每走動64拍，轉(zhuǎn)過角度為1.8度，轉(zhuǎn)一圈共需要(360/1.8)*64=12800拍(步)
若是新手，不知道怎么設(shè)計電機驅(qū)動電路，可以直接購買電機驅(qū)動模塊，市面上這種功能模塊非常多，比如L298N電機驅(qū)動模塊，只需要單片機6個IO外加一個電機供電電源即可驅(qū)動步進電機。
L298N主要參數(shù)說明
控制信號供電：直流5V；
電機供電：直流3V~46V（建議使用36V以下）
最大工作電流：2.5A
額定功率：25W
控制信號輸入電壓范圍：
低電平：-0.3V <= Vin <= 1.5V
高電平：2.3V <= Vin <= Vss
使能信號輸入電壓范圍：
低電平：-0.3V <= Vin <= 1.5V（控制信號無效）
高電平：2.3V <= Vin <= Vss（控制信號有效）
L298N芯片的輸入電壓有兩個:
如果步進電機為5VDC供電，那么VSS和VS可以短接到一起；
VSS和VS兩個電源要共地；
L298N使用的過程中，發(fā)熱較大，最好添加散熱片。VSS：邏輯電壓，提供邏輯器件的電源，允許4.5~7V，建議為5V。
VS：小于或等于46V，供給電機，和L298內(nèi)部輸出端的工作電源，根據(jù)電機的額定電壓來接。
如果想自己設(shè)計電路實現(xiàn)電機的驅(qū)動，可以參考如下電路。
L298N原理圖
應(yīng)用實例
驅(qū)動步進電機
驅(qū)動四線兩相電機，四個狀態(tài)為1、AB正電壓；2、A-B正電壓；3、A-B-正電壓；4、AB-正電壓。
程序中使能ENA和ENB之后，令StepMotor_OUT1~StepMotor_OUT4按四個狀態(tài)變化，時序控制如下圖所示，即可控制步進電機的方向：
實現(xiàn)代碼
1. 驅(qū)動步進電機的引腳初始化
void StepMotor_Init(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;ENABLE); //使能PB,PC端口時鐘= GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;= GPIO_Mode_Out_PP;= GPIO_Speed_50MHz;&GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6);GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_7);= GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;= GPIO_Mode_Out_PP;= GPIO_Speed_50MHz;&GPIO_InitStructure);L298D_1AA = 0;L298D_2AA = 0;L298D_3AA = 0;L298D_4AA = 0;L298D_12ENA = 0;L298D_34ENA = 0;}
2. 兩相電機驅(qū)動代碼，包括正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)
void TwoPhaseMotor(unsigned char nInputData ,unsigned char nDirection){== nDirection) //逆時針{switch(nInputData){case 1:{L298D_1AA = 0;L298D_2AA = 1;L298D_3AA = 0;L298D_4AA = 1;}break;case 2:{L298D_1AA = 0;L298D_2AA = 1;L298D_3AA = 1;L298D_4AA = 0;}break;case 3:{L298D_1AA = 1;L298D_2AA = 0;L298D_3AA = 1;L298D_4AA = 0;}break;case 4:{L298D_1AA = 1;L298D_2AA = 0;L298D_3AA = 0;L298D_4AA = 1;}break;}}else if(0 == nDirection) //順時針{switch(nInputData){case 1:{L298D_1AA = 1;L298D_2AA = 0;L298D_3AA = 0;L298D_4AA = 1;}break;case 2:{L298D_1AA = 1;L298D_2AA = 0;L298D_3AA = 1;L298D_4AA = 0;}break;case 3:{L298D_1AA = 0;L298D_2AA = 1;L298D_3AA = 1;L298D_4AA = 0;}break;case 4:{L298D_1AA = 0;L298D_2AA = 1;L298D_3AA = 0;L298D_4AA = 1;}break;}}}
上面函數(shù)調(diào)用一次，步進電機走一步，對上面函數(shù)進行封裝，既得到走任意步，可控制方向的函數(shù)：
void TwoPhaseMotorNCircle(int n,unsigned char direction){int i,j;L298D_12ENA = 1; //只有轉(zhuǎn)的時候使能，否則持續(xù)供電，芯片和電機過熱。L298D_34ENA = 1;for(i=0;i<n;i++){for(j=1;j<=4;j++){TwoPhaseMotor(j,direction);delay_ms(2);}}L298D_12ENA = 0;L298D_34ENA = 0;}
3. 主函數(shù)中調(diào)用
說明：
