STM32步进电机ULN2003驱动开发详解：基于Hal库的实用指南

1. 硬件准备

1.1 所需组件

1.2 接线说明

步进电机驱动引脚连接：
电机1：
- IN1 -> PA4
- IN2 -> PA5
- IN3 -> PA6
- IN4 -> PA7

电机2：
- IN1 -> PA8
- IN2 -> PA9
- IN3 -> PA10
- IN4 -> PA11

电源连接：
- ULN2003模块VCC -> 5V
- ULN2003模块GND -> GND

1.3 STM32Cubemx引脚配置

2. 软件实现

2.1 头文件定义 (motor.h)

#ifndef __MOTOR_H
#define __MOTOR_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

#include "main.h"

// 电机状态定义
#define MOTOR_STOP              0
#define MOTOR_CLOCKWISE         1
#define MOTOR_COUNTER_CLOCKWISE 2

// 函数声明
void Motor_Init(void);
void Motor_Update(void);
void Motor1_SetStatus(uint8_t status);
void Motor2_SetStatus(uint8_t status);
uint8_t Motor1_GetStatus(void);
uint8_t Motor2_GetStatus(void);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* __MOTOR_H */

2.2 源文件实现 (motor.c)

#include "motor.h"
#include "stdint.h"

// 私有变量定义
static uint8_t motor1_status = MOTOR_STOP;
static uint8_t motor2_status = MOTOR_STOP;
static uint8_t step_position1 = 0;
static uint8_t step_position2 = 0;

// 步进电机8步驱动序列
static const uint8_t step_sequence[8][4] = {
    {0,1,1,1},  // A相导通
    {0,0,1,1},  // AB相导通
    {1,0,1,1},  // B相导通
    {1,0,0,1},  // BC相导通
    {1,1,0,1},  // C相导通
    {1,1,0,0},  // CD相导通
    {1,1,1,0},  // D相导通
    {0,1,1,0}   // DA相导通
};

// 控制函数实现
static void set_motor1_output(uint8_t position)
{
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, step_sequence[position][0] ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, step_sequence[position][1] ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, step_sequence[position][2] ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_7, step_sequence[position][3] ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}

// 其他函数实现...（参见完整代码）

2.3 主程序调用示例 (main.c)

#include "motor.h"

int main(void)
{
    // 系统初始化代码...
    
    // 初始化电机
    Motor_Init();
    
    while (1)
    {
        Motor_Update();  // 更新电机状态
        HAL_Delay(2);   // 控制电机速度
    }
}

3. 工作原理

3.1 ULN2003特性

3.2 驱动序列说明

8步序列说明：
{0,1,1,1} -> A相导通
{0,0,1,1} -> AB相导通
{1,0,1,1} -> B相导通
{1,0,0,1} -> BC相导通
{1,1,0,1} -> C相导通
{1,1,0,0} -> CD相导通
{1,1,1,0} -> D相导通
{0,1,1,0} -> DA相导通

注：0表示相导通，1表示相断开（因为ULN2003反相特性）

3.3 速度控制

4. 常见问题及解决方案

4.1 电机不转动

4.2 电机转动不稳

4.3 转向相反

解决方法：

// 顺时针
step_position = (step_position - 1) & 0x07;  // 改为
step_position = (step_position + 1) & 0x07;

1. 或调换电机接线顺序

5. 优化建议

1. 添加加速减速控制
2. 实现位置控制功能
3. 添加过流保护
4. 实现多电机同步控制
5. 添加故障检测功能

6. 注意事项

1. 确保电源电流足够（每个ULN2003通道最大500mA）
2. 注意散热，必要时增加散热措施
3. 避免频繁急停，可能损坏驱动器
4. 确保信号线连接可靠，避免干扰
5. 建议添加上拉电阻增加抗干扰能力

7. 扩展功能

1. 添加位置传感器实现闭环控制
2. 实现速度平滑控制
3. 添加上位机控制界面
4. 实现多种控制模式切换
5. 添加断电位置保存功能

作者：二三.241