[其他ST产品] 基于定时器中断的ULN2003驱动器/步进电机驱动程序

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 楼主| yutingwei 发表于 2023-7-30 00:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
完善了下程序,添加了工作原理中的一些内容。
看了评论区一位朋友指出的问题,然后我对文章中的工作原理、和程序做了些小修改(修改位置为:一、1 2 ;三、1 ;五),方便之前收藏了的朋友查阅,程序源文件也重新上传了。该篇文章中的一圈所需脉冲计算为4096个脉冲,但是其实我个人测试时为2048个脉冲,驱动器输出用了示波器测了也都是正常的(一、2),目前还不清楚原因。为了不误导其他后来的朋友,先在这里说明一下。如果有大佬知道是什么原因欢迎批评指正。

一、ULN2003驱动器
1、工作原理
下图为ULN2003驱动器原理图。
9505864c541d50346a.png
此驱动器的原理即为步进电机的工作原理。
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,该驱动器输入为低电平时,对应输出引脚输出为高电平,反之,输入为高电平时,输出为低电平。因此要使得某些引脚输出为高电平时,应当置其对应的引脚为低电平,其他引脚为高电平。
————————————————
版权声明:本文为CSDN博主「笠li笠」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接:https://blog.csdn.net/xztli/article/details/127158444

 楼主| yutingwei 发表于 2023-7-30 00:45 | 显示全部楼层
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。
虽然计算是一圈4096个脉冲,但是实际上我使用的时候是2048个脉冲电机转一圈,于是我使用了示波器测试了程序是否有问题。
如下所示白圈中所示:
5389964c542335bbc1.png
 楼主| yutingwei 发表于 2023-7-30 00:45 | 显示全部楼层
 楼主| yutingwei 发表于 2023-7-30 00:46 | 显示全部楼层
 楼主| yutingwei 发表于 2023-7-30 00:46 | 显示全部楼层
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。
4627264c54259415ef.png
 楼主| yutingwei 发表于 2023-7-30 00:46 | 显示全部楼层
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。
 楼主| yutingwei 发表于 2023-7-30 00:46 | 显示全部楼层
1、.c文件
以下为步进电机驱动的motor.c文件
  1. #include "motor.h"

  2. //num用于对引脚的索引,j用于计算步数,fx为电机旋转方向
  3. unsigned short int num=0,j,fx;

  4. void motor_GPIO_Init(void)
  5. {

  6. GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  7.        
  8. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);         //使能PB端口时钟
  9.        
  10. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8;
  11. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;                  //推挽输出
  12. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;                 //IO口速度为50MHz
  13. GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                                         //根据设定参数初始化GPIOB
  14. 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
  15. }

  16. void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
  17. {
  18.   TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
  19.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

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

  21.         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
  22.         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
  23.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
  24.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
  25.         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

  26.         TIM_ITConfig(  //使能或失能指定的TIM中断
  27.                 TIM3, //TIM
  28.                 TIM_IT_Update ,
  29.                 ENABLE  //使能
  30.                 );
  31.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断
  32.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;  //先占优先级1
  33.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //从优先级3
  34.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
  35.         NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化外设NVIC寄存器

  36.         TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能定时器外设
  37.                                                          
  38. }

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

  40. void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断(2ms)
  41. {
  42.         if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否,TIM中断源
  43.                 {
  44.                         TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);  //清除TIMx的中断处理位
  45.                         if(judge == 0)
  46.                         {
  47.                           judge=0;
  48.                         }
  49.                         if(judge == 1)
  50.                         {
  51.                                  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
  52.                      {
  53.                                          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
  54.                                          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
  55.                                          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
  56.                                          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
  57.                                   }
  58.                                  if(fx == 1)
  59.                                  {
  60.                                          motor_GPIO4 = ~(GPIO_list[num]&GPIO_list[0])>>0;  //上述的反转
  61.                                          motor_GPIO3 = ~(GPIO_list[num]&GPIO_list[1])>>1;
  62.                                          motor_GPIO2 = ~(GPIO_list[num]&GPIO_list[2])>>2;
  63.                                          motor_GPIO1 = ~(GPIO_list[num]&GPIO_list[3])>>3;
  64.                                  }
  65.                                  num += 1;  //num用于对引脚的索引
  66.                                  j += 1;  //j用于计算步数
  67.                                  if(num == 4)  //到第4个GPIO后回到第1个GPIO
  68.                                  {
  69.                                    num = 0;
  70.                                  }
  71.                      if(j == 2048&fx == 0)  //走完一圈同时是正转结束,对参数进行修改
  72.                      {
  73.                                          j = 0;
  74.                                          fx = 1;
  75.                                          num = 0;
  76.                      }
  77.                                  if(j == 2048&fx == 1)  //走完一圈同时是正反转结束,对参数进行修改
  78.                                  {
  79.                                          j = 0;
  80.                                          fx = 0;
  81.                                          start = 0;
  82.                                          num = 0;
  83.                                  }
  84.                         }
  85.                 }
  86. }

 楼主| yutingwei 发表于 2023-7-30 00:47 | 显示全部楼层
2、.h文件
以下为步进电机驱动的motor.h文件:
  1. #ifndef __MOTOR_H
  2. #define __MOTOR_H

  3. #include "sys.h"
  4. #include "delay.h"

  5. void motor_GPIO_Init(void);//引脚初始化
  6. void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc); //定时器初始化

  7. #define motor_GPIO1 PBout(5)  //引脚定义
  8. #define motor_GPIO2 PBout(6)  //引脚定义
  9. #define motor_GPIO3 PBout(7)  //引脚定义
  10. #define motor_GPIO4 PBout(8)  //引脚定义

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

  13. #endif

 楼主| yutingwei 发表于 2023-7-30 00:47 | 显示全部楼层
3、main.c部分程序

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

  3. void run(void)  //步进电机启动函数
  4. {
  5.         if(start == 1) {judge = 1;}
  6.         else {judge = 0;}
  7. }

  8. //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

 楼主| yutingwei 发表于 2023-7-30 00:48 | 显示全部楼层

SMT32串口控制ULN2003驱动器驱动步进电机

五、程序链接

五、程序链接
程序已经打包好上传到csdn的资源里了。
CSDN:库函数(标准库)STM32F103C8T6基于定时器中断的ULN2003驱动器/步进电机驱动程序
也可以通过以下链接下载:

链接:链接:https://pan.baidu.com/s/1rpUggpOruBFhwOHcfRon2w
提取码:l70o
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