硬件實現(xiàn)中串口2與ESP8266模塊相連，使用cJSON解析收到的阿里云物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)包；
收到的{"PowerSwitch":1)，電機轉(zhuǎn)動，{"PowerSwitch":0}，電機停止；
收到電機轉(zhuǎn)動指令之后，此程序讓步進電機左轉(zhuǎn)N圈之后，再右轉(zhuǎn)N圈，如此反復，所以為了不影響程序?qū)ζ渌噶畹捻憫?yīng)，所以將控制步進電機轉(zhuǎn)動的步進代碼放到了定時器中執(zhí)行，主程序中，只控制ENA和ENB的使能開關(guān)
JSON字符串解析參考之前的網(wǎng)文：Keil環(huán)境下STM32工程加入cJSON
主函數(shù)代碼如下：
int main(void){//解析payload數(shù)據(jù)包使用cJSON *receive_json, *item_obj;u16 i;u16 uart2Len=0;u8 dtbuf[50]; //打印緩存器NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);USART2_RX_STA=0;memset(USART2_RX_BUF, 0, sizeof(USART2_RX_BUF));memset(dtbuf,'\0',50);//初始化//延時函數(shù)初始化delay_init();uart_init(115200); //串口1:Debug,初始化為115200uart2_init(115200);//定時器3,--步進電機使用TIM3_Int_Init(99,7199); //1ms中斷TIM3_Set(0);StepMotor_Init();printf("System Init OK \r\n");//主循環(huán)while(1){//ESP8266if(USART2_RX_STA&0x8000){uart2Len=USART2_RX_STA&0x3f;receive_json = cJSON_Parse(USART2_RX_BUF); //創(chuàng)建JSON解析對象，返回JSON格式是否正確if (!receive_json){printf("JSON格式錯誤:%s\r\n", cJSON_GetErrorPtr()); //輸出json格式錯誤信息}else{printf("JSON格式正確:\n%s\r\n",cJSON_Print(receive_json) );item_obj = receive_json->child; //獲取name鍵對應(yīng)的值的信息while(item_obj){char * string = item_obj->string;if(!strcmp(string,"PowerSwitch")){if(item_obj->valueint==1){L298D_12ENA = 1; //只有轉(zhuǎn)的時候使能，否則持續(xù)供電，芯片和電機過熱。L298D_34ENA = 1;TIM3_Set(1);nRotationCounting = 0;stuAliOSIoT.PowerSwitch = 1;printf("PowerSwitch:1\r\n");}else if(item_obj->valueint==0){//步進電機運動停止L298D_12ENA = 0;L298D_34ENA = 0;TIM3_Set(0);stuAliOSIoT.PowerSwitch = 0;printf("PowerSwitch:0\r\n");}}item_obj = item_obj->next;}cJSON_Delete(receive_json);}USART2_RX_STA=0;memset(USART2_RX_BUF, 0, sizeof(USART2_RX_BUF)); //清空數(shù)組}delay_ms(10);}}
定時器中代碼如下：
//定時器3中斷服務(wù)程序void TIM3_IRQHandler(void){if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)//是更新中斷{TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update ); //清除TIM3更新中斷標志nRotationCounting++;if(nRotationCounting > nSingleCycleDataPoints){if(nRotationDirection==0){nRotationDirection=1;}else if(nRotationDirection==1){nRotationDirection=0;}nRotationCounting=0;}if(stuAliOSIoT.PowerSwitch){if(nRotationDirection==0) //正轉(zhuǎn){TwoPhaseMotor(nRotationCounting%4+1,0); //順時針}else if(nRotationDirection==1) //反轉(zhuǎn){TwoPhaseMotor(nRotationCounting%4+1,1);}}//TIM_Cmd(TIM3, DISABLE); //關(guān)閉TIM3}}
實物圖
電源座用于提供外部VS供電；
喜歡請關(guān)注微信公眾號：程序員小哈
有啥想玩的模塊，留言給我，咱們一起玩
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