如何利用STM32F103C8T6去控制42步进电机呢

一、用到的元器件
STM32F103C8T6
42步进电机（42SHDC4040-17B）
TB6600电机驱动器升级版
二、42步进电机
1.步进电机的基本知识
（1）拍数——每一次循环所包含的通电状态数（电机转过一个齿距角所需脉冲数）
（2）单拍制分配方式——状态数=相数
（3）双拍制分配方式——状态数=相数的两倍
（4）步距角 ——步进机通过一个电脉冲转子转过的角度

N:一个周期的运行拍数
Zr：转子齿数
拍数：N=km
m:相数
k=1单拍制
k=2双拍制
（5）转速

（6）角度细分的原理
电磁力的大小与绕组通电电流的大小有关。
当通电相的电流并不马上升到位，而断电相的电流也非立即降为0时，它们所产生的磁场合力，会使转子有一个新的平衡位置，这个新的平衡位置是在原来的步距角范围内。
2. 42步进电机参数
无法查找到42SHDC4040-17B型号的详细资料，以通用42步进电机为例：
步距角 1.8°
步距角精度 ±5%
相数 2相
励磁方式 混合式
转子齿数 50
拍制 双拍制
其他参数：无
由步距角=1.8°推算出转子齿数为50，拍制为双拍制
3. 42步进电机速度与角度控制
电机的转速与脉冲频率成正比，电机转过的角度与脉冲数成正比。所以控制脉冲数和脉冲频率就可以精确调速。
理论上步进电机

转速单位： 转/ 分
频率单位：赫兹
x 细分倍数
T 步距角
例如，在本实验中，32细分；频率72000 赫兹；步距角1.8°；套用公式




三、TB6600电机驱动器升级版参数
TB6600步进电机驱动器升级版是一款专业的两相步进电机驱动，可实现正反转控制。通过S1,S2,S3 3位拨码开关选择7档细分控制(1,2/A,2/B,4,8,16,32,)，通过S4,S5,S6 3位拨码开关选择8 档电流控制（0.5A，1A，1.5A，2A，2.5A，2.8A,3.0A,3.5A）。适合驱动57,42 型两相、四相混合式步进电机。
1.信号输入端
PUL+：脉冲信号输入正。( CP+ )
PUL-：脉冲信号输入负。( CP- )
DIR+：电机正、反转控制正。
DIR-：电机正、反转控制负。
EN+：电机脱机控制正。
EN-：电机脱机控制负。
共阳极接法：分别将PUL+，DIR+，EN+连接到控制系统的电源上， 如果此电源是+5V则可直接接入，如果此电源大于+5V，则须外部另加限流电阻R，保证给驱动器内部光藕提供8—15mA 的驱动电流。
共阴极接法：分别将 PUL-，DIR-，EN-连接到控制系统的地端；脉冲输入信号通过PUL+接入，方向信号通过DIR+接入，使能信号通过EN+接入。若需限流电阻，限流电阻R的接法取值与共阳极接法相同。
注：EN端可不接，EN有效时电机转子处于自由状态（脱机状态），这时可以手动转动电机转轴。
2.电机绕组连接
A+：连接电机绕组A+相。
A-：连接电机绕组A-相。
B+：连接电机绕组B+相。
B-：连接电机绕组B-相。
3.电源电压连接
VCC：电源正端“+”
GND：电源负端“-”
注意：DC直流范围：9-32V。不可以超过此范围，否则会无法正常工作甚至损坏驱动器.
4.拨码开关

电流大小设定

三、STM32F103
------说明：引脚部分在文章末尾有解释--------
1.引脚连接
A 0——PUL+
A 3——KEY1——V3
A12——DIR+
A11——EAN+
GND——EAN- ——KEY0
2.引脚功能
A0控制电机转速
A3控制按键
A9
A11
A11控制电机是否为锁死状态
A12控制电机正反转
3.定时器
1.本实验利用定时器TIM2和定时器TIM3构造一个主从定时器，TIM2作为主定时器控制电机的转速，TIM3作为从定时器控制电机的转动角度。
2.电机的转速和转角还与驱动器自身的细分数有关，但是驱动器细分数是通过影响电机的步距角来影响转速和转角，而TIM2和TIM3是控制步进电机的频率和脉冲数来控制转速转角
3.电机的转速和角度与定时器的关系（在不考虑电机自身的细分数下）
设TIM2的定时周期（即重装值）为nPDTemp2,预分频值为OCPolarity2
TIM3的定时周期（即重装值）为nPDTemp3,预分频值为OCPolarity3,
则单片机产生一个脉冲所需要的时间为:

