步进电机的8拍驱动函数示例

http://www.arduino.cn/thread-16151-1-1.html

在做arduino的步进电机实验时，很多人都是直接用IDE自带的stepper库来驱动步进电机。但是这个库只封装了2拍和4拍的步进电机驱动，而很多步进电机（如常见的28BYJ-48）是8拍驱动的。当然4拍也可以转起来，不过精度、平稳性和力矩都没有8拍好。

其实，驱动步进电机是个很简单的事情。在每种电机的资料中，都有驱动表格，如果有一定的编程能力，最好自己写个函数来驱动，可以做到最简洁而优雅，且占用最少的资源。这种简单的驱动，没有必要封装成库。

作为例子，针对上述28BYJ-48步进电机（5V，步进角度5.625，5线4相，8拍驱动，机械减速1:64），做了两个驱动函数。第一个示例函数用传统的方式，代码使用switch case结构，看起来比较清晰，可以作为思路的参考。第二个示例函数用了单片机口的概念，体现了单片机的特点，简洁而优雅。
这两个示例函数可以在1.0版以上的IDE中调用，都已测试通过。测试的最新版本是1.6.3。

只要有步进电机的驱动数据表格，这两个函数稍作修改就可以用于各种步进电机。


下面是28BYJ-48步进电机的驱动表格。


函数一测试代码：

int p = 0;    //  拍计数，顺时针7-0，逆时针0-7。int t=24;          //  每拍延时，控制速度，1ms对应最高速。                  //  负值为逆时针方向。 void setup() {  Serial.begin(9600);  //初始化串口，作为监视。  pinMode(4,OUTPUT);  //设置D4-D7脚为步进电机控制脚。  pinMode(5,OUTPUT);  pinMode(6,OUTPUT);  pinMode(7,OUTPUT);} void loop() {//  Serial.println(p);   //  串口输出拍数，调试用。  t = 1;                //  每拍延时24ms，设置转速和方向。负值逆时针转。  one_step(t);          //  驱动一拍。} //  此函数驱动一拍，参数控制速度与旋转方向。void one_step(int t) {    switch(p) {    case 0:                        //  (0001)  对应8拍不同的输出值。      digitalWrite(4,LOW);      digitalWrite(5,LOW);      digitalWrite(6,LOW);      digitalWrite(7,HIGH);      break;    case 1:                       //  (0011)      digitalWrite(4,LOW);      digitalWrite(5,LOW);      digitalWrite(6,HIGH);      digitalWrite(7,HIGH);      break;    case 2:                       //  (0010)      digitalWrite(4,LOW);      digitalWrite(5,LOW);      digitalWrite(6,HIGH);      digitalWrite(7,LOW);      break;    case 3:                       //  (0110)      digitalWrite(4,LOW);      digitalWrite(5,HIGH);      digitalWrite(6,HIGH);      digitalWrite(7,LOW);      break;    case 4:                       //  (0100)      digitalWrite(4,LOW);      digitalWrite(5,HIGH);      digitalWrite(6,LOW);      digitalWrite(7,LOW);      break;    case 5:                        //  (1100)      digitalWrite(4,HIGH);      digitalWrite(5,HIGH);      digitalWrite(6,LOW);      digitalWrite(7,LOW);      break;    case 6:                       //  (1000)      digitalWrite(4,HIGH);      digitalWrite(5,LOW);      digitalWrite(6,LOW);      digitalWrite(7,LOW);      break;    case 7:                       //  (1001)      digitalWrite(4,HIGH);      digitalWrite(5,LOW);      digitalWrite(6,LOW);      digitalWrite(7,HIGH);      break;  }  if (t < 0) {                  // t为负值，正向计数0-7。      p ++;      if (p > 7 ) {        p = 0;                 // 计数到7重新开始。      }    } else {                    // t为正值，逆向计数7-0。      p --;      if ( p < 0 ) {          // 计数到零重新开始。        p = 7;      }    }  Serial.println(abs(t));  delay(abs(t));            // 延时，短则转速高。}

  

函数one_step()可以驱动一拍，使用方法在注释中都有。速度用延时函数控制，延时越少，速度越快。延时1ms可以轻松启动。注意，使用串口调试时，每发送一条串口数据，会有5ms左右的延时（在我自己的计算机上测试的数据）。这个延时也会包括在每一拍的驱动延时中。

函数二测试代码：

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/* 步进电机8拍驱动，对应28BYJ-48，每圈64步，减速比64，

   输出轴每圈4096步。使用二进制掩码直接置位输出口。

*/

int p = 0;         // 拍计数，顺时针0-7，逆时针7-0。

int t;                // 每拍延时，控制速度，1ms对应最高速。负值为逆时针方向。

byte b[] = {B00010000,B00110000,B00100000,B01100000,

                 B01000000,B11000000,B10000000,B10010000};

                      // 对应每拍的D4-D7脚输出掩码。高4位有效。

                            

void setup() {

//  Serial.begin(9600);  // 初始化串口，作为监视。

  DDRD = DDRD | B11110000; // 置D4-D7脚为步进输出，其它脚不变。 

}

 

void loop() {

//  Serial.println(p);  // 串口输出拍数，调试用。

  t = -24;               // 每拍延时24ms，设置转速和方向。负值逆时针转。

  one_step(t);         // 驱动一拍。

}

 

//  此函数驱动一拍，参数控制速度与旋转方向。

void one_step(int t) {

  PORTD = PORTD & B00001111; // 清除D4-D7脚，D0-D3脚不变。

  PORTD = PORTD | b[p];               // 置位D4-D7脚，D0-D3脚不变。

//  Serial.println(PORTD,BIN);           //  串口输出掩码，调试用。

  if(t < 0) {                                    // t为负值，逆向计数0-7。

      p --;

      if(p < 0 ) {

        p = 7;                                   // 计数到0重新开始。

      }

    }else{                                      // t为正值，逆正向计数7-0。

      p ++;

      if( p > 7 ) {                             // 计数到7重新开始。

        p = 0;

      }

    }

  delay(abs(t));                              // 延时，短则转速高。

}

函数one_step()可以驱动一拍，使用方法在注释中都有。DDRD和PORTD是IDE的内置常数，分别表示arduino板上D0-D7脚的输出方向和输出状态，用二进制数直接可以定义。具体可查阅http://wiki.geek-workshop.com/doku.php?id=arduino:arduino_language_reference。


在arduino的学习和实验中，建议还是要学一点单片机的编程知识，最好不要照搬教程或者别人的代码，至少要问一个问什么。可以打开看看自己用到的官方库或第三方库，是不是适合自己的硬件。

代码的简洁和优雅，体现了编程的教养。