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

修改

2023.04.24 修改内容：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，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，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。

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。
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：

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

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

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

四、效果演示

如下视频所示：

SMT32串口控制ULN2003驱动器驱动步进电机

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

本人是一名学生，目前正在学习中，本篇文章也算是我的学习笔记，如有错误的话还请指正。