步进电机

概述

在本课中，您将学习如何使用 ULN2003 驱动器和 Arduino Uno R4 控制步进电机，特别是 28BYJ-48 型号。步进电机用于各种应用，例如 3D 打印机、CNC 机床、机器人技术，甚至常见的家用电器。它们的精确控制允许进行精细的运动，使其成为需要高定位精度的项目的理想选择。

在本项目中，我们将配置 28BYJ-48 步进电机，使其以不同速度顺时针和逆时针旋转。这类步进电机通常用于自动化系统中，用于旋转物体或驱动需要精确控制的机构。例如，它们可用于自动窗帘，窗帘在特定时间或特定条件下打开或关闭。通过了解如何控制步进电机的旋转和速度，您将能够将它们整合到自己的电子项目中。

所需元件

本项目中，我们需要以下元件。

购买整套套件会更加方便，以下是链接：

名称	套件所含项目	链接
Elite Explorer 套件	300+	Elite Explorer Kit

您也可以从以下链接单独购买。

元件介绍	购买链接
Arduino Uno R4 WiFi	-
面包板	BUY
杜邦线	BUY
步进电机	BUY
电源模块	-

接线

警告

由于步进电机功耗较高，建议使用外部 5V 电源，而不是依赖 Arduino 供电。

虽然可以直接从 Arduino 为步进电机供电，但不建议这样做，因为它会在电源线上产生电气噪声，可能导致 Arduino 损坏。

备注

为了保护电源模块的电池，首次使用前请将其充满电。

原理图

../_images/26_stepper_motor_schematic.png

代码

备注

您可以直接打开路径 elite-explorer-kit-main\basic_project\26-stepper_motor 下的 26-stepper_motor.ino 文件。
或者将以下代码复制到 Arduino IDE 中。

将代码上传到 Arduino Uno 板后，28BYJ-48 步进电机将在 ULN2003 驱动器的驱动下开始旋转。首先，电机将以 5 RPM（每分钟转数）的速度顺时针旋转一整圈。完成顺时针旋转后，电机将暂停 1 秒。

随后，电机将以 15 RPM 的较高速度逆时针旋转另一整圈。逆时针旋转后，电机将再次暂停 1 秒。只要 Arduino 保持通电，旋转和暂停循环将无限期地持续下去。

代码分析

初始化步进电机
```
#include <Stepper.h>  // 包含 Stepper 库

#define STEPS 2038                   // 定义电机每转的步数
Stepper stepper(STEPS, 2, 3, 4, 5);  // 初始化步进电机对象并设置引脚连接 (IN1, IN3, IN2, IN4)
```
包含头文件 Stepper.h，设置步数为 2038，然后使用 stepper() 函数初始化步进电机。

STEPS：电机转一圈的步数。对于此步进电机，此值为 2038。

Stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4)：此函数创建一个新的 Stepper 类实例，代表连接到 Arduino 板的特定步进电机。引脚 pin1、pin2、pin3 和 pin4 对应于 ULN2003 驱动器上的 IN1、IN3、IN2 和 IN4 引脚。
loop() 函数
```
void loop() {
  // 以 5 RPM 顺时针旋转
  stepper.setSpeed(5);
  stepper.step(STEPS);  // 顺时针旋转一整圈
  delay(1000);          // 等待 1 秒

  // 以 15 RPM 逆时针旋转
  stepper.setSpeed(15);
  stepper.step(-STEPS);  // 逆时针旋转一整圈
  delay(1000);           // 等待 1 秒
}
```
主程序使步进电机持续旋转，以 5 RPM 完成一整圈顺时针旋转，然后以 15 RPM 完成一整圈逆时针旋转。
- setSpeed(rpms)：设置电机速度，单位为每分钟转数（RPM）。此函数不会使电机转动，只是设置在调用 step() 时的旋转速度。
  - rpms：电机旋转速度，以每分钟转数为单位 - 正数（long）
- step(steps)：此函数使用最近一次调用 setSpeed() 时设置的速度，将电机旋转指定的步数。需要注意的是，此函数以阻塞方式运行，意味着它将等待电机完成运动后，才允许控制权传递到草图中的下一行。
  
  例如，如果您将速度设置为 1 RPM 并在具有 2038 步的电机上调用 step(2038)，则此函数将需要整整一分钟才能执行完毕。要实现更精确的控制，建议保持较高的速度，并且在每次调用 step() 时只移动几步。
  - steps：要使电机旋转的步数 - 正数表示向一个方向旋转，负数表示向相反方向旋转 (int)。