文章目錄
- 一、A4988模塊簡介
- 二、A4988引腳說明
- 三、A4988的Vref電壓調節
- 四、STM32F103C8T6控制A4988驅動2相4線步進電機
- 準備工作
- 引腳接線
- 代碼示例
- 效果展示
- 五、A4988電機驅動板常見問題
一、A4988模塊簡介
??A4988 是一款功能齊全的微步進電機驅動器，內置轉換器，操作簡便。它設計用于在全步進、半步進、四分之一步進、八分之一步進和十六分之一步進模式下驅動雙極步進電機，輸出驅動能力高達 35 V 和 ±2 A。A4988 內置一個固定關斷時間電流調節器，可在慢速或混合衰減模式下工作。轉換器是 A4988 輕松實現的關鍵。只需在 STEP 輸入端輸入一個脈沖，即可驅動電機進行一個微步。無需相序表、高頻控制線或復雜的編程接口。A4988 接口非常適合無法使用復雜微處理器或微處理器負擔過重的應用。在步進操作期間，A4988 中的斬波控制會自動選擇電流衰減模式：慢速或混合。在混合衰減模式下，設備初始設置為在固定關斷時間內以快速衰減，然后在剩余關斷時間內以慢速衰減。混合衰減電流控制可降低電機可聽噪聲，提高步進精度，并降低功耗。內置同步整流控制電路，用于改善 PWM 工作期間的功耗。內部電路保護包括：帶滯后的熱關斷、欠壓鎖定 (UVLO) 和交叉電流保護。
特性
?? 低導通電阻 (RDS(ON)) 輸出
?? 自動電流衰減模式檢測/選擇
?? 混合和慢速電流衰減模式
?? 同步整流，低功耗
?? 內部欠壓鎖定 (UVLO)
?? 交叉電流保護
?? 3.3 V 和 5 V 兼容邏輯電源
?? 熱關斷電路
?? 接地短路保護
?? 負載短路保護
?? 五種可選步進模式：全步進、1/2、1/4、1/8 和 1/16
二、A4988引腳說明
EN：使能引腳（低電平有效），該引腳懸空或接低電平，A4988都可以正常工作；接高電平則不工作。
MS1，MS2，MS3：微步細分驅動控制，通過這三個引腳的邏輯電平，調整A4988驅動電機模式為全、半、1/4、1/8 及 1/16 步進模式。
| MS1 | MS2 | MS3 | 微步分辨率 |
|---|---|---|---|
| L | L | L | 全步 |
| H | L | L | 半步 |
| L | H | L | 1/4步 |
| H | H | L | 1/8步 |
| H | H | H | 1/16步 |
RST：復位引腳（低電平有效），該引腳懸空，則默認為高電平。即該引腳沒有連接任何電平時，A4988可以正常工作。
SLP：睡眠引腳，該引腳連接電平為低電平時，A4988將進入低能耗睡眠狀態，即消耗最小的電能。如果無需使用SLeep功能，則可以將SLEEP引腳與RESET引腳連接，則A4988將持續保持正常能耗狀態而不會進入低能耗狀態。
STEP：步進引腳，通過MCU控制器向A4988發送脈沖控制信號，A4988接收到此信號后，會根據 MS1, MS2 和 MS3引腳控制電機運轉。
DIR：方向引腳，通過此引腳可以調整A4988控制電機運行方向。當此引腳為低電平，A4988將控制電機順時針旋轉。高電平則逆時針旋轉。
1A，1B：電機繞組1控制引腳。
2A，2B：電機繞組2控制引腳。
VMOT：電機電源正極（可用電源電壓為8V ~ 35V）注：此引腳用于連接為電機供電的電源。
VDD：邏輯電源正極（3 – 5.5伏）注：此引腳用于為A4988電機驅動板供電。
GND：電機電源接地和邏輯電源接地。
三、A4988的Vref電壓調節
??Vref電壓調節是通過A4988上的電位器旋鈕調節Vref參考電壓。該電壓將直接影響到步進電機在工作時流過線圈的電流強度。請注意，這一步操作非常重要，如果忽略這一步有可能會產生電機損壞的后果。
A4988 Vref參考電壓計算公式：
Rs: 市面上A4988模塊上的Rs電阻值一般有3種類型，0.05 歐姆, 0.1 歐姆或0.2 歐姆。店鋪的A4988模塊上的Rs電阻值為0.1歐姆，大部分A4988模塊順時針旋轉電位器可調大Vref，逆時針旋轉電位器調小Vref。
Vref: 電位器金屬旋鈕和GND之間的電壓即為Vref。可使用小改錐旋轉電位器旋鈕從而改變Vref。（如下圖所示）。
Imax：步進電機工作時，線圈允許流過的最大電流。
