四相步進電機全教程——蓋爾@袁〔4、21〕前段時間就有玩過步進電機了，但是后來因為硬盤壞了，資料全沒了，之后想再玩的時間都不知道該怎么弄了，這時候覺得假設當時有留點資料發到網上的話，那現在也就不會那么糾結了，所以，昨晚又再一次拿起那步進電機，再一次玩一下，大概把之前那些東西回想起來了，現在寫一份小教程〔之所以叫全教程，是因為看了這份資料之后，對應地也就大概能用起來，對步進電機也有一個大概的了解了〕，以共大家學習，希望高手拍磚！〔里面有些是直接引用網上的資料，如有原作者看到的話，我在這里跟他說聲謝謝，因為您寫得太好了！〕驅動電路我用的是L298N這款很經典的電機驅動芯片，這芯片可以驅動直流電機，步進電機等，功能相當強大，很好用，雖然貴了點〔下面再介紹一種比擬好的，價格比擬低的驅動電路，也相當好用〕，但是還是用了，畢竟是經典之作嘛！呵呵！電路如下：大家可以看到，上面這電機驅動芯片L298N有四個輸入〔IN1,IN2,IN3,IN4〕和四個輸出〔M1,M2〕，對了，就是對應單片機〔或者其它主控芯片，比方說M3，我用的就是這個〕的輸入控制端，然后這四個控制端通過L298N間接地控制了步進電機〔也就是圖里的M1,M2〕，因為步進電機轉動的時候需要比擬大的電流，單片機IO引腳沒法提供，只有通過這驅動芯片才能夠帶動起來！電路里面還有PWMA和PWMB，這是使能端，用于使能M1和M2是否被輸入控制的，高電平有效！一般我們假設需要控制的話，這個就接單片機的IO引腳上，假設不需要獨立控制的話那直接接高電平就行了！另外，大家可以看到電路里面還有一個5V的輸入，具體這個是做什么的我也不是很清楚，不過照給就是了，沒問題的！好，首先先把這電路焊出來，記得，因為L298N工作的時候電流比擬大，所以要求必需加上一個散熱片，這樣有利于保護電路不會因為過熱而燒了！這里有一個小知識跟大家說一下，焊電路最好是加上一個電源指示燈，這樣的好處多多，可以防止電源接反而完全不知！OK，這個方案介紹完了，下面介紹另一種本錢比擬低的驅動方案！假設手頭上有ULN2003的話，也可以用來當成驅動電路用，我們只要知道驅動電路的作用就是放大那個電流，那任何一種能夠放大電流的方法都可以拿過來用，包括你用三極管都行！下面提供一個三極管的驅動電路！至于ULN2003，具體電路我就不說了！很簡單的，看下芯片的PDF就知道了。對了，這里順便介紹一個找PDF比擬全的網站——ICPDF，當然IC37也很全！步進電機原理按照常理來說，步進電機接線要根據線的顏色來區分接線。但是不同公司生產的步進電機，線的顏色不一樣。特別是國外的步進電機。那么，步進電機接線應該用萬用表打表。步進電機內部構造如下列圖：通過上圖可知，A，~A是聯通的，B和~B是聯通。那么，A和~A是一組a，B和~B是一組b。不管是兩相四相，四相五線，四相六線步進電機。內部構造都是如此。至于究竟是四線，五線，還是六線。就要看A和~A之間，B和B~之間有沒有公共端com抽線。如果a組和b組各自有一個com端，那么該步進電機六線，如果a和b組的公共端連在一起，那么是5線的。所以，要弄清步進電機如何接線，只需把a組和b組分開。用萬用表打。四線：由于四線沒有com公共抽線，所以，a和b組是絕對絕緣的，不連通的。所以，用萬用表測，不連通的是一組。五線：由于五線中，a和b組的公共端是連接在一起的。用萬用表測，當發現有一根線和其他幾根線的電阻是相當的，那么，這根線就是公共com端。對于驅動五線步進電機，公共com端不連接也是可以驅動步進電機的。六線：a和b組的公共抽線com端是不連通的。同樣，用萬用表測電阻，發現其中一根線和其他兩根線阻止是一樣的，那么這根線是com端，另2根線就屬于一組。對于驅動四相六線步進電機，兩根公共com端不接先也可以驅動該步進電機的。通過上面的方法都可以測得不同線對應的接線，當然，也還有一些朋友不知道，那測出AA’和BB’之后，怎么分開哪根是A哪根是A’，哪根是B哪根是B’呢？之前我也有一樣的問題，相信初學步進電機的朋友也一樣，我這里有一看到一個帖，里面介紹了一種方法，不知道好不好用〔我這邊的步進電機就不行〕：拿到步進電機，根據以前看書對四相步進電機的了解，我對它進行了初步的測試，就是將5伏電源的正端接上最邊上兩根褐色〔指的是公共端，不同電機顏色不同〕的線，然后用5伏電源的地線分別和另外四根線〔紅、蘭、白、橙〕〔指的是剩下的控制線，不同電機顏色不同〕依次接觸，發現每接觸一下，步進電機便轉動一個角度，來回五次，電機剛好轉一圈，說明此步進電機的步進角度為360/(4×5)＝18度。