STM32 制御ステッピング モーター: ULN2003 ドライバー/タイマー割り込みに基づくステッピング モーター ドライバー

改訂

2023.04.24 修正内容：以下のプログラムを改良し、動作原理の一部内容を追加しました。
コメント エリアで友人が指摘した質問を読み、記事内の動作原理とプログラムにいくつかの小さな変更を加えました (変更された位置は 1、1 2; 3、1; 5)。以前に収集したことがある方は参照できるようになり、プログラムのソースファイルも再アップロードされました。この記事では1周に必要なパルス数を4096パルスとして計算していますが、実際には2048パルスを個人的にテストし、ドライバの出力をオシロスコープでテストしたところ正常であった(1、2)かは不明です。なぜ。後の友人たちを誤解させないように、ここで最初に説明しておきます。理由を知っている人がいたら、批判は歓迎です。

1.ULN2003ドライバー

1. 動作原理

下図はULN2003ドライバの回路図です。

このドライバの原理は、ステッピング モーターの動作原理です。この記事では、STM32 制御ステッピング モーターの動作原理とライブラリ関数 (標準ライブラリ) / HAL ライブラリ制御プログラム (随時更新) を順次紹介します
。モータの4相を駆動してステッピングモータを回転させ、ドライバ入力がローレベルの場合、対応する出力端子はハイレベルを出力し、逆に入力がハイレベルの場合、出力はローレベルになります。したがって、一部の端子がハイレベルを出力する場合は、対応する端子をローレベル、その他の端子をハイレベルに設定する必要があります。

2. 円周に必要なステップ角とステップ数の計算

この記事で使用する 4 相 5 線ステッピング モーターのステップ角は 5.625/64 であるため、ステッピング モーターは 1 回転に360°/ステップ角のステップを取る必要があります。つまり、(360 /5.625)*64 = 4096歩。
計算上は1周4096パルスですが、実際に使ってみると1周2048パルスでモーターが回転することになるので、プログラムに問題がないかオシロスコープを使ってテストしてみました。
以下の白い丸で示すように:

2. ハードウェア接続

写真のように、地面を共有することを忘れないでください。4 つの制御ピンは、以下のプログラムの .h および .c ファイルで定義および参照されます。

3. STM32F103タイマー割り込み制御ステッピングモータープログラム

このプログラムの効果は、1週間正転し、その後1週間逆転して原点に戻ることです。手順は以下の通りです。

1. .c ファイル

以下は、ステッピング モーターによって駆動されるmotor.c ファイルです。

#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 ファイル

以下は、ステッピング モーターによって駆動されるmotor.h ファイルです。

#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 プログラムの一部

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

4. 効果実証

以下のビデオに示されているように、

SMT32 シリアル ポートは ULN2003 ドライバを制御してステッピング モータを駆動します

5. プログラムリンク

プログラムはパッケージ化され、csdn のリソースにアップロードされています。
CSDN:ライブラリ関数 (標準ライブラリ) STM32F103C8T6 タイマー割り込みに基づく ULN2003 ドライバー/ステッピング モーター ドライバー
も、次のリンクからダウンロードできます。

リンク: リンク: https://pan.baidu.com/s/1rpUggpOruBFhwOHcfRon2w
抽出コード: l70o

私は学生で現在勉強中です、この記事は私の勉強メモとも言えるものです、間違っていたらご指摘ください。