用stm32驱动步进电机(一) ——使用ULN2003芯片

概述

随着嵌入式系统的发展,步进电机的使用开始激增,只要涉及到把物体从一个地方移动到另外一个地方,都少不了步进电机的身影。本教程以stm32为例,使用ULN2003,TB6600电机驱动板,A4988,DRV8825,介绍步进电机的常用驱动方式。

从ULN2003开始

首先从最简单的入手,用ULN2003芯片,来驱动这种淘宝单片机套件中经常见到(但其实并没有什么用处)的5V四相五线步进电机。

长这个样子

用了配套的驱动板,但其实可以直接把ULN2003芯片插面包板上使用

(不知道我这么打广告这家淘宝店给不给钱)

上面提到了四相五线,仔细看有一条红线,即为5V电源线,还有黄、橙、粉、蓝四线,即名字里的四相,每条线都连接了电机内部的一个线圈,转子可以看做是一个磁铁,给四个线圈依次通电,线圈通电产生磁性,使转子旋转。这里有几种信号的输入方法,参考了一个很不错的制作网站中的一个帖子,链接附在这里:howtomechatronics

如上图所示,当给其中一个线圈通电时,对应线圈变为红色,产生磁性,那么怎么才能给线圈通电呢?之前我们提到了五线中还有一条5V的电源线,那么当把某一线圈接地时,电流便会流过线圈,这样,ULN2003的作用就很明显了
——将对应引脚接地。

如下图所示,ULN2003的工作方式是这样的,正视芯片(缺口端朝上),左边最下面的引脚接地,当左边的引脚输入高电平时,右边与它平行的引脚接地,所以我们只要用stm32控制对应的引脚依次为高电平就可以让它转动起来了。

接线如下图所示,用了野火的f103ZET6的核心板,PA5,PA6,PA7,PA8依次接IN1,IN2,IN3,IN4。用两节AA电池供电,在这里要注意,不能用板子直接供电,因为电机在启动瞬间会产生很大的感应电流而烧坏板子。为了使电平统一,还应该把板子的GND与电源负极连接。
(这里有一点小问题,就

STM32F103C8T6单片机STMicroelectronics公司推出的款基于ARM Cortex-M3内核的微控制器,具备高性能和低功耗的特性。它广泛应用于电子工程领域的嵌入式系统设计,例如物联网设备、智能家居和自动化控制系统等。ULN2003款达林顿管阵列芯片,主要用于驱动大电流负载,如直流电机。 在本项目中,我们将探讨如何利用STM32F103C8T6单片机通过ULN2003芯片来实现直流减速电机的正反转控制。为此,我们需要深入了解STM32F103C8T6的内部结构和工作原理。该单片机的时钟频率为48MHz,并且拥有丰富的GPIO端口,这些端口将用于连接ULN2003,从而控制电机的转向。ULN2003芯片内部包含7个达林顿对,每个对能够驱动高达500mA的电流,总电流容量可达2.8A。在电机驱动过程中,ULN2003的作用是放大微控制器输出的低电压信号,以便能够驱动电机。要实现电机的正反转,我们可以通过改变输入到ULN2003的信号极性来改变电机绕组的供电方向。 在项目设计阶段,我们需要编写固件代码来控制STM32F103的GPIO端口。这通常包括配置GPIO模式(例如推挽或开漏)、初始化定时器(用于生成PWM信号以调节电机速度)以及设置中断(如果需要对电机状态变化进行响应)。项目文件夹结构通常包括以下几个部分:“Project”文件夹中可能包含项目的工程文件,如STM32的固件源代码、编译配置和链接脚本;“Libraries”文件夹可能包含用于驱动STM32ULN2003的库文件,例如STM32 HAL库提供了系列方便的API,方便开发人员控制微控制器的各项功能,而对于ULN2003,可能需要编写自定义的驱动函数,因为HAL库可能没有直接支持该芯片;“Doc”文件夹可能包含项目的相关文档,如设计说明、电路图或用户手册,帮助理解整个系统的运行机制
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