前言

今天讲讲步进电机的控制原理。之前因为项目需要用到步进电机，这次对步进电机的相关知识做介绍，以及我个人的理解，并附上驱动源码。

一、什么是步进电机

步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。
每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。因此，步进电动机又称脉冲电动机。

步进电机相对于其它控制用途电机的最大区别是，它接收数字控制信号（电脉冲信号）并转化成与之相对应的角位移或直线位移，它本身就是一个完成数字模式转化的执行元件。而且它可开环位置控制，输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量，这样的所谓增量位置控制系统与传统的直流控制系统相比,其成本明显减低，几乎不必进行系统调整。步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比，而且在时间上与脉冲同步。因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序,即可获得所需的转角、速度和方向。

简而言之

控制步进电机很简单，有两点，
1、控制步进电机转动一个角度，只需要要给一个脉冲，转动多少角度，就给多少个脉冲
那么如何确定角度与脉冲之间的关系呢？

二、步进电机角度与脉冲数之间的关系

首先，我们要了解步进电机以及步进电机驱动器的相关参数。

步进电机参数

这篇博文分析的很透彻，我就不多赘述了，简单地总结一下。

博文链接

步距角：在不设置步进电机驱动器细分的情况下，一般就是1.8度，也就是给一个脉冲，步进电机转1.8度。举个例子，如果你驱动器细分为2，那步距角就是0.9度。

相数：我们常见的步进电机类别有四线两相步进电机以及六线两相步进电机。
这里的两相指的是A相、B相。线数指的是引出的线，有A+，A-，B+，B-四线，六线与四线不同在于引出了两个com端，一个既可做A+,又可作A-；一个既可做B+,又可作B-。

如果你拿到一个步进电机，无法区分A、B相，就用万用表测一下，连在一起的是同一相。

实物图如下：(这是六线的，四线的没有两个com口)
在这里插入图片描述

步进电机驱动器参数

为什么需要步进电机驱动器？

步进驱动器是驱动步进电机运行的功率放大器，它能接收控制器（plc/单片机等）发送来的控制信号并控制步进电机转过相应的角度/步数。最常见的控制信号是脉冲信号，步进驱动器接收到一个有效脉冲就控制步进电机运行一步。具有细分功能的步进驱动器可以改变步进电机的固有步距角，达到更大的控制精度、降低振动及提高输出转矩；除了脉冲信号，具有总线通信功能的步进驱动器还能接收总线信号控制步进电机进行相应的动作。

步进电机驱动器可分为两部分一部分是环形分配器，另一部分是功率放大。

环形分配器：要是接收3种信号分别为：脉冲信号，方向信号，脱机信号。

功率放大：步进驱动器首先要外接直流电源24~28V，一端要连步进电机，另一端作输入信号也就是控制信号。

简而言之 ，步进电机驱动器的作用在于接收单片机的方向控制与脉冲信号，输出控制A+，A-，B+，B-四相的通断电时间以及次序，进而实现步进电机的控制。可以看到步进电机只有六根线，不能通过单片机直接控制。

这就是为啥要驱动器的原因。

关于它的参数。有细分与电流两种，通过拨码开关档位选择进行控制。
参数1：细分数就是改变步距角，一个脉冲转多少度。
参数2：电流细分则是控制它的电流大小。
在这里插入图片描述


接线注意：共阴极接法就是把PUL-，DIR-同接GND，PUL+接单片机脉冲引脚，DIR接单片机方向引脚，ENA+与ENA-可不接线。

其实，也可以通过L295N来控制步进电机，其方法就是控制A+,A-,B+,B-的通电顺序。
具体我就不详细解释了。

三、如何控制步进电机

步进电机的控制设计到两个参数，一个是转速，一个是角度，一个是转向。

这里需要用到一个定时器的一个通道的输出比较功能，用于脉冲的输出。

1、转速：我们先来看如何改变步进电机的转速，步进电机的转速取决于定时器的ARR值，ARR值越大，转速越快，反之，则亦然。

2、角度：对于角度的控制是通过控制脉冲数实现的，如何控制脉冲数，也就是记录定时器更新中断的次数，进一次中断也就相当于产生一个脉冲，一个脉冲控制步进电机转一个步距角。

3、转向：步进电机的转向是通过操作单片机的IO口高低电平来实现的，方向引脚置高电平，正转；置低电平，反转。

四、程序实现步进电机控制

其实，如果你掌握了控制一个步进电机的方法，控制多个步进电机协同运动也是同样的道理。程序具体我就不分析了，上面已经讲的很清楚了。有问题可以留下评论，我会及时回复的。

// 方向控制IO口的初始化
void DIR_GPIO_Config(void)
{
    /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    /*开启LED相关的GPIO外设时钟*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd( DIR_GPIO_CLK, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DIR_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(DIR_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}


static void BJ_TIM_GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    // 输出比较通道1 GPIO 初始化
    RCC_APB2PeriphClockCmd(BJ_TIM_CH1_GPIO_CLK, ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  BJ_TIM_CH1_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(BJ_TIM_CH1_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

static void BJ_TIM_Mode_Config(void)
{
	// NVIC初始化
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	// 设置中断来源
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = BJ_TIM_IRQ ;
	// 设置主优先级为 0
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
	// 设置抢占优先级为 0
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
    // 开启定时器时钟,即内部时钟CK_INT=72M
    BJ_TIM_APBxClock_FUN(BJ_TIM_CLK,ENABLE);

    /*--------------------时基结构体初始化-------------------------*/
    // 配置周期，这里配置为100K
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    // 自动重装载寄存器的值，累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=BJ_TIM_Period;
    // 驱动CNT计数器的时钟 = Fck_int/(psc+1)
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= BJ_TIM_Prescaler;
    // 时钟分频因子 ，配置死区时间时需要用到
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
    // 计数器计数模式，设置为向上计数
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
    // 重复计数器的值，没用到不用管
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
    // 初始化定时器
    TIM_TimeBaseInit(BJ_TIM, &TIM_TimeBaseStructure);

    /*--------------------输出比较结构体初始化-------------------*/
    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
    // 配置为PWM模式1
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    // 输出使能
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    // 输出通道电平极性配置
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

    // 输出比较通道 1
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
    TIM_OC1Init(BJ_TIM, &TIM_OCInitStructure);
    TIM_OC1PreloadConfig(BJ_TIM, TIM_OCPreload_Enable);

    // 清除计数器中断标志位
	TIM_ClearFlag(BJ_TIM, TIM_FLAG_Update);

	// 开启计数器中断
	TIM_ITConfig(BJ_TIM,TIM_IT_Update,ENABLE);
	
	// 使能计数器
	TIM_Cmd(BJ_TIM, ENABLE);
}

void BJ_TIM_Init(void)
{
    BJ_TIM_GPIO_Config();
    BJ_TIM_Mode_Config();
	DIR_GPIO_Config();
}



extern uint16_t hopeSignal;

void BJ_TIM_IRQHandler (void)
{
	if ( TIM_GetITStatus( BJ_TIM, TIM_IT_Update) != RESET )
	{
		TIM_ClearITPendingBit(BJ_TIM , TIM_FLAG_Update);
	
	
			{
				
				if(hopeSignal<=0)
			{
				
				hopeSignal=0;
				TIM_SetCompare1(BJ_TIM, 0);		// 停止动
			}
			else
			{
					hopeSignal--;
					TIM_SetCompare1(BJ_TIM, 100);		// 停止动
			}


			}
}
	}