地線與四線接觸的順序相反，電機的轉向也相反。除了上面這種方法，現在還沒有看到有帖介紹如何區分這四條線的，當然，假設有朋友研究出來還請共享一下！謝謝！如果實在不行，最好是找下別人現有的程序，然后一個一個試！沒方法！驅動方法我們驅動步進電機的話有好幾種方法，個人覺得比擬簡單也比擬常用的還是下面這兩種，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.，什么是四相四拍，什么是四相八拍，這些字母代表什么意思，請往下看！上圖是表示剛剛步進電機的內部結構〔手工畫的不好看〕，沒有畫中線抽頭。中間那個表示電機轉子，左邊藍色的表示A線圈，上面紅色的表示B線圈，大家看到上面標志中還有一些是打括號的，表示什么呢？就是說這個接線是一開始講到的A’接線，跟剛剛講到的那個C字母表示的接線其實是同一根線！那現在我就用圖來表示解釋下什么是四相四拍，AB-BC-CD-DA-AB表示的是什么。AB-BC-CD-DA-AB中的出現的字母表示這根線對應加上高電平，其余的都是低電平。具體就是，在AB處于高電平，CD處于低電平，延時一小段時間；然后BC處于高電平，AD處于低電平，再延時一小段時間，如此下去CD高，AB低，延時，DA高，BC低，延時……那究竟為什么要這樣子呢？下面我用圖給大家解釋一下。第一：AB高，CD低，電流那么如下列圖黃色線所示方向流動，產生的磁場使得電機轉子順時針轉動90度，轉過90度之后就停在那里了；第二：BC高，AD低，電流如下列圖所示，同樣道理，電機轉子轉過90度；第三，CD高，AB低，如下列圖：第四，DA高，BC低，如下列圖：如此一循環之后，電機轉子就轉過了一周，如果這樣循環這樣一個動作的話，那電機就會轉起來了！現在大家應該明白了什么是四相四拍了吧！同理，四相八拍也是一樣的道理，這里就不多說了，大家應該明白！上面講述的是順時針轉動，那逆時針轉動的話該怎么弄了，相信明白上面原理的朋友自己都能夠畫出來，我這里就只是簡單地提供一下給大家做參考，時序為DA-CD-BC-AB！軟件局部：知道了硬件原理，軟件方面就簡單好辦了，只要按照上面說的對應地給上高電平低電平的，再來個延時就可以實現了。對于四相四拍的驅動方法，程序形式如下：While(1){IN1=1;IN2=1;IN3=0;IN4=0;Delay();IN1=0;IN2=1;IN3=1;IN4=0;Delay();IN1=0;IN2=0;IN3=1;IN4=1;Delay();IN1=1;IN2=0;IN3=0;IN4=1;Delay();}同樣，反向轉動的也能夠搞定，四相八拍的也一樣道理。那程序是不是就非常之簡單呢？當然不是，程序里面最難的要確定的就是——延時，這個延時的時間把握得好才能夠驅動起來，太長了不行，太短了也不行，那究竟是多少才適宜呢？這里我教大家一個方法，原理很簡單，就是用一個for循環來變換不同的延時時間，通過這樣來確定在哪個延時時間范圍之內比擬適宜，這樣來慢慢試：For(num=0;num<100;num++){For(time=0;time<100;time++) {IN1=1;IN2=1;IN3=0;IN4=0;Delay(num*1000);IN1=0;IN2=1;IN3=1;IN4=0;Delay(num*1000);IN1=0;IN2=0;IN3=1;IN4=1;Delay(num*1000);IN1=1;IN2=0;IN3=0;IN4=1;Delay(num*1000);}}程序里面，num是用來調整每次延時時長的，time是做為每次一個固定時長讓電機轉一定的時間，因為我們不可以讓電機一直變變變，而需要變一下轉幾圈看看合不適宜，就是這樣的道理了，通過這種方法大家可以大概知道電機適時多長時長比擬適宜，在一個適合的延時里電機才能夠轉動，不同的延時電機轉動速度不同。下面提供一些C51的程序代碼〔注：這些是在另一份資料找到的，非本人所寫，在這里感謝原作者的無私〕：C51程序代碼為：代碼一#include<AT89X51.h>staticunsignedintcount;staticunsignedintendcount;voiddelay();voidmain(void)

