STM32F103控制ULN2003驱动步进电机28BYJ-48基础教程

适用场景

本教程适用于嵌入式开发初学者和电子爱好者，特别是那些希望学习如何使用STM32微控制器控制步进电机的开发者。28BYJ-48是一款常见的低成本步进电机，广泛应用于各种小型自动化项目、机器人控制、3D打印机辅助设备、智能家居控制等场景。

该教程特别适合：

• 嵌入式系统学习者
• 自动化控制项目开发者
• 机器人技术爱好者
• 电子制作DIY爱好者
• 教学实验和课程设计项目

适配系统与环境配置要求

硬件要求

• STM32F103系列开发板（如STM32F103C8T6最小系统板）
• ULN2003驱动模块
• 28BYJ-48步进电机
• 杜邦线若干
• 5V电源适配器（为电机供电）
• USB数据线（为STM32开发板供电和程序下载）

软件要求

• Keil MDK或STM32CubeIDE开发环境
• STM32CubeMX配置工具
• 相应的STM32F1系列HAL库或标准外设库
• 串口调试工具（如Putty、串口助手等）

开发环境配置

1. 安装STM32开发工具链
2. 配置GPIO引脚用于控制ULN2003的输入信号
3. 设置定时器用于生成精确的脉冲信号
4. 配置串口用于调试信息输出

资源使用教程

硬件连接

1. 将ULN2003模块的IN1-IN4引脚连接到STM32的四个GPIO输出引脚
2. 连接28BYJ-48电机的四相线到ULN2003的输出端
3. 为ULN2003模块提供5V电源
4. 为STM32开发板提供3.3V供电

软件实现步骤

引脚配置

使用STM32CubeMX配置四个GPIO引脚为推挽输出模式，用于控制ULN2003的四个输入通道。

驱动逻辑实现

// 定义步进电机相序
const uint8_t stepSequence[8] = {
    0x09, // 1001
    0x08, // 1000
    0x0C, // 1100
    0x04, // 0100
    0x06, // 0110
    0x02, // 0010
    0x03, // 0011
    0x01  // 0001
};

// 控制电机步进
void Stepper_Move(uint32_t steps, uint8_t direction) {
    for(uint32_t i = 0; i < steps; i++) {
        if(direction == FORWARD) {
            currentStep = (currentStep + 1) % 8;
        } else {
            currentStep = (currentStep - 1 + 8) % 8;
        }
        SetMotorPhase(stepSequence[currentStep]);
        HAL_Delay(2); // 控制速度
    }
}

速度控制

通过调整延时时间或使用定时器中断来实现精确的速度控制。

功能扩展

• 添加加速度控制算法实现平滑启停
• 实现多电机同步控制
• 添加限位开关检测
• 集成到更大的控制系统

常见问题及解决办法

电机不转动

问题原因：电源供电不足或接线错误 解决方法：

• 检查ULN2003模块的电源是否达到5V
• 确认电机线序连接正确
• 检查STM32 GPIO引脚配置是否正确

电机转动无力

问题原因：电流不足或驱动能力不够 解决方法：

• 确保电源能提供足够的电流（28BYJ-48约需100-200mA）
• 检查接线是否接触良好

电机发热严重

问题原因：长时间保持在某相序或电流过大 解决方法：

• 在停止时关闭电机供电
• 调整驱动电流（如果模块支持）
• 避免长时间保持在同一位置

步进丢失

问题原因：速度过快或负载过重 解决方法：

• 降低步进速度
• 减少负载或选择更大扭矩的电机
• 添加加速度控制

开发环境配置问题

问题描述：程序编译或下载失败 解决方法：

• 检查STM32CubeMX配置是否正确
• 确认使用的HAL库版本兼容
• 检查开发板Boot引脚设置

调试技巧

• 使用逻辑分析仪观察GPIO输出波形
• 通过串口输出调试信息监控程序运行状态
• 分阶段测试：先测试GPIO输出，再测试电机响应

通过本教程，开发者可以快速掌握STM32F103控制28BYJ-48步进电机的基本方法，为更复杂的运动控制项目打下坚实基础。