本实验中设TIM2的定时周期nPDTemp2=72000/5000-1，预分频值OCPolarity2=999，TIM3的定时周期nPDTemp3=6399,预分频值OCPolarity3为0。即

定时器共产生nPDTemp3+1=6400个脉冲，电机转过的角度为6400*1.8°=11520°，即电机转了32圈。
转动速度

4.在32细分的情况下电机1rad/s和转1°需要的重装值为nPDTemp2=11.25，nPDTemp3=17.7778。
四、程序实现
1.main.c程序
#include "main.h"
#include "sys.h"
#include "usart1.h"
#include "delay.h"
#include "math.h"
u16 t;  
u16 len;             //接收到的数据长度
u16 times=0;
char receive_data[60]; //接收到的字符
char state; //电机正反转标志位0正转，1反转
int speed,angle; //旋转速度，角度
int a=0;        //判断是否接收到数据
int r,data=0;  //用于数据转换
int type; //转换后的数据   
extern u16 USART_RX_STA;
/**************************
* 函数名：delay
* 描述  ：延时函数
* 输入  ：无
* 输出  ：无
* 返回值：无
****************************/
void delay()//延时
{
int i,j;
for(i=0;i<2000;i++)
for(j=0;j<1000;j++);
}
/**************************
* 函数名：Waiting_receptio
* 描述  ：等待串口接收数据
* 输入  ：无
* 输出  ：无
* 返回值：无
****************************/
void Waiting_reception(void)
{
while(a==0)//等待数据发送完成
{
delay_ms(100);
if(a==1)//接收到数据
{
if(USART_RX_STA&0x8000)//（串口接收用到了正点原子的例程）
{
len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
r=len;
type=0;
for(t=0;t
{
receive_data[t]=USART_RX_BUF[t];
data=(int)receive_data[t]-48;
r=r-1;
type=type+data*(pow(10,r));
}
USART_RX_STA=0;
a=0;
delay_ms(500);
break;
}
}
}
}
/**************************
* 函数名：KeyStates
* 描述  ：监测按键状态
* 输入  ：无
* 输出  ：无
* 返回值：0/1
****************************/
u8 KeyStates()//按键状态
{
static u8 i = 0;
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_3)==0)
{
delay();
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_3)==0)
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_3)==0);
i = ~i;
}
return i;
}
/****************
* 函数名：main
* 描述  ：主函数
* 输入  ：无
* 输出  ：无
******************/
int main(void)
{
NVIC_Configuration(); //中断初始化
GPIO_Config(); //IO口初始化
USART1_Config(); //串口初始化
delay_init();             //延时函数初始化
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_11);//A11置零  A11——EAN+
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_12);//A12置零  A12——DIR+
while(1)
{
delay_ms(100);
Initial_state: printf("rn 请选择正反转，正转输入0，反转输入1 （以新行作为结束标志）rn");
Waiting_reception();
state=type;//将接收到的数据给type
if(type==0)//电机正转
{
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_12);//电机正转
printf("rn 电机为正转模式，请输入旋转速度（rad/s），输入0返回初始模式 rn");
/*********************************************此模块用于配置速度参数********************************************************/
part1:Waiting_reception();
speed =type;//将接收到的数据给speed
if(speed==0)goto Initial_state;//如果是0则返回初始模式
else{
if(speed>=15)
{
printf("rn 旋转速度>15rad/s，请重新选择旋转速度。rn");
goto part1;
}
else printf("rn 电机旋转速度为%d rad/s，请输入旋转角度，输入0返回初始模式 rn",speed);
}
/*********************************************此模块用于配置角度参数********************************************************/
Waiting_reception();
angle =type;//将接收到的数据给type
for(;;)
{
if(angle>0)//接收到的数据不是0
{
TIM2_Master__TIM3_Slave_Configuration(speed,angle); // 配置TIM2和TIM3的重装值 ,改变电机转动速度和角度
delay_ms(20000);//电机保护
printf("rn 电机已旋转%d °，请输入下一次旋转角度，输入0返回初始模式； rn",angle);
angle=0;
Waiting_reception();
angle =type;
}else{
if(angle==0)goto Initial_state;//返回初始状态
else {
printf("rn 角度错误，已返回初始模式 rn");
goto Initial_state;
}
}
}
}
/*********************************************反转模式********************************************************/
else{
if(type==1)
{
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_12);//电机反转
printf("rn 电机为正转模式，请输入旋转速度（rad/s），输入0返回初始模式 rn");
/*********************************************此模块用于配置速度参数********************************************************/
part2: Waiting_reception();
speed =type;//将接收到的数据给speed
if(speed==0)goto Initial_state;//如果是0则返回初始模式
else{
if(speed>=15)
{
printf("rn旋转速度>15rad/s，请重新选择旋转速度。rn");
goto part2;
}else printf("rn 电机旋转速度为%d rad/s，请输入旋转角度，输入0返回初始模式  rn",speed);
}
/*********************************************此模块用于配置角度参数********************************************************/
Waiting_reception();
angle =type;//将接收到的数据给type
for(;;)
{
if(angle>0)//接收到的数据不是0
{
TIM2_Master__TIM3_Slave_Configuration(speed,angle); // 配置TIM2和TIM3的重装值 ,改变电机转动速度和角度
delay_ms(20000);//电机保护
printf("rn 电机已旋转%d °，请输入下一次旋转角度，输入0返回初始模式；rn",angle);
angle=0;
Waiting_reception();
angle =type;
}else{
if(angle==0)goto Initial_state;//返回初始状态
else {
printf("rn 角度错误，已返回初始模式 rn");
goto Initial_state;
}
}
}
/****************************************************************************************************************************/
}else{//if(a!=0)&(a!=1)
type=NULL;
printf("rn 输入无效 rn");
goto Initial_state;//返回初始状态
}
}
}
}

