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[導讀]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動角度由輸入脈沖數決定電機的轉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、響應快、使用壽命長、高輸出扭矩的應用場合。比如3D

步進電機特點：

它是通過輸入脈沖信號來進行控制的
電機的總轉動角度由輸入脈沖數決定
電機的轉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、響應快、使用壽命長、高輸出扭矩的應用場合。比如3D打印機、工業(yè)機器人等場景。

步進電機在工業(yè)機器人中的應用

步進電機相關概念：

拍數
完成一個磁場周期性變化所需脈沖數或導電狀態(tài)用n表示，或指電機轉過一個齒距角所需脈沖數，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
控制系統每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉動的角度。現在市場上常規(guī)的二、四相混合式步進電機基本步距角都是1.8°。

L298N主要參數說明

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內部輸出端的工作電源，根據電機的額定電壓來接。

如果想自己設計電路實現電機的驅動，可以參考如下電路。

L298N原理圖

應用實例

驅動步進電機

驅動四線兩相電機，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：

實現代碼

1. 驅動步進電機的引腳初始化

void StepMotor_Init(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); //使能PB,PC端口時鐘  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6); GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_7);  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
 L298D_1AA = 0; L298D_2AA = 0; L298D_3AA = 0; L298D_4AA = 0; L298D_12ENA = 0; L298D_34ENA = 0;}

2. 兩相電機驅動代碼，包括正轉和反轉

void TwoPhaseMotor(unsigned char nInputData ,unsigned char nDirection){ if(1 == 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; } }}

上面函數調用一次，步進電機走一步，對上面函數進行封裝，既得到走任意步，可控制方向的函數：

void TwoPhaseMotorNCircle(int n,unsigned char direction){ int i,j;  L298D_12ENA = 1; //只有轉的時候使能，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. 主函數中調用

說明：

硬件實現中串口2與ESP8266模塊相連，使用cJSON解析收到的阿里云物聯網的數據包；
收到的{"PowerSwitch":1)，電機轉動，{"PowerSwitch":0}，電機停止；
收到電機轉動指令之后，此程序讓步進電機左轉N圈之后，再右轉N圈，如此反復，所以為了不影響程序對其他指令的響應，所以將控制步進電機轉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

JSON字符串解析參考之前的網文：Keil環(huán)境下STM32工程加入cJSON

主函數代碼如下：

int main(void){ //解析payload數據包使用 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 //延時函數初始化 delay_init();  uart_init(115200); //串口1:Debug,初始化為115200 uart2_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) { //ESP8266 if(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)); //清空數組 }  delay_ms(10); } }

定時器中代碼如下：

//定時器3中斷服務程序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 { TwoPhaseMotor(nRotationCounting%4+1,0); //順時針 } else if(nRotationDirection==1) //反轉 { TwoPhaseMotor(nRotationCounting%4+1,1); } }  //TIM_Cmd(TIM3, DISABLE); //關閉TIM3 }}