单片机对28BYJ-48步进电机的控制设计

再重新看一下上面的步进电机外观图和内部结构图：步进电机一共有5根引线，其中红色的是公共端，连接到 5 V 电源，接下来的橙、黄、粉、蓝就对应了 A、B、C、D 相；那么如果要导通 A 相绕组，就只需将橙色线接地即可，B 相则黄色接地，依此类推；再根据上述单四拍和八拍工作过程的讲解，可以得出下面的绕组控制顺序表，如表9-1所示：

我们板子上控制步进电机部分是和板子上的显示控制的 74HC138 译码器部分复用的 P1.0～P1.3，关于跳线我们在第3章已经讲过了，通过调整跳线帽的位置可以让 P1.0～P1.3控制步进电机的四个绕组，如图9-5所示。

图9-5 显示译码与步进电机的选择跳线

如果要使用电机的话，需要把4个跳线帽都调到跳线组的左侧（开发板上的实际位置），即左侧针和中间针连通（对应原理图中的中间和下边的针），就可以使用 P1.0 到 P1.3 控制步进电机了，如要再使用显示部分的话，就要再换回到右侧了。那如果大家既想让显示部分正常工作，又想让电机工作该怎么办呢？跳线帽保持在右侧，用杜邦线把步进电机的控制引脚（即左侧的排针）连接到其它的暂不使用的单片机 IO 上即可。

再来看一下我们步进电机的原理图，步进电机的控制电路如图9-6所示。

图9-6 步进电机控制电路

诚然，单片机的 IO 口可以直接输出 0 V 和 5 V 的电压，但是电流驱动能力，也就是带载能力非常有限，所以我们在每相的控制线上都增加一个三极管来提高驱动能力。由图中可以看出，若要使 A 相导通，则必须是 Q2 导通，此时 A 相也就是橙色线就相当于接地了，于是A 相绕组导通，此时单片机 P1 口低4位应输出 0b1110，即 0xE；如要 A、B 相同时导通，那么就是 Q2、Q3 导通，P1 口低4位应输出 0b1100，即 0xC，依此类推，我们可以得到下面的八拍节拍的 IO 控制代码数组：

unsignedcharcodeBeatCode［8］={0xE，0xC，0xD，0x9，0xB，0x3，0x7，0x6};

到这里，似乎所有的逻辑问题都解决了，循环将这个数组内的值送到 P1 口就行了。但是，只要再深入想一下就会发现还有个问题：多长时间送一次数据，也就是说一个节拍要持续多长时间合适呢？是随意的吗？当然不是了，这个时间是由步进电机的启动频率决定的。启动频率，就是步进电机在空载情况下能够正常启动的最高脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机就不能正常启动。表9-2就是由厂家提供的步进电机参数表，我们来看一下。

表9-2 28BYJ-48 步进电机参数表

供电电压相数相电阻Ω步进角度减速比启动频率P.P.S转矩g.cm噪声dB绝缘介电强度5V450±10%5.625/641:64≥550≥300≤35600VAC

表中给出的参数是≥550，单位是 P.P.S，即每秒脉冲数，这里的意思就是说：电机保证在你每秒给出550个步进脉冲的情况下，可以正常启动。那么换算成单节拍持续时间就是 1 s/550=1.8 ms，为了让电机能够启动，我们控制节拍刷新时间大于 1.8 ms 就可以了。有了这个参数，我们就可以动手写出最简单的电机转动程序了，如下：

#includeunsignedcharcodeBeatCode［8］={//步进电机节拍对应的IO控制代码0xE，0xC，0xD，0x9，0xB，0x3，0x7，0x6};voiddelay（）;voidmain（）{unsignedchartmp;//定义一个临时变量unsignedcharindex=0;//定义节拍输出索引while（1）{tmp=P1;//用tmp把P1口当前值暂存tmp=tmp&0xF0;//用&操作清零低4位//用|操作把节拍代码写到低4位tmp=tmp|BeatCode［index］;//把低4位的节拍代码和高4位的原值送回P1P1=tmp;index++;//节拍输出索引递增index=index&0x07;//用&操作实现到8归零delay（）;//延时2ms，即2ms执行一拍}}/*软件延时函数，延时约2ms*/voiddelay（）{unsignedinti=200;while（i--）;}

把程序编译下载到板子上试试吧！看看电机转了没有？要记得换跳线哦！