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步進(jìn)電機(jī)特點(diǎn)：

它是通過輸入脈沖信號(hào)來進(jìn)行控制的
電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定
電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定

步進(jìn)電機(jī)主要用于一些有定位要求、進(jìn)行精確控制的場(chǎng)合。特別適合要求運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音、響應(yīng)快、使用壽命長(zhǎng)、高輸出扭矩的應(yīng)用場(chǎng)合。比如3D打印機(jī)、工業(yè)機(jī)器人等場(chǎng)景。

步進(jìn)電機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用

步進(jìn)電機(jī)相關(guān)概念：

拍數(shù)
完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。
步距角
控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。現(xiàn)在市場(chǎng)上常規(guī)的二、四相混合式步進(jìn)電機(jī)基本步距角都是1.8°。

L298N主要參數(shù)說明

控制信號(hào)供電：直流5V；
電機(jī)供電：直流3V~46V（建議使用36V以下）
最大工作電流：2.5A
額定功率：25W
控制信號(hào)輸入電壓范圍：

低電平：-0.3V <= Vin <= 1.5V
高電平：2.3V <= Vin <= Vss

使能信號(hào)輸入電壓范圍：

低電平：-0.3V <= Vin <= 1.5V（控制信號(hào)無效）
高電平：2.3V <= Vin <= Vss（控制信號(hào)有效）

L298N芯片的輸入電壓有兩個(gè):

如果步進(jìn)電機(jī)為5VDC供電，那么VSS和VS可以短接到一起；
VSS和VS兩個(gè)電源要共地；
L298N使用的過程中，發(fā)熱較大，最好添加散熱片。

VSS：邏輯電壓，提供邏輯器件的電源，允許4.5~7V，建議為5V。
VS：小于或等于46V，供給電機(jī)，和L298內(nèi)部輸出端的工作電源，根據(jù)電機(jī)的額定電壓來接。

如果想自己設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，可以參考如下電路。

L298N原理圖

應(yīng)用實(shí)例

驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)

驅(qū)動(dòng)四線兩相電機(jī)，四個(gè)狀態(tài)為1、AB正電壓；2、A-B正電壓；3、A-B-正電壓；4、AB-正電壓。

程序中使能ENA和ENB之后，令StepMotor_OUT1~StepMotor_OUT4按四個(gè)狀態(tài)變化，時(shí)序控制如下圖所示，即可控制步進(jìn)電機(jī)的方向：

實(shí)現(xiàn)代碼

1. 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電

void StepMotor_Init(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);       //使能PB,PC端口時(shí)鐘  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6); GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_7);  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  L298D_1AA = 0; L298D_2AA = 0; L298D_3AA = 0; L298D_4AA = 0; L298D_12ENA = 0; L298D_34ENA = 0;}

2. 兩相電機(jī)驅(qū)動(dòng)代碼，包括正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)

void TwoPhaseMotor(unsigned char nInputData ,unsigned char nDirection){ if(1 == nDirection)             //逆時(shí)針 { switch(nInputData) { case 1: { L298D_1AA = 0; L298D_2AA = 1; L298D_3AA = 0; L298D_4AA = 1; } break; case 2: { L298D_1AA = 0; L298D_2AA = 1; L298D_3AA = 1; L298D_4AA = 0; } break; case 3: { L298D_1AA = 1; L298D_2AA = 0; L298D_3AA = 1; L298D_4AA = 0; } break; case 4: { L298D_1AA = 1; L298D_2AA = 0; L298D_3AA = 0; L298D_4AA = 1; } break; } } else if(0 == nDirection)        //順時(shí)針 { switch(nInputData) { case 1: { L298D_1AA = 1; L298D_2AA = 0; L298D_3AA = 0; L298D_4AA = 1; } break; case 2: { L298D_1AA = 1; L298D_2AA = 0; L298D_3AA = 1; L298D_4AA = 0; } break; case 3: { L298D_1AA = 0; L298D_2AA = 1; L298D_3AA = 1; L298D_4AA = 0; } break; case 4: { L298D_1AA = 0; L298D_2AA = 1; L298D_3AA = 0; L298D_4AA = 1; } break; } }}

