步进电机是用于位置控制的出色电机。它们是一种特殊类型的无刷电机，它将完整的旋转分为多个相等的“步长”。它们通常在台式打印机，3D打印机，CNC铣床以及其他需要精确定位控制的设备中找到。
学习步进电动机的一种廉价方法是使用28BYJ-48步进电动机。它们通常带有基于ULN2003的驱动板，因此非常易于使用。
您知道这些步进电机如何工作吗？这些步进电机使用带齿的轮（具有32个齿）和四个电磁体来使轮一次“一步”旋转。
发送的每个HIGH脉冲都会使线圈通电，吸引齿轮的最近齿，并一步步驱动电动机。
脉冲这些线圈的方式会极大地影响电动机的性能。
脉冲序列确定电动机的旋转方向。脉冲的频率决定了电动机的速度。脉冲数确定电动机将旋转多远。 28BYJ-48步进电机28BYJ-48是5线单极5线步进电动机。
关于该电机的有趣之处在于，过去几十年来人们一直在无数应用中使用它。它用于空调，自动售货机和许多其他应用中。
这些电机最好的事情之一是它们可以一次一步地精确定位。
另一个优点是它们的运动相对精确，并且非常可靠，因为电动机不使用接触电刷。
它们即使在静止状态下也能提供良好的转矩，只要向电动机供电就可以保持转矩。
唯一的缺点是，即使它们不动，它们也有点耗电，会消耗电能。
28BYJ-48齿轮减速比根据数据表，当28BYJ-48电动机以全步模式运行时，每一步对应于11.25°的旋转。这意味着每转有32步（360°/ 11.25°= 32）。
另外，电动机具有1/64减速齿轮组。（实际上是1 / 63.68395，但在大多数情况下，1/64是一个很好的近似值）
这意味着每转实际上有32 * 63.68395步= 2037.8864〜2038步！
28BYJ-48功耗电机的功耗约为240mA。
因为电机消耗太多功率，所以最好直接从外部5V电源供电，而不是从Arduino汲取功率。
即使在静止状态下，电动机也会消耗功率以保持其位置。
ULN2003驱动板电机通常带有基于ULN2003的驱动板。
ULN2003是最常见的电机驱动器IC之一，由7对达林顿晶体管对的阵列组成，每对能够驱动高达500mA和50V的负载。该板上使用了七对中的四对。
该板上有一个连接器，可以完美地匹配电动机的电线，这使得将电动机轻松连接到板上非常容易。还有用于四个控制输入的连接以及电源连接。
该板上有四个LED，它们在四根控制输入线上显示活动（以指示步进状态）。它们在电机运行时提供良好的视觉效果。
该板还带有一个ON / OFF跳线，用于隔离步进电机的电源。
ULN2003步进驱动器板的引脚排列ULN2003步进驱动器板的引脚排列如下：
IN1 – IN4脚用于驱动电动机。将它们连接到Arduino上的数字输出引脚。
地线 是常见的接地引脚。
VDD引脚为电动机供电。将其连接到外部5V电源。由于电机消耗的功率过多，因此切勿使用Arduino的5V电源为步进电机供电。
马达接头，这是电机插入的地方。该连接器是带键的，因此只能以一种方式进入。
将28BYJ-48步进电机和ULN2003驱动程序连接到Arduino既然我们了解了电动机的所有知识，就可以开始将其连接到Arduino了！
首先将电源连接到ULN2003驱动程序。
请注意，可以从Arduino直接为步进电机供电。但是，不建议这样做。因为电机可能会在其电源线上感应出电气噪声，这可能会损坏Arduino。
因此，请使用单独的5V电源为步进电机供电。
接下来，将电源的地连接到arduino的地。这非常重要，因此我们必须在两者之间建立相同的参考电压。
现在将驱动板的IN1，IN2，IN3，IN4分别连接到Arduino数字引脚8、9、10和11。
最后，将电动机电缆从步进电动机连接到驱动器板上。
完成后，您应该拥有与下图相似的外观。
Arduino代码–使用内置的步进器库
对于我们的第一个实验，我们将使用Arduino IDE随附的Arduino Stepper Library。
步进程序库负责执行步进序列，并使其直接控制各种单极和双极步进电机。
这是一个简单的草图，它使步进电动机顺时针缓慢移动，然后迅速逆时针移动。
//Includes the Arduino Stepper Library#include <Stepper.h>// Defines the number of steps per rotationconst int stepsPerRevolution = 2038;// Creates an instance of stepper class// Pins entered in sequence IN1-IN3-IN2-IN4 for proper step sequenceStepper myStepper = Stepper(stepsPerRevolution, 8, 10, 9, 11);void setup() {// Nothing to do (Stepper Library sets pins as outputs)}void loop() {// Rotate CW slowlymyStepper.setSpeed(100);myStepper.step(stepsPerRevolution);delay(1000);// Rotate CCW quicklymyStepper.setSpeed(700);myStepper.step(-stepsPerRevolution);delay(1000);} 代码说明：草图首先包括Arduino Stepper库。
#include <Stepper.h>接下来，我们定义一个常数stepsPerRevolution，该常数保存电动机完成一圈旋转所需的“步数”。在我们的例子中是2038。