一、用到的元器件
STM32F103C8T6
42步进电机（42SHDC4040-17B）
TB6600电机驱动器升级版
二、42步进电机
1.步进电机的基本知识
（1）拍数——每一次循环所包含的通电状态数（电机转过一个齿距角所需脉冲数）
（2）单拍制分配方式——状态数=相数
（3）双拍制分配方式——状态数=相数的两倍
（4）步距角 ——步进机通过一个电脉冲转子转过的角度

N:一个周期的运行拍数
Zr：转子齿数
拍数：N=km
m:相数
k=1单拍制
k=2双拍制
（5）转速

（6）角度细分的原理
电磁力的大小与绕组通电电流的大小有关。
当通电相的电流并不马上升到位，而断电相的电流也非立即降为0时，它们所产生的磁场合力，会使转子有一个新的平衡位置，这个新的平衡位置是在原来的步距角范围内。
2. 42步进电机参数
无法查找到42SHDC4040-17B型号的详细资料，以通用42步进电机为例：
步距角 1.8°
步距角精度 ±5%
相数 2相
励磁方式 混合式
转子齿数 50
拍制 双拍制
其他参数：无
由步距角=1.8°推算出转子齿数为50，拍制为双拍制
3. 42步进电机速度与角度控制
电机的转速与脉冲频率成正比，电机转过的角度与脉冲数成正比。所以控制脉冲数和脉冲频率就可以精确调速。
理论上步进电机

