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开始浏览正文之前，请大家先花几分钟看完这段视频：

步进电机是如何工作的

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步进电机(stepping motor)

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角），是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。 当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为”步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。 可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的多相时序控制器。 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机、交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。 步进电机又称为脉冲电机,基于最基本的电磁铁原理,它是一种可以自由回转的电磁铁,其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。 由于步进电机是一个把电脉冲转换成离散的机械运动的装置,具有很好的数据控制特性,因此,计算机成为步进电机的理想驱动源,随着微电子和计算机技术的发展,软硬件结合的控制方式成为了主流,即通过程序产生控制脉冲,驱动硬件电路。单片机通过软件来控制步进电机,更好地挖掘出了电机的潜力。因此,用单片机控制步进电机已经成为了一种必然的趋势,也符合数字化的时代趋势。

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步进电机和伺服电机、舵机有何区别？

伺服电机不仅仅只包含一个电机，通常是包含电机、传感器和控制器的电机系统（具体可以参考伺服电机/舵机 控制）。
舵机是个俗称，适用于航模上，其实是一种低端的但最常见的伺服电机系统，价格低廉但精度较低。

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单片机控制示例

相信通过视频及文字内容，大家对步进电机相关原理已经非常熟悉。下面通过Arduino Pro MINI开发板进行一项简易的步进电机控制实验。

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实验前要准备的元件
- 28BYJ-48 五线四相步进电机
- ULN2003驱动芯片
- Arduino Pro MINI开发板
- 杜邦线若干

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示例代码一：

可以直接在Arduino IDE的File> Examples> Stepper> MotorKnob里直接导入示例代码。

Stepper.h是Arduino IDE自带的控制步进电机的标准库。

/* * MotorKnob * * A stepper motor follows the turns of a potentiometer * (or other sensor) on analog input 0. * * http://www.arduino.cc/en/Reference/Stepper * This example code is in the public domain. */ #include // change this to the number of steps on your motor #define STEPS 100 // create an instance of the stepper class, specifying // the number of steps of the motor and the pins it's // attached to Stepper stepper(STEPS, 8, 9, 10, 11); // the previous reading from the analog input int previous = 0; void setup() { // set the speed of the motor to 30 RPMs stepper.setSpeed(30); } void loop() { // get the sensor value int val = analogRead(0); // move a number of steps equal to the change in the // sensor reading stepper.step(val - previous); // remember the previous value of the sensor previous = val; }

Stepper函数是用来创建步进电机实例的，共有如下两种用法：
steps代表电机转一圈所用的步数。这个一般是步进电机出厂是就固定的。
- 也可以通过步距角计算得出：
转一圈的步数 = 360 / 步距角

Stepper(steps, pin1, pin2) Stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4)

pin1,pin2,pin3,pin4是连接至步进电机的引脚。
根据电机的引线数确定。pin3，pin4是可选的。

setSpeed(rpms)函数是用来设置步进电机的速度，即每分钟该转的步数。

• 根据实例代码，当转动电位器，步进电机也会转动一定角度。

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示例代码二：

调用大神写好的库当然可以节约大量的开发时间，不过懂得原理也是非常有必要的。下面通过五线四相步进电机来进行简单说明：

五线四相步进电机的工作方式

`四相步进电机可以在:` - 四相单拍 : 通电顺序为 A-B-C-D - 四相双拍1 : 通电顺序为 AB-BC-CD-DA - 四相双拍2 : 通电顺序为 AC-BC-BD-DA - 四相八拍 : 通电顺序为 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A `四种工作方式下工作。`

