第7章 步进电机实验

第七章 步进电机实验

1. 步进电机介绍

28BYJ48 步进电机自带减速器， 为五线四相步进电机， 直径为 28mm， 实物如下所示：

28BYJ48 电机内部结构等效图如下所示：

步进电机旋转控制图：

28BYJ48 步进电机旋转驱动方式如下表：

28BYJ48 步进电机主要参数如下所示：

在上图中 28BYJ48 步进电机主要参数中可以看到有一个减速比： 1:64， 步进角为 5.625/64 度， 如果需要转动一圈， 那么需要 360/5.625*64=4096 个脉冲信号。

减速比这个和之前介绍的直流减速电机有点类似， 所以 28BYJ48 步进电机实际上是： 减速齿轮+步进电机组成， 28BYJ48 步进电机减速齿轮实物图如下所示：

减速齿轮计算方法如下所示：


2. 硬件设计

本实验使用到硬件资源如下：

• ULN2003模块

• ESP32 GPIO

• 28BYJ48

ULN2003模块电路如下所示：

该电路在直流电机实验章节已介绍， 此处不再重复。 本实验使用 J5 端子与28BYJ48 步进电机连接。 J3 端子的 IN1-IN4 与 ESP32 IO 连接。

本章实验使用 ESP32 的 IO15、 2、 0、 14 引脚， 接线如下所示：

3. 软件设计

from machine import Pin
import time

# 定义按键控制对象
key1 = Pin(14, Pin.IN, Pin.PULL_UP) # 使用引脚14作为输入，并上拉电阻
key2 = Pin(27, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
key3 = Pin(26, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
key4 = Pin(25, Pin.IN, Pin.PULL_UP)

# 定义步进电机控制对象
motor_a = Pin(15, Pin.OUT, Pin.PULL_DOWN) # 使用引脚15作为输出，并下拉电阻
motor_b = Pin(2, Pin.OUT, Pin.PULL_DOWN)
motor_c = Pin(0, Pin.OUT, Pin.PULL_DOWN)
motor_d = Pin(4, Pin.OUT, Pin.PULL_DOWN)

# 定义按键键值
KEY1_PRESS,KEY2_PRESS,KEY3_PRESS,KEY4_PRESS = 1,2,3,4
key_en = 1
# 按键扫描函数(前面已经讲过啦)
def key_scan():
    global key_en
    if key_en == 1 and (key1.value() == 0 or key2.value() == 0 or key3.value() == 0 or key4.value() == 0)
    time.sleep_ms(10)
    key_en = 0
    if key1.value() == 0:
        return KEY1_PRESS
    elif key2.value() == 0:
        return KEY2_PRESS
    elif key3.value() == 0:
        return KEY3_PRESS
    elif key4.value() == 0:
        return KEY4_PRESS
    elif key1.value() == 1 and key2.value() == 1 and key3.value() == 1 and key4.value() == 1:
        key_en = 1
    return 0    

# 步进电机发送脉冲函数
def step_motor_send_pulse(step, fx): # step:步进值，fx:步进方向
    temp = step # 保存当前步进值
    if fx == 0: # 如果步进方向为正
        temp = 7 - step # 反转步进值
    # 步进值设定    
    if temp == 0: 
        motor_a.value(1)
        motor_b.value(0)
        motor_c.value(0)
        motor_d.value(0)
    elif temp == 1:
        motor_a.value(1)
        motor_b.value(1)
        motor_c.value(0)
        motor_d.value(0)
    elif temp == 2:
        motor_a.value(0)
        motor_b.value(1)
        motor_c.value(0)
        motor_d.value(0)
    elif temp == 3:
        motor_a.value(0)
        motor_b.value(1)
        motor_c.value(1)
        motor_d.value(0)  
    elif temp == 4:
        motor_a.value(0)
        motor_b.value(0)
        motor_c.value(1)
        motor_d.value(0)
    elif temp == 5:
        motor_a.value(0)
        motor_b.value(0)
        motor_c.value(1)
        motor_d.value(1)    
    elif temp == 6:
        motor_a.value(0)
        motor_b.value(0)
        motor_c.value(0)
        motor_d.value(1)      
    elif temp == 7:
        motor_a.value(1)
        motor_b.value(0)
        motor_c.value(0)
        motor_d.value(1)      

# 主函数
if __name__ == '__main__':
    key = 0 # 按键值初始化
    fx1 = 1 # 步进方向初始化，默认正方向
    STEM_MAX = 1 # 步进最大值
    STEM_MIN = 5 # 步进最小值
    speed1 = STEM_MAX # 步进速度初始化
    step1 = 0 # 步进值初始化
    while True:
        key = key_scan() # 扫描按键
        if key == KEY1_PRESS:
            fx1 =not fx1 # 切换步进方向
        elif key == KEY2_PRESS:
            if speed1 > STEM_MAX:
                speed1 -= 1
        elif key == KEY3_PRESS:
            if speed1 < STEM_MIN:
                speed1 += 1
        step_motor_send_pulse(step1, fx1) # 步进电机发送脉冲
        step1 += 1 # 步进值加1
        if step1 == 8: # 步进值到达最大值则归零
            step1 = 0  # 步进值归零      
        time.sleep_ms(speed1) # 步进速度控制，延时

可以按下KEY1 键调节电机旋转方向； 当按下 KEY2 键， 电机加速； 当按下 KEY3 键， 电机减速。

---

2024.8.21 第一次修订，后期不再维护