转速单位： 转/ 分
频率单位：赫兹
x 细分倍数
T 步距角
例如，在本实验中，32细分；频率72000 赫兹；步距角1.8°；套用公式




三、TB6600电机驱动器升级版参数
TB6600步进电机驱动器升级版是一款专业的两相步进电机驱动，可实现正反转控制。通过S1,S2,S3 3位拨码开关选择7档细分控制(1,2/A,2/B,4,8,16,32,)，通过S4,S5,S6 3位拨码开关选择8 档电流控制（0.5A，1A，1.5A，2A，2.5A，2.8A,3.0A,3.5A）。适合驱动57,42 型两相、四相混合式步进电机。
1.信号输入端
PUL+：脉冲信号输入正。( CP+ )
PUL-：脉冲信号输入负。( CP- )
DIR+：电机正、反转控制正。
DIR-：电机正、反转控制负。
EN+：电机脱机控制正。
EN-：电机脱机控制负。
共阳极接法：分别将PUL+，DIR+，EN+连接到控制系统的电源上， 如果此电源是+5V则可直接接入，如果此电源大于+5V，则须外部另加限流电阻R，保证给驱动器内部光藕提供8—15mA 的驱动电流。
共阴极接法：分别将 PUL-，DIR-，EN-连接到控制系统的地端；脉冲输入信号通过PUL+接入，方向信号通过DIR+接入，使能信号通过EN+接入。若需限流电阻，限流电阻R的接法取值与共阳极接法相同。
注：EN端可不接，EN有效时电机转子处于自由状态（脱机状态），这时可以手动转动电机转轴。
2.电机绕组连接
A+：连接电机绕组A+相。
A-：连接电机绕组A-相。
B+：连接电机绕组B+相。
B-：连接电机绕组B-相。
3.电源电压连接
VCC：电源正端“+”
GND：电源负端“-”
注意：DC直流范围：9-32V。不可以超过此范围，否则会无法正常工作甚至损坏驱动器.
4.拨码开关

电流大小设定

三、STM32F103
------说明：引脚部分在文章末尾有解释--------
1.引脚连接
A 0——PUL+
A 3——KEY1——V3
A12——DIR+
A11——EAN+
GND——EAN- ——KEY0
2.引脚功能
A0控制电机转速
A3控制按键
A9
A11
A11控制电机是否为锁死状态
A12控制电机正反转
3.定时器
1.本实验利用定时器TIM2和定时器TIM3构造一个主从定时器，TIM2作为主定时器控制电机的转速，TIM3作为从定时器控制电机的转动角度。
2.电机的转速和转角还与驱动器自身的细分数有关，但是驱动器细分数是通过影响电机的步距角来影响转速和转角，而TIM2和TIM3是控制步进电机的频率和脉冲数来控制转速转角
3.电机的转速和角度与定时器的关系（在不考虑电机自身的细分数下）
设TIM2的定时周期（即重装值）为nPDTemp2,预分频值为OCPolarity2
TIM3的定时周期（即重装值）为nPDTemp3,预分频值为OCPolarity3,
则单片机产生一个脉冲所需要的时间为:

本实验中设TIM2的定时周期nPDTemp2=72000/5000-1，预分频值OCPolarity2=999，TIM3的定时周期nPDTemp3=6399,预分频值OCPolarity3为0。即