{

count=0;

P1_0=0;

P1_1=0;

P1_2=0;

P1_3=0;

EA=1;

//允許CPU中斷

TMOD=0x11;

//設定時器0和1為16位模式1

ET0=1;

//定時器0中斷允許

TH0=0xFC;

TL0=0x18;

//設定時每隔1ms中斷一次

TR0=1;

//開始計數startrun:

P1_3=0;

P1_0=1;

delay();

P1_0=0;

P1_1=1;

delay();

P1_1=0;

P1_2=1;

delay();

P1_2=0;

P1_3=1;

delay();gotostartrun;

}//定時器0中斷處理voidtimeint(void)interrupt1

{

TH0=0xFC;

TL0=0x18;//設定時每隔1ms中斷一次

count++;

}voiddelay()

{

endcount=2;

count=0;do{}while(count<endcount);

}將上面的程序編譯，用ISP下載線下載至單片機運行，步進電機便轉動起來了，初步告捷！不過，上面的程序還只是實現了步進電機的初步控制，速度和方向的控制還不夠靈活，另外，由于沒有利用步進電機內線圈之間的“中間狀態〞，步進電機的步進角度為18度。所以，我將程序代碼改良了一下，如下：代碼二#include<AT89X51.h>staticunsignedintcount;staticintstep_index;voiddelay(unsignedintendcount);voidgorun(bitturn,unsignedintspeedlevel);voidmain(void)

{

count=0;

step_index=0;

P1_0=0;

P1_1=0;

P1_2=0;

P1_3=0;

EA=1;

//允許CPU中斷

TMOD=0x11;//設定時器0和1為16位模式1

ET0=1;

//定時器0中斷允許

TH0=0xFE;

TL0=0x0C;

//設定時每隔0.5ms中斷一次

TR0=1;

//開始計數do{

gorun(1,60);

}while(1);}//定時器0中斷處理voidtimeint(void)interrupt1

{

TH0=0xFE;

TL0=0x0C;//設定時每隔0.5ms中斷一次

count++;

}voiddelay(unsignedintendcount)

{

count=0;do{}while(count<endcount);

}voidgorun(bitturn,unsignedintspeedlevel)

{switch(step_index)

