树莓派控制57步进电机

一、简介

使用树莓派控制57步进电机。

二、硬件设备

57两相四线步进电机 ×1
DM542驱动器 ×1
树莓派 ×1
3.3V-5V电平转换 ×1
24V / 36V电源 ×1
三孔带插头单头裸尾电源线 ×1

需要自己买电源线(3源, 火线，零线，地线)

三、接线

查看大图

3.1 步进电机与驱动器接线

驱动器	A+	A-	B+	B-
步进电机	红	绿	黄	蓝

3.2 驱动器与树莓派接线

由于驱动器接收的脉冲高电平为5V，而树莓派GPIO端口输出的高电平为3.3V，所以需要经过“3.3-5V电平转换模块”。先介绍一下该模块：

购买：淘宝搜索“电平转换模块”

右侧DIR端口

方向	DIR 电平
A ==> B	高（默认）
B ==> A	低

这里我们将通信方向设为 B ==> A，也就是DIR端口置低电平。

B区基准电源接 3.3V 和 GND。

A区基准电源接 5V 和 GND。

这样，从B0 ~ B7输入3.3v电平，将从A0 ~ A7输出5V电平！

接线

驱动器	DIR+	PUL+	DIR-	PUL-
电平转换模块 A端	A0	A1			DIR	VCC	GND
电平转换模块 B端	B0	B1						VCC	GND
树莓派	35(BCM19)	37(BCM26)	GND	GND	40(BCM21)	5V	GND	3.3V	GND

四、驱动原理

PUL+：脉冲输入。
DIR+：控制电机转动方向，高电平正（反）转，低电平反（正）转。

我们使用的步进电机的步距角为1.8度，360/1.8=200，也就是步进电机接受到200个脉冲，就会转一圈360度。

但是驱动器对脉冲进行了细分。（驱动器上，可以手动选择细分程度）

例如我们将细分设为1600脉冲/圈，也就是每接受到1600个脉冲才转动一圈（相比电机200个脉冲转一圈确实是细分了）。

将SW5和SW6向下拨动（ON），S7和S8向上拨动（OFF），即可将细分设置为1600脉冲/圈。

五、编程（C/C++语言，wiringPi库）

现在，一切就绪了，只需要编程，让树莓派输出脉冲给驱动器即可。

我们这里暂时不使用树莓派的PWM功能，而是直接进行电平的高速变换。

digitalWrite(pinPUL, HIGH);
delayMicroseconds(200);     // 暂停200微秒
digitalWrite(pinPUL, LOW);
delayMicroseconds(200);     // 暂停200微秒

这样，即可输出一次脉冲。

注意：别忘了电平转换模块的DIR端口！！！输入低电平！！！

完整的代码

// stepmotor.cpp
#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>// BCM编码
const int pinPUL = 26;  // 驱动器PUL+
const int pinDIR = 19;  // 驱动器DIR+
const int pinTRAN = 21; // 电平转换模块DIR (TRAN是Transform缩写)// 初始化
int setup() {// BCM编码// 如果使用其他编码方式，上面的pinPUL和pinDIR也需要相应修改if (wiringPiSetupGpio() != 0) {printf("Wiringpi setup failed\n");return 0;}pinMode(pinPUL, OUTPUT);pinMode(pinDIR, OUTPUT);pinMode(pinTRAN, OUTPUT);// 电平转换模块DIR端口置低电平，转换方向为 B==>AdigitalWrite(pinTRAN, LOW);return 1;
}// 顺时针转动(这里是假设，需要自行验证)
void CW() {digitalWrite(pinDIR, LOW);
}// 逆时针转动
void CCW() {digitalWrite(pinDIR, HIGH);
}// 发射一次脉冲
// @param: delayMicroS (微秒)
//    可以控制脉冲频率，进而控制电机转速
//    参数值越大，每两次脉冲之间的延时越长，脉冲频率越低，转速越慢
//    参数值越小，转速越快
// 但是！尽量不要小于60
void pulseOnce(int delayMicroS) {digitalWrite(pinPUL, HIGH);delayMicroseconds(delayMicroS);digitalWrite(pinPUL, LOW);delayMicroseconds(delayMicroS);
}// 发射count次脉冲
void pulse(int count, int delayMicroS) {for (int i = 0; i < count; ++i) {pulseOnce(delayMicroS);}
}int main() {if (!setup()) {return 1;}// 设置为顺时针转动CW();// 转5圈pulse(1600 * 5, 200);
}

编译：

g++ -o out microstep.cpp -lwiringPi

运行

./out

即可观察到步进电机顺（逆）时针转动5圈。

六、说明

通过控制两次脉冲之间的时间间隔，控制脉冲频率。

时间间隔越短，频率越高，点击转动速度越快。

但是，频率不能太高，否则将出现丟步或不转的情况，而且发出异响。

经过我的测试，当细分设置为1600脉冲/圈时，时间间隔不能低于60微秒。而且当时间介于60微秒到100微秒时，应该逐步缩小时间间隔，不能一下子就将时间间隔设为很低的值，也就是要给步进电机一个加速的过程，逐渐缩短脉冲的时间间隔，逐步提高转速。（减速同理）

int main() {if (!setup()) {return 1;}// 设置为顺时针转动CW();// 转动14圈//    加速：2圈，脉冲时间间隔从160微秒，逐渐缩短为60微秒//    匀速：10圈，脉冲时间间隔为60微秒//    减速：2圈，脉冲时间间隔从60微秒，逐渐增加为160微秒int delayMicroSecStart = 160;int delayMicroSecEnd = 60;// 加速：2圈// 每发射160个脉冲，将脉冲间隔缩短5微秒// 总共消耗160*20=3200个脉冲，也就是电机转动2圈int delayMicroSec = delayMicroSecStart;for (int i = 0; i < 20; ++i) {pulse(160, delayMicroSec);delayMicroSec -= 5;}// 匀速：10圈for (int i = 0; i < 1600 * 10; ++i) {pulseOnce(delayMicroSecEnd);}// 减速：2圈// 每发射160个脉冲，将脉冲间隔增加5微秒delayMicroSec = delayMicroSecEnd;for (int i = 0; i < 20; ++i) {pulse(160, delayMicroSec);delayMicroSec += 5;}
}

END

Author: iC

GitHub: Leopard-C

Email: leopard.c@outlook.com

Thanks for reading!