??例：Rs為0.1歐姆，電機Imax為1.5A，通過以上公式計算，Vref參考電壓為1.2V。即將通過調節電位器旋鈕 將Vref調節為1.2伏特左右。
測量Vref時注意：
- A4988模塊的VDD引腳需要連接+5V電壓
- A4988模塊的GND引腳必須與電路中的其它設備共地
- A4988模塊的VMOT引腳無需通電，但是通電也不影響Vref的測量。
- A4988模塊的1A/1B/2A/2B引腳可以不與步進電機連接，但連接也不會影響Vref的測量
四、STM32F103C8T6控制A4988驅動2相4線步進電機
準備工作
??STM32F103C8T6最小系統板，A4988驅動模塊，OLED顯示屏，EC11旋轉編碼器，按鍵和導線若干。
引腳接線
| STM32F103C8T6 | A4988 |
|---|---|
| 電機電源正 | VMOT |
| 電機電源負 | GND |
| 3.3V | VDD |
| GND | GND |
| PA0 | STEP |
| PA4 | EN |
| PA5 | DIR |
| PB3 | MS1 |
| PB4 | MS2 |
| PB5 | MS3 |
| PA1 | 編碼器的A ，控制頻率和占空比的調節 |
| PA2 | 編碼器的B，控制頻率和占空比的調節 |
| PA3 | 編碼器的S，切換調節頻率還是調節占空比 |
| PA6 | 與PA0短接，捕獲PWM |
| PB10 | 按鍵1，控制細分切換 |
| PB11 | 按鍵2，控制方向切換 |
代碼示例
A4988.c
#include "A4988.h"
#include "Delay.h"void A4988_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5);GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5);
}void A4988_SetStep(uint8_t step)
{switch(step){case 1: //1細分A4988_MS1_L;A4988_MS2_L;A4988_MS3_L;break;case 2: //1/2細分A4988_MS1_H;A4988_MS2_L;A4988_MS3_L;break;case 3: //1/4細分A4988_MS1_L;A4988_MS2_H;A4988_MS3_L;break;case 4: //1/8細分A4988_MS1_H;A4988_MS2_H;A4988_MS3_L;break;case 5: //1/16細分A4988_MS1_H;A4988_MS2_H;A4988_MS3_H;break;}
}void A4988_SetDir(uint8_t dir)
{ A4988_EN_H;Delay_ms(20);if(dir == 1) A4988_DIR_Helse A4988_DIR_LA4988_EN_L;
}
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "KEY.h"
#include "A4988.h"
#include "PWM.h"
#include "IC.h"
#include "Encoder.h"uint8_t step = 0;
uint8_t dir = 0;int main(void)
{OLED_Init();PWM_Init();A4988_Init();Key_Init();Encoder_Init();OLED_ShowString(1, 5, "A4988");OLED_ShowString(1, 12, "F"); //F：調節頻率，D：調節占空比OLED_ShowString(2, 4, "0000Hz");OLED_ShowString(2, 11, "000%");OLED_ShowString(3, 4, "1 ");OLED_ShowString(3, 11, "+");PWM_SetPrescaler(720 - 1); //Freq = 72M / (PSC + 1) / 100PWM_SetCompare1(50); //Duty = CCR / 100A4988_SetDir(1);A4988_SetStep(1);Update_Display();while (1){int16_t encoder_change = Encoder_GetValue();if(encoder_change != 0){if(setting_mode == 0) // 調頻率{pwm_freq += encoder_change * 10;if(pwm_freq > 2000) pwm_freq = 2000;if(pwm_freq < 10) pwm_freq = 10;PWM_SetPrescaler(pwm_freq - 1);}else // 調占空比{pwm_duty += encoder_change;if(pwm_duty > 100) pwm_duty = 100;if(pwm_duty < 0) pwm_duty = 0;PWM_SetCompare1(pwm_duty);}Update_PWM();Update_Display();}if(Encoder_GetKey()) // 按下編碼器按鍵切換調節模式{setting_mode ^= 1; // 0/1切換Update_Display();}Delay_ms(20);KeyEvent_TypeDef key_event = Key_Scan();switch (key_event){case KEY_MODE_CLICK:// Mode鍵短按事件step++;if (step > 5) step = 1;switch(step){case 1: A4988_SetStep(1); OLED_ShowString(3,4,"1 "); break;case 2: A4988_SetStep(2); OLED_ShowString(3,4,"1/2 "); break;case 3: A4988_SetStep(3); OLED_ShowString(3,4,"1/4 "); break;case 4: A4988_SetStep(4); OLED_ShowString(3,4,"1/8 "); break;case 5: A4988_SetStep(5); OLED_ShowString(3,4,"1/16"); break;}break;case KEY_DIR_CLICK:dir++;if(dir > 2) dir = 1;if(dir == 1) {A4988_SetDir(1); OLED_ShowString(3, 11, "+"); //正轉}else{A4988_SetDir(0);OLED_ShowString(3, 11, "-"); //反轉}break;}Delay_ms(20);}
}
效果展示
五、A4988電機驅動板常見問題
?1）4988驅動板可以驅動多大的電流？
??如果4988芯片上沒有加散熱片，電流最好在1A以下。如果加散熱片，電流可以達到2A。
?2）步進電機的連接方式是什么？
??先判斷哪兩根線為同一相，短接兩兩線有明顯阻力的為同一相，A相和B相可以不區分，只有是同一相接在同一個電機繞組控制引腳即可。
?3）接上電后，電機左右抖動不能正常運行是什么原因？
??電機出現抖動一般有兩個原因，一是缺相：可能是4988與電機沒有接好導致4988的輸出端某一相斷開，造成電機缺相從而抖動。也有可能是步進電機接線接錯：如果步進電機沒有正確的進行連接，電機會出現抖動的情況。二是驅動電流過大或過小導致的，調節板載上的電位器調到電機正常平穩運行就可。
?4）電機丟步如何解決？
??相電流的大小跟步進電機的扭力有直接關系，如果感覺你的步進電機扭力不足、丟步，可能是4988輸出的電流太小。您可以調節A4988模塊上的電位器調節A4988模塊的輸出電流強度。具體調節方法請參考上面的Vref電壓的調節方法。請注意：如A4988輸出電流強度大于電機工作電流強可能會燒毀您的步進電機。請小心調節。
?5）4988可以驅動兩相六線或兩相五線的電機嗎？
??可以，兩相連線按照問題2連接，將中間抽頭懸空即可。
?6）電機停止轉動時會有滋滋的電流聲。
??這是正常現象。步進電機有一個參數-步距角。通過細分驅動可以縮小步進角度，比如步距角為1.8度的步進電機，采用16細分，最小可以走的角度是1.8/16=0.1125度。由于這個角度非常小，當電機停止時，可能處于非電機物理位置（1.8度為一個物理位置）。因此步進電機在靜止時會有電流聲，這屬于正常現象，不用擔心。