{case0:

P1_0=1;

P1_1=0;

P1_2=0;

P1_3=0;break;case1:

P1_0=1;

P1_1=1;

P1_2=0;

P1_3=0;break;case2:

P1_0=0;

P1_1=1;

P1_2=0;

P1_3=0;break;case3:

P1_0=0;

P1_1=1;

P1_2=1;

P1_3=0;break;case4:

P1_0=0;

P1_1=0;

P1_2=1;

P1_3=0;break;case5:

P1_0=0;

P1_1=0;

P1_2=1;

P1_3=1;break;case6:

P1_0=0;

P1_1=0;

P1_2=0;

P1_3=1;break;case7:

P1_0=1;

P1_1=0;

P1_2=0;

P1_3=1;

}

delay(speedlevel);if(turn==0)

{

step_index++;if(step_index>7)

step_index=0;

}else

{

step_index--;if(step_index<0)

step_index=7;

}

}改良的代碼能實現速度和方向的控制，而且，通過step_index靜態全局變量能“記住〞步進電機的步進位置，下次調用gorun〔〕函數時那么可直接從上次步進位置繼續轉動，從而實現精確步進；另外，由于利用了步進電機內線圈之間的“中間狀態〞，步進角度減小了一半，只為9度，低速運轉也相對穩定一些了。但是，在代碼二中，步進電機的運轉控制是在主函數中，如果程序還需執行其它任務，那么有可能使步進電機的運轉收到影響，另外還有其它方面的不便，總之不是很完美的控制。所以我又將代碼再次改良：代碼三#include<AT89X51.h>staticunsignedintcount;

//計數staticintstep_index;

//步進索引數，值為0－7staticbitturn;

//步進電機轉動方向staticbitstop_flag;

//步進電機停止標志staticintspeedlevel;//步進電機轉速參數，數值越大速度越慢，最小值為1，速度最快staticintspcount;

//步進電機轉速參數計數voiddelay(unsignedintendcount);

//延時函數，延時為endcount*0.5毫秒voidgorun();

//步進電機控制步進函數voidmain(void)

{

count=0;

step_index=0;

spcount=0;

stop_flag=0;

P1_0=0;

P1_1=0;

P1_2=0;

P1_3=0;

EA=1;

//允許CPU中斷

TMOD=0x11;//設定時器0和1為16位模式1

ET0=1;

//定時器0中斷允許

TH0=0xFE;

TL0=0x0C;

//設定時每隔0.5ms中斷一次

TR0=1;

//開始計數

turn=0;

speedlevel=2;

delay(10000);

speedlevel=1;do{

speedlevel=2;

delay(10000);

speedlevel=1;

delay(10000);

stop_flag=1;

delay(10000);

stop_flag=0;

}while(1);}//定時器0中斷處理

voidtimeint(void)interrupt1

{

TH0=0xFE;

TL0=0x0C;//設定時每隔0.5ms中斷一次

count++;

spcount--;if(spcount<=0)

{

spcount=speedlevel;

gorun();

}}voiddelay(unsignedintendcount)

{

count=0;do{}while(count<endcount);

}voidgorun()

{if(stop_flag==1)

{

P1_0=0;

P1_1=0;

P1_2=0;

P1_3=0;return;

}switch(step_index)

{case0://0

P1_0=1;

P1_1=0;

P1_2=0;

P1_3=0;break;case1://0、1

P1_0=1;

P1_1=1;

P1_2=0;

P1_3=0;break;case2://1

P1_0=0;

P1_1=1;

P1_2=0;

P1_3=0;break;case3://1、2

P1_0=0;

P1_1=1;

P1_2=1;

P1_3=0;break;case4:

//2

P1_0=0;

P1_1=0;

P1_2=1;

P1_3=0;break;case5://2、3

P1_0=0;

P1_1=0;

P1_2=1;

P1_3=1;break;case6://3

P1_0=0;

P1_1=0