const int stepsPerRevolution = 2038;28BYJ-48单极步进电机的步进顺序为IN1-IN3-IN2-IN4。我们将通过创建一个步进库的实例来使用此信息来驱动电机，该实例myStepper的销序列为8、10、9、11。
确保正确无误，否则电动机将无法正常运行。
Stepper myStepper = Stepper(stepsPerRevolution, 8, 10, 9, 11);设置功能没有设置任何内容，因为步进器库在内部将四个I / O引脚设置为输出。
void setup() { }在循环功能中，我们使用该setSpeed()功能设置希望步进电机移动的速度，然后使用该step()功能告诉它旋转多少步。向该step()函数传递负数将使电动机的旋转方向反向。
第一个代码段将使电动机非常缓慢地顺时针旋转。第二个将以更快的速度逆时针旋转电动机。
void loop() {// Rotate CW slowlymyStepper.setSpeed(100);myStepper.step(stepsPerRevolution);delay(1000);// Rotate CCW quicklymyStepper.setSpeed(700);myStepper.step(-stepsPerRevolution);delay(1000);} Arduino代码–使用AccelStepper库Arduino步进器库非常适合简单的单电机应用。但是，当您想控制多个步进电机时，就需要一个更好的库。
因此，在下一个实验中，我们将使用称为AccelStepper库的高级步进电机库。它通过以下几种方式大大改进了标准Arduino Stepper库：
它支持加速和减速。它支持半步行驶。它支持同时控制多个步进电机，每个步进电机具有独立的并发步进器。该库未包含在Arduino IDE中，因此您需要首先安装它。
库安装要安装库，请导航至“Sketch”>“Include Library”>“Manage Libraries...”，等待库管理器下载库索引并更新已安装库的列表。
输入“ accelstepper ” 过滤搜索。单击第一个条目，然后选择“安装”。
Arduino代码
这是一个简单的程序，它使步进电机沿一个方向加速，然后减速以使其静止。电动机旋转一圈后，它将改变旋转方向。而且它不断地重复做。
// Include the AccelStepper Library#include <AccelStepper.h>// Define step constant#define FULLSTEP 4// Creates an instance// Pins entered in sequence IN1-IN3-IN2-IN4 for proper step sequenceAccelStepper myStepper(FULLSTEP, 8, 10, 9, 11);void setup() {// set the maximum speed, acceleration factor,// initial speed and the target positionmyStepper.setMaxSpeed(1000.0);myStepper.setAcceleration(50.0);myStepper.setSpeed(200);myStepper.moveTo(2038);}void loop() {// Change direction once the motor reaches target positionif (myStepper.distanceToGo() == 0) myStepper.moveTo(-myStepper.currentPosition());// Move the motor one stepmyStepper.run(); 代码说明：我们首先包括新安装的AccelStepper库。
#include <AccelStepper.h>现在，当我们要全速驱动电动机时，我们将为此定义一个常数。如果要半步驱动电动机，请将常数设置为8。
#define FULLSTEP 4接下来，我们创建一个名为8、10、9、11 myStepper的引脚序列的步进器库实例（请记住，这些电机的步进序列为IN1-IN3-IN2-IN4）。
同样，请确保您设置正确，否则电动机将无法正常运行。
AccelStepper myStepper(FULLSTEP, 8, 10, 9, 11);在设置功能中，我们首先将电动机的最大速度设置为1000，这大约是这些电动机可以运行的最大速度。然后，我们为电动机设置一个加速因子，以将加速度和减速度添加到步进电动机的运动中。
接下来，我们将常规速度设置为200，并将其移动到2038的步数（您记得28BYJ-48的齿轮传动装置每转将移动2038步）。
void setup() {myStepper.setMaxSpeed(1000.0);myStepper.setAcceleration(50.0);myStepper.setSpeed(200);myStepper.moveTo(2038);}在循环功能中，我们使用If语句检查电机distanceToGo到达目标位置（由设置）之前，需要行驶多远（通过读取属性moveTo）。一旦distanceToGo达到零，我们将通过将moveTo位置更改为当前位置的负值来沿相反方向移动电动机。
现在，在循环的底部，您会注意到我们已经调用了一个run()函数。这是最重要的功能，因为直到执行此功能，步进器才会运行。
