STM32在定时器中驱动28BYJ-48步进电机-电源网星球号

问题由来

在综合实例利用ZigBee模块实现智能家居的远程语音控制中，用到了步进电机，有的网友问我，应该买一个什么样的步进电机呢？

其实底板上的L298N电路是一个步进电机驱动的通用电路，不一定要买跟我一模一样的步进电机。

我们随便选择一个步进电机都是可以的，为了控制方便，我们这里选择一个常见的5V的步进电机：28BYJ-48。

内部拆解图：

正是因为内部有这么多齿轮，所以此步进电机为一个减速电机。

解决问题

28BYJ-48步进电机与L298N驱动芯片的接法
改进综合实例中步进电机的驱动方式

开发环境与工具

Keil 5
主芯片为STM32F103RET6
电路使用的是202008综合实例的底板
下载工具为JLINK
PC为Win10
步进电机的型号为：28BYJ-48

主要技术参数

步进电机28BYJ-48为5线4相八拍电机，额定电压为5V，还有6V、12V、24V的。

其中：

28：步进电机的直径为28mm

48：表示四相八拍

电机的减速比：1/64

步距角：5.625°/64=0.08789度（因为减速比是1/64）

所以对于此步进电机，4096个脉冲转一圈（64×64）。

驱动方法

此步进电机一共有5根线，红色是公共端，接5V电源，4橙（A），3黄（B），2粉（C），1蓝（D）。

步进电机要想转动，必须加驱动，步进电机的驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止。

加上适当的脉冲信号，步进电机就会以一定的角度转动，转动的速度和脉冲的频率成正比。

八拍步进电机控制时序为：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A ... ，一拍转一个步距角，如此反复。

对应各个线的高低电平如下所示：

由上我们可以定义旋转相序：

uchar code CCW[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09};   //逆时针旋转相序表
uchar code CW[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08};    //正时针旋转相序表

原理图

橙、黄、粉、蓝四根线分别与 StepMotor_OUT1、 StepMotor_OUT2、 StepMotor_OUT3、 StepMotor_OUT4 相连，通过改变StepMotor_IN1~StepMotor_IN4 引脚的高低电平，StepMotor_OUT1~StepMotor_OUT4 对应输出同向高低电平。

因为步进电机上为XH2.54-5P的胶壳插头，而底板是XH2.54-6P的胶壳直针座，所以我们要对其进行一下改造。

因为步进电机的红线需要连接5V，即VCC连接5V，L298N的VS也需要连接5V，所以我们要将板子上的JP8三个引脚短接到一起。

改造后的结果展示如下：

代码实现

定时器初始化

随便选择STM32的一个定时器即可，我们这里以定时器3为例：

//定时器3初始化
//arr：定时重装值
//psc:分频值
void TIM3_Init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{
 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
 
 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //开启TIM3时钟
 
 //定时器3配置，重载值、分频值、分频系数、计数模式
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc;
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
 
 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
 TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);  //允许定时更新中断
 
 //中断配置
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
 
 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能定时器3
}

main函数中，调用上面的函数对定时器进行初始化：

TIM3_Init(19,7199);       //2ms中断
TIM3_Set(0);             //定时器初始状态为关闭状态

定时器中断处理函数

定时器3每2ms执行一次中断服务函数，在中断服务函数中，改变L298N四个输入引脚的状态，完成步进电机的一拍，如果想要让28BYJ-48型步进电机旋转一圈，需要执行下面中断服务函数64*64次，即步进电机运转64*64拍。

//定时器3中断服务程序      
void TIM3_IRQHandler(void)
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)//是更新中断
    {        
        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update  );  //清除TIM3更新中断标志    
  
        nCurrentMotorStepCount++;
                
        if(nCurrentMotorStepCount <= MOTOR_STEP_COUNT)
        {
            SetMotor(PhaseCW[nCurrentMotorStepCount%8]);
            //SetMotor(PhaseCCW[nCurrentMotorStepCount%8]);           
        }
               
        if(nCurrentMotorStepCount >= MOTOR_STEP_COUNT)
        {
            TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);    //关闭TIM3
            
            L298N_12ENA = 0; //只有转的时候使能，否则持续供电，芯片和电机过热。
            L298N_34ENA = 0;
            nCurrentMotorStepCount = 0;
        }
    }     
}

当步进电机行进了预定拍数MOTOR_STEP_COUNT（改变此值可以控制步进电机的旋转角度）之后，关闭定时器，并将L298N芯片的两个使能引脚置为低电平，步进电机将停止运动。

步进电机行进一拍

每一拍中我们都需要改变一次L298N四个输出引脚的状态，即需要改变L298N的四个输入引脚状态，下面封装了一拍状态下，对与L298N芯片相连的STM32的四个引脚进行赋值的函数：

void SetMotor(unsigned char InputData)
{ 
    if(InputData&0x01)
    {
        GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);
    }
    else
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);
    }
 
    if(InputData&0x02)
    {
        GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_1);
    }
    else
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_1);
    }
 
    if(InputData&0x04)
    {
        GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_2);
    }
    else
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_2);
    }
 
    if(InputData&0x08)
    {
        GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
    }
    else
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
    }
}

使能步进电机启动

要想步进电机启动，我们只需要开启定时器，并将L298N芯片的两个使能引脚置为高电平，步进电机将开始运动。

TIM3_Set(1);
nCurrentMotorStepCount = 0;
L298N_12ENA = 1;
L298N_34ENA = 1;