上面函數(shù)調(diào)用一次，步進(jìn)電機(jī)走一步，對(duì)上面函數(shù)進(jìn)行封裝，既得到走任意步，可控制方向的函數(shù)：

void TwoPhaseMotorNCircle(int n,unsigned char direction){ int i,j;  L298D_12ENA = 1; //只有轉(zhuǎn)的時(shí)候使能，否則持續(xù)供電，芯片和電機(jī)過熱。 L298D_34ENA = 1;  for(i=0;i { for(j=1;j<=4;j++) { TwoPhaseMotor(j,direction); delay_ms(2); } }  L298D_12ENA = 0; L298D_34ENA = 0;}

3. 主函數(shù)中調(diào)用

說明：

硬件實(shí)現(xiàn)中串口2與ESP8266模塊相連，使用cJSON解析收到的阿里云物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)包；
收到的{"PowerSwitch":1)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，{"PowerSwitch":0}，電機(jī)停止；
收到電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)指令之后，此程序讓步進(jìn)電機(jī)左轉(zhuǎn)N圈之后，再右轉(zhuǎn)N圈，如此反復(fù)，所以為了不影響程序?qū)ζ渌噶畹捻憫?yīng)，所以將控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的步進(jìn)代碼放到了定時(shí)器中執(zhí)行，主程序中，只控制ENA和ENB的使能開關(guān)

JSON字符串解析參考之前的網(wǎng)文：Keil環(huán)境下STM32工程加入cJSON

主函數(shù)代碼如下：

int main(void){ //解析payload數(shù)據(jù)包使用 cJSON *receive_json, *item_obj;  u16 i; u16 uart2Len=0;  u8 dtbuf[50]; //打印緩存器  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);  USART2_RX_STA=0; memset(USART2_RX_BUF, 0, sizeof(USART2_RX_BUF));  memset(dtbuf,'\0',50);  //初始化 //延時(shí)函數(shù)初始化 delay_init();  uart_init(115200); //串口1:Debug,初始化為115200 uart2_init(115200);  //定時(shí)器3,--步進(jìn)電機(jī)使用 TIM3_Int_Init(99,7199); //1ms中斷 TIM3_Set(0);  StepMotor_Init();  printf("System Init OK \r\n");  //主循環(huán) while(1) { //ESP8266 if(USART2_RX_STA&0x8000) { uart2Len=USART2_RX_STA&0x3f;  receive_json = cJSON_Parse(USART2_RX_BUF); //創(chuàng)建JSON解析對(duì)象，返回JSON格式是否正確 if (!receive_json) { printf("JSON格式錯(cuò)誤:%s\r\n", cJSON_GetErrorPtr()); //輸出json格式錯(cuò)誤信息 } else { printf("JSON格式正確:\n%s\r\n",cJSON_Print(receive_json) ); item_obj = receive_json->child; //獲取name鍵對(duì)應(yīng)的值的信息  while(item_obj) { char * string = item_obj->string;  if(!strcmp(string,"PowerSwitch")) { if(item_obj->valueint==1) { L298D_12ENA = 1; //只有轉(zhuǎn)的時(shí)候使能，否則持續(xù)供電，芯片和電機(jī)過熱。 L298D_34ENA = 1;  TIM3_Set(1);  nRotationCounting = 0;  stuAliOSIoT.PowerSwitch = 1;  printf("PowerSwitch:1\r\n"); } else if(item_obj->valueint==0) { //步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)停止 L298D_12ENA = 0; L298D_34ENA = 0;  TIM3_Set(0);  stuAliOSIoT.PowerSwitch = 0;  printf("PowerSwitch:0\r\n"); } }  item_obj = item_obj->next; }  cJSON_Delete(receive_json);  }  USART2_RX_STA=0; memset(USART2_RX_BUF, 0, sizeof(USART2_RX_BUF)); //清空數(shù)組 }  delay_ms(10); } }

定時(shí)器中代碼如下：

//定時(shí)器3中斷服務(wù)程序void TIM3_IRQHandler(void){ if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)//是更新中斷 { TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update  ); //清除TIM3更新中斷標(biāo)志  nRotationCounting++; if(nRotationCounting > nSingleCycleDataPoints) { if(nRotationDirection==0) { nRotationDirection=1; } else if(nRotationDirection==1) { nRotationDirection=0; }  nRotationCounting=0; }  if(stuAliOSIoT.PowerSwitch) { if(nRotationDirection==0) //正轉(zhuǎn) { TwoPhaseMotor(nRotationCounting%4+1,0); //順時(shí)針 } else if(nRotationDirection==1) //反轉(zhuǎn) { TwoPhaseMotor(nRotationCounting%4+1,1); } }  //TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);  //關(guān)閉TIM3 }}