void loop() {// Change direction once the motor reaches target positionif (myStepper.distanceToGo() == 0) myStepper.moveTo(-myStepper.currentPosition());// Move the motor one stepmyStepper.run();} 同时控制两个28BYJ-48步进电机对于我们的下一个实验，我们将在Arduino中添加第二个28BYJ-48步进器和ULN2003驱动程序，以同时驱动两个电机。
接线保留您之前建立的连接，并按以下步骤连接新设备：
我们将再次使用单独的5V电源为ULN2003驱动板供电。
现在，将第二个驱动器板的IN1，IN2，IN3，IN4分别连接到Arduino数字引脚4、5、6和7。
下图显示了接线。
Arduino代码
这是草图，其中一台电动机全速驱动，第二台电动机半速驱动。电动机旋转一圈时，其旋转方向将改变。还涉及一些加速和减速。
// Include the AccelStepper Library#include <AccelStepper.h>// Define step constants#define FULLSTEP 4#define HALFSTEP 8// Creates two instances// Pins entered in sequence IN1-IN3-IN2-IN4 for proper step sequenceAccelStepper stepper1(HALFSTEP, 8, 10, 9, 11);AccelStepper stepper2(FULLSTEP, 4, 6, 5, 7);void setup() {// set the maximum speed, acceleration factor,// initial speed and the target position for motor 1stepper1.setMaxSpeed(1000.0);stepper1.setAcceleration(50.0);stepper1.setSpeed(200);stepper1.moveTo(2038);// set the same for motor 2stepper2.setMaxSpeed(1000.0);stepper2.setAcceleration(50.0);stepper2.setSpeed(200);stepper2.moveTo(-2038);}void loop() {// Change direction once the motor reaches target positionif (stepper1.distanceToGo() == 0) stepper1.moveTo(-stepper1.currentPosition());if (stepper2.distanceToGo() == 0) stepper2.moveTo(-stepper2.currentPosition());// Move the motor one stepstepper1.run();stepper2.run();} 代码说明：我们首先包括AccelStepper库。
#include <AccelStepper.h>
现在，我们要全速驱动一台电动机，而半速驱动第二台电动机。我们将为此定义两个常量。
#define FULLSTEP 4 #define HALFSTEP 8接下来，我们创建两个马达对象，每个马达对象一个。我们使用引脚定义和步骤定义来进行设置。
AccelStepper stepper1(HALFSTEP, 8, 10, 9, 11);AccelStepper stepper2(FULLSTEP, 4, 6, 5, 7);在设置功能中，我们首先将的最大速度设置stepper1为1000。然后，我们为电动机设置一个加速因子，以将加速度和减速度添加到步进电动机的运动中。
接下来，我们将常规速度设置为200，并将其移动到2038的步数（您记得28BYJ-48的齿轮传动装置每转将移动2038步）。
我们将做完全相同的事情，stepper2只是我们会指示它移至-2038，因为我们希望它逆时针移动。
void setup() {// settings for motor 1 stepper1.setMaxSpeed(1000.0); stepper1.setAcceleration(50.0); stepper1.setSpeed(200); stepper1.moveTo(2038);// settings for motor 2 stepper2.setMaxSpeed(1000.0); stepper2.setAcceleration(50.0); stepper2.setSpeed(200); stepper2.moveTo(-2038);}在循环功能中，我们If statements对每个电动机使用两个（每个电动机一个），以检查电动机distanceToGo到达目标位置（由设置）之前需要行驶多远（通过读取属性moveTo）。一旦distanceToGo达到零，我们将其moveTo位置更改为当前位置的负值，以便它们开始向相反方向移动。
最后，我们通过调用run()函数使它们运动。
void loop() {// Change direction once the motor reaches target positionif (stepper1.distanceToGo() == 0) stepper1.moveTo(-stepper1.currentPosition());if (stepper2.distanceToGo() == 0) stepper2.moveTo(-stepper2.currentPosition());// Move the motor one stepstepper1.run();stepper2.run();}