定时器共产生nPDTemp3+1=6400个脉冲，电机转过的角度为6400*1.8°=11520°，即电机转了32圈。
转动速度

4.在32细分的情况下电机1rad/s和转1°需要的重装值为nPDTemp2=11.25，nPDTemp3=17.7778。
四、程序实现
1.main.c程序
#include "main.h"
#include "sys.h"
#include "usart1.h"
#include "delay.h"
#include "math.h"
u16 t;  
u16 len;             //接收到的数据长度
u16 times=0;
char receive_data[60]; //接收到的字符
char state; //电机正反转标志位0正转，1反转
int speed,angle; //旋转速度，角度
int a=0;        //判断是否接收到数据
int r,data=0;  //用于数据转换
int type; //转换后的数据   
extern u16 USART_RX_STA;
/**************************
* 函数名：delay
* 描述  ：延时函数
* 输入  ：无
* 输出  ：无
* 返回值：无
****************************/
void delay()//延时
{
int i,j;
for(i=0;i<2000;i++)
for(j=0;j<1000;j++);
}
/**************************
* 函数名：Waiting_receptio
* 描述  ：等待串口接收数据
* 输入  ：无
* 输出  ：无
* 返回值：无
****************************/
void Waiting_reception(void)
{
while(a==0)//等待数据发送完成
{
delay_ms(100);
if(a==1)//接收到数据
{
if(USART_RX_STA&0x8000)//（串口接收用到了正点原子的例程）
{
len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
r=len;
type=0;
for(t=0;t
{
receive_data[t]=USART_RX_BUF[t];
data=(int)receive_data[t]-48;
r=r-1;
type=type+data*(pow(10,r));
}
USART_RX_STA=0;
a=0;
delay_ms(500);
break;
}
}
}
}
/**************************
* 函数名：KeyStates
* 描述  ：监测按键状态
* 输入  ：无
* 输出  ：无
* 返回值：0/1
****************************/
u8 KeyStates()//按键状态
{
static u8 i = 0;
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_3)==0)
{
delay();
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_3)==0)
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_3)==0);
i = ~i;
}
return i;
}
/****************
* 函数名：main
* 描述  ：主函数
* 输入  ：无
* 输出  ：无
******************/
int main(void)
{
NVIC_Configuration(); //中断初始化
GPIO_Config(); //IO口初始化
USART1_Config(); //串口初始化
delay_init();             //延时函数初始化
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_11);//A11置零  A11——EAN+
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_12);//A12置零  A12——DIR+
while(1)
{
delay_ms(100);
Initial_state: printf("rn 请选择正反转，正转输入0，反转输入1 （以新行作为结束标志）rn");
Waiting_reception();
state=type;//将接收到的数据给type
if(type==0)//电机正转
{
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_12);//电机正转
printf("rn 电机为正转模式，请输入旋转速度（rad/s），输入0返回初始模式 rn");
/*********************************************此模块用于配置速度参数********************************************************/
part1:Waiting_reception();
speed =type;//将接收到的数据给speed
if(speed==0)goto Initial_state;//如果是0则返回初始模式
else{
if(speed>=15)
{
printf("rn 旋转速度>15rad/s，请重新选择旋转速度。rn");
goto part1;
}
else printf("rn 电机旋转速度为%d rad/s，请输入旋转角度，输入0返回初始模式 rn",speed);
}
/*********************************************此模块用于配置角度参数********************************************************/
Waiting_reception();
angle =type;//将接收到的数据给type
for(;;)
{
if(angle>0)//接收到的数据不是0
{
TIM2_Master__TIM3_Slave_Configuration(speed,angle); // 配置TIM2和TIM3的重装值 ,改变电机转动速度和角度
delay_ms(20000);//电机保护
printf("rn 电机已旋转%d °，请输入下一次旋转角度，输入0返回初始模式； rn",angle);
angle=0;
Waiting_reception();
angle =type;
}else{
if(angle==0)goto Initial_state;//返回初始状态
else {
printf("rn 角度错误，已返回初始模式 rn");
goto Initial_state;
}
}
}
}
/*********************************************反转模式********************************************************/
else{
if(type==1)
{
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_12);//电机反转
printf("rn 电机为正转模式，请输入旋转速度（rad/s），输入0返回初始模式 rn");
/*********************************************此模块用于配置速度参数********************************************************/
part2: Waiting_reception();
speed =type;//将接收到的数据给speed
if(speed==0)goto Initial_state;//如果是0则返回初始模式
else{
if(speed>=15)
{
printf("rn旋转速度>15rad/s，请重新选择旋转速度。rn");
goto part2;
}else printf("rn 电机旋转速度为%d rad/s，请输入旋转角度，输入0返回初始模式  rn",speed);
}
/*********************************************此模块用于配置角度参数********************************************************/
Waiting_reception();
angle =type;//将接收到的数据给type
for(;;)
{
if(angle>0)//接收到的数据不是0
{
TIM2_Master__TIM3_Slave_Configuration(speed,angle); // 配置TIM2和TIM3的重装值 ,改变电机转动速度和角度
delay_ms(20000);//电机保护
printf("rn 电机已旋转%d °，请输入下一次旋转角度，输入0返回初始模式；rn",angle);
angle=0;
Waiting_reception();
angle =type;
}else{
if(angle==0)goto Initial_state;//返回初始状态
else {
printf("rn 角度错误，已返回初始模式 rn");
goto Initial_state;
}
}
}
/****************************************************************************************************************************/
}else{//if(a!=0)&(a!=1)
type=NULL;
printf("rn 输入无效 rn");
goto Initial_state;//返回初始状态
}
}
}
}

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