STM32控制步进电机：基于定时器中断的ULN2003驱动器/步进电机驱动程序

百里清

STM32控制步进电机：基于定时器中断的ULN2003驱动器/步进电机驱动程序
一、ULN2003驱动器
1、工作原理
2、步距角以及一圈所需步数的计算
二、硬件连接
三、STM32F103定时器中断控制步进电机程序
1、.c文件
2、.h文件
3、main.c部分程序
四、效果演示
五、程序链接


一、ULN2003驱动器
1、工作原理
下图为ULN2003驱动器原理图。

此驱动器的原理即为步进电机的工作原理，此篇文章有介绍到：STM32控制步进电机：工作原理及库函数(标准库) / HAL库控制程序（不定期更新）
通过一个接一个的引脚驱动电机的4个相，使得步进电机转动。

2、步距角以及一圈所需步数的计算
本篇文章使用的4相5线步进电机步距角为5.625/64，因此步进电机转一圈需要走360°/步距角的步数，即(360/5.625)*64 = 4096步。使用ULN2003驱动板可将步进电机4相当做2相使用，所以再除2，即2048步。

二、硬件连接
如图所示，记得共地。4个控制引脚在下方程序的.h和.c文件中有定义和引用到。

三、STM32F103定时器中断   控制步进电机程序

此程序效果为正转1周后再反转1周回到原点。程序如下所示。

1、.c文件

以下为步进电机驱动的motor.c文件：

#include "motor.h"

//num用于对引脚的索引，j用于计算步数，fx为电机旋转方向

unsigned short int num=0,j,fx;

void motor_GPIO_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

       

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);         //使能PB端口时钟

       

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;                  //推挽输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;                 //IO口速度为50MHz

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                                         //根据设定参数初始化GPIOB

GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8);                                                 //PB.5/6/7/8 输出低电平

}

void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)

{

  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 计数到5000为500ms

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为定时器时钟频率出书的预分频值 10KHZ的计数频率

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式

        TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

        TIM_ITConfig(  //使能或失能指定的TIM中断

                TIM3, //TIM

                TIM_IT_Update ,

                ENABLE  //使能

                );

        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断

        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;  //先占优先级1

        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //从优先级3

        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能

        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化外设NVIC寄存器

        TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能定时器外设

                                                         

}

static uint8_t GPIO_list[] = {0x01,0x02,0x04,0x08};     //对应驱动器4引脚，即电机4相

void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断(2ms)

{

        if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否，TIM中断源

                {

                        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);  //清除TIMx的中断处理位

                        if(judge == 0)

                        {

                          judge=0;

                        }

                        if(judge == 1)

                        {

                                 if(fx == 0)  //fx为电机旋转方向，fx=0时电机正转，fx=1时电机反转

                     {

                                         motor_GPIO1 = (GPIO_list[num]&GPIO_list[0])>>0;  //判断是否为引脚1，然后将其数值向右移动0位至第1位，得到unsigned int类型时的1或0

                                         motor_GPIO2 = (GPIO_list[num]&GPIO_list[1])>>1;  //判断是否为引脚2，然后将其数值向右移动1位至第1位，得到unsigned int类型时的1或0

                                         motor_GPIO3 = (GPIO_list[num]&GPIO_list[2])>>2;  //判断是否为引脚3，然后将其数值向右移动1位至第1位，得到unsigned int类型时的1或0

                                         motor_GPIO4 = (GPIO_list[num]&GPIO_list[3])>>3;  //判断是否为引脚4，然后将其数值向右移动1位至第1位，得到unsigned int类型时的1或0

                                  }

                                 if(fx == 1)

                                 {

                                         motor_GPIO4 = (GPIO_list[num]&GPIO_list[0])>>0;  //上述的反转

                                         motor_GPIO3 = (GPIO_list[num]&GPIO_list[1])>>1;

                                         motor_GPIO2 = (GPIO_list[num]&GPIO_list[2])>>2;

                                         motor_GPIO1 = (GPIO_list[num]&GPIO_list[3])>>3;

                                 }

                                 num += 1;  //num用于对引脚的索引

                                 j += 1;  //j用于计算步数

                                 if(num == 4)  //到第4个GPIO后回到第1个GPIO

                                 {

                                   num = 0;

                                 }

                     if(j == 2048&fx == 0)  //走完一圈同时是正转结束，对参数进行修改

                     {

                                         j = 0;

                                         fx = 1;

                                         num = 0;

                     }

                                 if(j == 2048&fx == 1)  //走完一圈同时是正反转结束，对参数进行修改

                                 {

                                         j = 0;

                                         fx = 0;

                                         start = 0;

                                         num = 0;

                                 }

                        }

                }

}

2、.h文件

以下为步进电机驱动的motor.h文件：

#ifndef __MOTOR_H

#define __MOTOR_H

#include "sys.h"

#include "delay.h"

void motor_GPIO_Init(void);//引脚初始化

void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc); //定时器初始化

#define motor_GPIO1 PBout(5)  //引脚定义

#define motor_GPIO2 PBout(6)  //引脚定义

#define motor_GPIO3 PBout(7)  //引脚定义

#define motor_GPIO4 PBout(8)  //引脚定义

3、main.c部分程序


u8 judge = 0;  //judge为1时电机开始旋转，为0时停止
u8 start = 0;  //start为1时启动电机程序，为0时关闭

void run(void)  //步进电机启动函数
{
        if(start == 1) {judge = 1;}
        else {judge = 0;}
}

//初始化后，只要给start赋值、把run()放进main里即可，也可在上述start里添加一些步进电机以外的程序

extern u8 start;  //start为1时启动电机程序，为0时关闭

extern u8 judge;  //judge为1时电机开始旋转，为0时停止

#endif