内容：编程实现控制步进电机旋转不同角度

学时：3学时

知识点： GPIO配置、步进电机电路设计、编程实现旋转角度控制

重点：步进电机电路设计、编程实现旋转角度控制

难点：编程实现旋转角度控制

时间：2022年12月27日9:00～11:50

总结：

1 步进电机使用GPIOA进行输入输出，需要进行GPIO配置；

2 使用proteus设计步进电机电路；

3 编程实现步进电机旋转角度控制。

51单片机Proteus仿真+Keil工程-实验4-外部中断-步进电机驱动_轩笑鹄的博客-CSDN博客_51单片机外部中断实验

掌握外部中断的打开方式；掌握步进电机的基本控制。

步进电机控制系统+LCD状态显示+详细源码注释+proteus仿真（超详细）_HNU_刘yuan的博客-CSDN博客_步进电机驱动设计实现电机lcd按键加减速

1 ULN2003A步进电机简介

ULN2003A是一个七路反向器电路，即输入端为高电平时ULN2003A输出端为低电平，相反当输入端为低电平的时ULN2003A输出端为高电平。

ULN2300A内部结构如下图所示，两个三极管串联，第一个管子的发射极接第2个管子的基极，所以整个电路的放大倍数是两个三极管放大倍数的乘积，具有很大的放大倍数。IN端接到单片机上，当IN端接入高电平时，两个三极管均导通，OUT端则能输出较大的电流。

图1 ULA2300A内部结构

步进电机原理图如图2，电机共有六个引脚线，其中有两条线与供电电源相接，剩下四条线(A、B、C、D)用来控制电机的旋转。每个引脚线相当于有一个控制开关，通电后则可旋转一定的角度。

图2 步进电机原理图

2 步进电机电路设计

步进电机电路设计如下图所示，其中步进电机的引脚通过网络与单片机引脚进行连接。

图2 步进电机电路

我的电路连接图如下：

四相步进电机有单四拍(A-B-C-D)和双四拍(AB-BC-CD-DA)和八拍(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA)这三种工作方式。

第一种工作方式扭矩小，功耗小，但震动大。

第二种工作方式扭矩较大，功耗也大，震动小。

第三种工作方式步距角小，输出更平滑，推荐采用这种方式。

只需要控制单片机的IO口使得ULN2003芯片按A-AB-B-BC-C-CD-D-DA的次序输出低电平(ULN2003A会使电平反向输出，因此STM32在输出高电平时，到达步进电机的电平才会为低电平)即可完成步进电机转动的一轮循环。如果要按相反方向转动，只要把上面A-AB-B-BC-C-CD-D-DA的次序反过来即可。

3 旋转角度控制函数

ULN2003A有四条线(A、B、C、D)用来控制电机的旋转，本实训使用八拍方式来驱动电机的旋转，每一拍旋转45°。经过proteus仿真试验发现，当节拍为A时，对应角度为-45°，当节拍为AB时，对应角度为0°，故为使电机顺时针旋转一周，我们采用如下节拍方式：B-BC-C-CD-D-DA-A-AB，八拍驱动方式逻辑时序如下表所示。

4 程序设计

motor.c

#include "stm32f10x.h"//PA2 PA3 PA4 PA5
/*void delay(void){uint32_t cnt = 0x20000;while(cnt--);}*/void motor_init(void){//定义GPIO结构体GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//打开时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//PB引脚GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;    // 初始化4个引脚GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // ?????????????GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;// 输出速率为50MHzGPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);    // ???????GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5); }void motor_45(void){//BGPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_3);  GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5);delay();}void motor_180(void){//BGPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_3);  // 45°GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5);delay();//BCGPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 );  // LED ONGPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_5);delay();//CGPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4 );  // LED ONGPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_5);delay();//CDGPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5);  // LED ONGPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3);delay();
}

药品信息管理系统：

#include "motor.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"void delay(void){uint32_t cnt=0x20000;while(cnt--);}void Motor_GPIOInit (void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//GPIO_Write(GPIOB,0x0000);           /?????GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|   GPIO_Pin_4| GPIO_Pin_5);    }void Motor_CW(void)
{//BGPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5);delay();//BCGPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_5);delay();//GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//SysTick_Delay_Ms(DELAY_TIME);//GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//SysTick_Delay_Ms(DELAY_TIME);//GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);//SysTick_Delay_Ms(DELAY_TIME);//GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);
}
void Motor_RW(void){            GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5);delay();//BGPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3);delay();//BC//GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//SysTick_Delay_Ms(DELAY_TIME);//GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//SysTick_Delay_Ms(DELAY_TIME);//GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);//SysTick_Delay_Ms(DELAY_TIME);//GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);
}
void Motor_SW(void)
{GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);//SysTick_Delay_Ms(DELAY_TIME);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//SysTick_Delay_Ms(DELAY_TIME);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//SysTick_Delay_Ms(DELAY_TIME);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//SysTick_Delay_Ms(DELAY_TIME);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
}void Motor_ctrl_angle(int dire ,int angle)     //dire??????,angle??????
{int j=0;if(dire==0)     {               for(j=0;j<64*angle/45;j++)    {Motor_SW();}MotorStop();}else          {       for(j=0;j<64*angle/45;j++){Motor_CW();}   MotorStop();}
}
void Motor_ctrl_motor(int dire,float cycle)         //dire??????;cycle??????,?????
{int angle=cycle*360;Motor_ctrl_angle(dire , angle);}void MotorStop(void)
{  GPIO_Write(GPIOB,0x0000);
}void SysTick_Delay_Ms(__IO uint32_t ms)
{uint32_t i;SysTick_Config(72000);for(i=0; i<ms ; i++){while(!(SysTick->CTRL)&(1<<16));}SysTick->CTRL &= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

motor.h

#include "stm32f10x.h"void motor_init(void);void motor_45(void);
void motor_180(void);

药品信息管理系统：

#ifndef __BSP_GPIO_H
#define __BSP_GPIO_H
#include "delay.h"void Motor_GPIOInit (void);
void Motor_CW(void);
void SysTick_Delay_Ms(__IO uint32_t );
void Motor_SW(void);
void Motor_ctrl_angle(int dire ,int angle);
void Motor_ctrl_motor(int dire,float cycle);
void MotorStop(void);   void Motor_RW(void);#endif

2学分

了解RFID应用

了解RFID系统组成

完成完整的实训项目设计

前期LCD参考文章：

LCD12864液晶显示模块的使用与分析_楼上小白_1001号的博客-CSDN博客_lcd12864

STM32 LCD12864使用教程_是along不是alone的博客-CSDN博客_lcd12864复位

引脚介绍
1.一共有20个引脚，重要的只有那么几个；
3~VO就是调节对比度的，相当于调节每个点显示出来的深浅，虽然只有亮与不亮两种选择，但亮的模式下相当于可以调节每个点到底多亮；
4~RS，为1的时候表示发送的发送的数据，为0表示发送命令；
5~RW，就是控制我们是往LCD12864读数据(1)还是写数据(0)，我们要控制LCD，当然是往里面写数据(0)；
6~E，使能信号；
17~RST复位引脚；
接下来的DB0~DB7就是用来传输我们的数据，一个字节八个位刚好。

一、LCD12864(带字库的)使用教程:_布鲁格若门的博客-CSDN博客_lcd12864

51单片机——LCD12864_小白变形计的博客-CSDN博客_单片机lcd12864

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