Arduino基础入门篇26—步进电机

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角），多用于雕刻机、3D打印机等需要精确控制的设备。本篇使用ULN2003驱动五线四相减速步进电机。

1. 步进电机介绍

• 步进电机每次能转动的最小角度叫做步距角。
• 每当步进电机接收到一个驱动信号后，步进电机将按照一定的方向转动一个固定的角度。
• 通过控制脉冲的个数来精确的控制步进电机的角位移量，通过控制脉冲的频率来控制电机转动的速度及加速度，从而达到调速的目的。
• 步进电机按照相数不同分为单相、双相、多相三种，励磁方式分为1相励磁方式和2相励磁方式。
• 本篇使用的步进电机型号为28BYJ-48，1相励磁方式驱动，通过给ABCD四相依次通电来实现转自不停转动。

步进电机

2. ULN2003驱动介绍

由于Arduino开发板的通用IO驱动能力有限，有些外设不能直接使用IO进行驱动，需要借助一些驱动电路间接控制大功率器件。ULN2003是大电流驱动阵列，多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中，可直接驱动继电器等负载。

ULN2003内部结构

3. 实验材料

• Uno R3开发板
• 配套USB数据线
• 面包板连接线
• ULN2003驱动板
• 步进电机

4. 实验步骤

1. 根据原理图搭建电路。

ULN2003驱动板上IN1、IN2、IN3、IN4分别连接UNO开发板的数字引脚2，3，4，5；驱动板电源输入+、-引脚分别连接UNO开发板的5V、GND。

驱动板

实验原理图如下图所示：

实验原理图

实物连接图如下图所示：

实物连接图

2. 新建sketch，拷贝如下代码替换自动生成的代码并进行保存。

/*
 * Stepper_Motor
 * 步进电机驱动，实现正反转
 */
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  for (int i = 2; i < 6; i++) {
    pinMode(i, OUTPUT);
  }
}

void clockwise(int num)
{
  for (int count = 0; count < num; count++)
  {
    for (int i = 2; i < 6; i++)
    {
      digitalWrite(i, HIGH);
      delay(3);
      digitalWrite(i, LOW);
    }
  }
}

void anticlockwise(int num)
{
  for (int count = 0; count < num; count++)
  {
    for (int i = 5; i > 1; i--)
    {
      digitalWrite(i, HIGH);
      delay(3);
      digitalWrite(i, LOW);
    }
  }
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  clockwise(512);
  delay(10);
  anticlockwise(512);
}

3. 连接开发板，设置好对应端口号和开发板类型，进行程序下载。

程序下载

5. 实验现象

步进电机顺时针、逆时针交替旋转。

实验现象

6. 实验分析

程序通过ABCD四相通电顺序实现步进电机正反转控制。步进电机旋转一周，程序中循环次数为什么是512次呢？这是根据我们使用的步进电机参数计算而来的：

• 步进电机电压5V，步距角5.625，减速比1：64
• 计算A-B-C-D通电一次转动的角度5.625X2X4/64=0.703125 (2是表示1相励磁方式每步是2倍的步距角，4表示走了4步， 64指电机减速比)
• 转动360度循环ABCD通电的次数360/0.7031=512