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基于定时器中断的ULN2003驱动器/步进电机驱动程序

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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。

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

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沙发
yutingwei|  楼主 | 2023-7-30 00:45 | 只看该作者
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:

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板凳
yutingwei|  楼主 | 2023-7-30 00:45 | 只看该作者

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地板
yutingwei|  楼主 | 2023-7-30 00:46 | 只看该作者

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5
yutingwei|  楼主 | 2023-7-30 00:46 | 只看该作者
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。

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6
yutingwei|  楼主 | 2023-7-30 00:46 | 只看该作者
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。

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7
yutingwei|  楼主 | 2023-7-30 00:46 | 只看该作者
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;
                                 }
                        }
                }
}

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yutingwei|  楼主 | 2023-7-30 00:47 | 只看该作者
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

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

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yutingwei|  楼主 | 2023-7-30 00:47 | 只看该作者
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

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10
yutingwei|  楼主 | 2023-7-30 00:48 | 只看该作者

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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