【分享】21级-李硕-空调扇叶开合：28BYJ-48步进电机02

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2021级-李硕-空调扇叶开合：28BYJ-48步进电机

一、作品功能概述
[color=var(--md-box-samantha-normal-text-color) !important]本作品基于迪文屏的 C51 内核单片机进行开发，并搭配步进电机驱动板，实现对 28BYJ - 48 步进电机的精确控制。在迪文屏界面上，用户能够选择特定角度，设定步进电机的旋转速度，按下启动键后，步进电机将带动扇叶精准移动至目标角度。此外，当步进电机处于 0 度极限位置时，红灯亮起；处于 180 度极限位置时，绿灯亮起，以此作为位置指示。
二、工作原理28BYJ - 48 步进电机工作原理
[color=var(--md-box-samantha-normal-text-color) !important]28BYJ - 48 步进电机属于四相五线且自带减速箱的步进电机，具备四拍或八拍运行模式。常见的控制方式包括单四拍、双四拍以及八拍三种。其中，八拍工作方式的通电顺序为：A - AB - B - BC - C - CD - D - DA - A。这种工作方式既能提供较好的转动力矩，又能保证较高的控制精度，因此本作品选用八拍工作方式。
步进电机驱动电路工作原理
[color=var(--md-box-samantha-normal-text-color) !important]步进电机驱动板的核心芯片为 ULN2003AN。依据 ULN2003AN 芯片手册可知，该芯片由 7 对 NPN 达林顿管构成，单个达林顿管的集电极电流可达 500mA。其工作原理如下：公共端 com 连接 5V - 12V 电压，并与电机的公共电源端相连。当输入端 B 为高电平时，两个三极管导通工作，输出端呈现低电平，此时负载回路电流增大，电机开始工作；而当输入端 B 为低电平时，两个三极管截止不工作，输出端为高电平，负载回路电流归零，电机停止工作。
三、设计思路硬件部分
[color=var(--md-box-samantha-normal-text-color) !important]学校与迪文公司为本课题提供了所需的各类模块。在深入了解各模块的功能与参数后，将它们连接组成完整的系统。28BYJ - 48 步进电机与其他课题中的传感器模块有所不同，由于电机驱动需要较大电流，而 C51 单片机的引脚通常无法直接输出如此大的电流，因此需要配备专门的驱动板。
软件部分

• 深入理解 28BYJ - 48 步进电机的工作原理，在此基础上编写驱动程序，以实现步进电机旋转至给定角度的功能。
• 本课题面临的一个挑战是，系统未配备用于实时获取步进电机位置的传感器，这使得让步进电机转动到指定位置（以角度表示）的控制在程序算法上颇具难度。
• 针对这一问题，本课题提出如下解决方案：首先，通过手动校准的方式，将电机扇叶调整至 0 度位置。此后，每次旋转后，将电机的位置记录至 flash 中，覆盖上一次记录的位置。当下次接收到从屏幕发来的目标旋转位置（角度）时，从 flash 中读取上次记录的位置，通过计算两者差值，得出需要旋转的角度。若差值为正，电机顺时针旋转；若差值为负，电机则逆时针旋转。
  

GUI 设计
[color=var(--md-box-samantha-normal-text-color) !important]考虑到步进电机控制涉及旋转速度与指定位置（角度）这两个关键参数，同时兼顾界面的美观性与用户操作的实用性，我们组采用了以下设计方式：对于指定位置的设置，通过拖动调节的方式实现，让用户能够直观便捷地设定所需角度；而对于旋转速度的设置，则采用按键返回的方式，为用户提供简洁明了的操作体验。

步进电机-空调扇叶开合-实物展示。_哔哩哔哩_bilibili

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源文件如下