下面依照8拍驱动方式编写相关代码：

/* Main.ino file * by： 禾灮Studios * * Created: 周三 6月 13 2018 * Processor: Arduino Uno * Compiler: Arduino AVR (Proteus) */ #define motor_pin_1 8 //A #define motor_pin_2 9 //B #define motor_pin_3 10 //C #define motor_pin_4 11 //D int shiJian =10; //参数用于电机调速 void steps_to_move_N(){ //逆时针旋转 八拍方式驱动，顺序为A AB B BC C CD D DA //1000 digitalWrite(motor_pin_1, HIGH); digitalWrite(motor_pin_2, LOW); digitalWrite(motor_pin_3, LOW); digitalWrite(motor_pin_4, LOW); delay(shiJian); //1100 digitalWrite(motor_pin_1, HIGH); digitalWrite(motor_pin_2, HIGH); digitalWrite(motor_pin_3, LOW); digitalWrite(motor_pin_4, LOW); delay(shiJian); // 0100 digitalWrite(motor_pin_1, LOW); digitalWrite(motor_pin_2, HIGH); digitalWrite(motor_pin_3, LOW); digitalWrite(motor_pin_4, LOW); delay(shiJian); // 0110 digitalWrite(motor_pin_1, LOW); digitalWrite(motor_pin_2, HIGH); digitalWrite(motor_pin_3, HIGH); digitalWrite(motor_pin_4, LOW); delay(shiJian); //0010 digitalWrite(motor_pin_1, LOW); digitalWrite(motor_pin_2, LOW); digitalWrite(motor_pin_3, HIGH); digitalWrite(motor_pin_4, LOW); delay(shiJian); //0011 digitalWrite(motor_pin_1, LOW); digitalWrite(motor_pin_2, LOW); digitalWrite(motor_pin_3, HIGH); digitalWrite(motor_pin_4, HIGH); delay(shiJian); //0001 digitalWrite(motor_pin_1, LOW); digitalWrite(motor_pin_2, LOW); digitalWrite(motor_pin_3, LOW); digitalWrite(motor_pin_4, HIGH); delay(shiJian); //1001 digitalWrite(motor_pin_1, HIGH); digitalWrite(motor_pin_2, LOW); digitalWrite(motor_pin_3, LOW); digitalWrite(motor_pin_4, HIGH); delay(shiJian); } void steps_to_move_Z(){ //1001 digitalWrite(motor_pin_1, HIGH); digitalWrite(motor_pin_2, LOW); digitalWrite(motor_pin_3, LOW); digitalWrite(motor_pin_4, HIGH); delay(shiJian); //0001 digitalWrite(motor_pin_1, LOW); digitalWrite(motor_pin_2, LOW); digitalWrite(motor_pin_3, LOW); digitalWrite(motor_pin_4, HIGH); delay(shiJian); //0011 digitalWrite(motor_pin_1, LOW); digitalWrite(motor_pin_2, LOW); digitalWrite(motor_pin_3, HIGH); digitalWrite(motor_pin_4, HIGH); delay(shiJian); //0010 digitalWrite(motor_pin_1, LOW); digitalWrite(motor_pin_2, LOW); digitalWrite(motor_pin_3, HIGH); digitalWrite(motor_pin_4, LOW); delay(shiJian); // 0110 digitalWrite(motor_pin_1, LOW); digitalWrite(motor_pin_2, HIGH); digitalWrite(motor_pin_3, HIGH); digitalWrite(motor_pin_4, LOW); delay(shiJian); // 0100 digitalWrite(motor_pin_1, LOW); digitalWrite(motor_pin_2, HIGH); digitalWrite(motor_pin_3, LOW); digitalWrite(motor_pin_4, LOW); delay(shiJian); //1100 digitalWrite(motor_pin_1, HIGH); digitalWrite(motor_pin_2, HIGH); digitalWrite(motor_pin_3, LOW); digitalWrite(motor_pin_4, LOW); delay(shiJian); //1000 digitalWrite(motor_pin_1, HIGH); digitalWrite(motor_pin_2, LOW); digitalWrite(motor_pin_3, LOW); digitalWrite(motor_pin_4, LOW); delay(shiJian); } void setup(){ //初始化 // put your setup code here, to run once: // setup the pins on the microcontroller: pinMode(motor_pin_1, OUTPUT); pinMode(motor_pin_2, OUTPUT); pinMode(motor_pin_3, OUTPUT); pinMode(motor_pin_4, OUTPUT); digitalWrite(motor_pin_1, HIGH); digitalWrite(motor_pin_2, HIGH); digitalWrite(motor_pin_3, HIGH); digitalWrite(motor_pin_4, HIGH); } void loop(){ // put your main code here, to run repeatedly: steps_to_move_Z(); // steps_to_move_N(); }

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示例代码三：

下面的代码适用于Arduino系列，以及AVR单片机编程，修改后可直接用于其他单片机。
本段代码是对示例代码二中函数的简化表述方式。

/* Main.ino file * by： 禾灮Studios * * Created: 周三 6月 13 2018 * Processor: Arduino Uno * Compiler: Arduino AVR (Proteus) */ #define motor_pin_1 8 //A #define motor_pin_2 9 //B #define motor_pin_3 10 //C #define motor_pin_4 11 //D int shiJian =10; //参数用于电机调速 //定义八拍方式驱动，顺序为A-AB-B-BC-C-CD-D-DA unsigned char clockWise[]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x0d}; void zzz(){ //顺时针旋转 for(int i=0;i<8;i++){ PORTB = clockWise[i]; delay(shiJian); } } void fff(){ //逆时针旋转 for(int i=0;i<8;i++){ PORTB = clockWise[8-i]; delay(shiJian); } } void setup(){ //初始化 // put your setup code here, to run once: // setup the pins on the microcontroller: DDRB=0xFF; //端口B设置为输出 PORTB=0xFF; //端口B初始值设置为1 } void loop(){ // put your main code here, to run repeatedly: zzz(); fff(); }

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以上内容就是控制步进电机的几种简易方法，各有优缺点大家根据自己的喜好和需要进行选择。不足之处还请大家批评指正。

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感谢一直关注着禾灮成长进步的朋友们。你们的信任、支持和鼓励，鞭策着我们一路走到了今天。 感谢所有的合作伙伴，我们相互促进，共同见证了彼此的成长。 感谢所有曾经在禾灮彼此倚靠、相互鼓励、携手同心、砥砺同行的兄弟姐妹。这里承载了我们的青春与热血。 禾灮，感谢有你。 未来，我们将一如既往，砥砺前行。 禾灮·小楊 2018.07.05

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