使用STM32通过PWM输出中断简单控制张大头42步进电机

本文介绍了步进电机的工作原理及STM32控制方法。步进电机通过脉冲信号控制转动角度，1.8°步距角电机默认16细分时每圈需3200个脉冲。硬件连接包括电源、使能、脉冲和方向控制引脚。软件采用PWM中断精确控制脉冲数，通过STM32F407的TIM12定时器输出方波信号，在中断回调函数中计数脉冲数以实现精准停转。文中提供了完整的CubeMX配置参数和代码实现，并指出步进电机转速由脉冲频率决定，过高或

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2850人浏览 · 2025-10-12 23:04:50

2301_80307210 · 2025-10-12 23:04:50 发布

一、步进电机的工作原理简介

步进电机是通过单片机发送脉冲数来控制转动的，且对于张大头步进电机来说，一般有两个步距角0.9°和1.8°。如果是0.9°，意思是没收到一个脉冲，步进电机转动0.9°，则转一圈需要400个脉冲；如果是1.8°，则转一圈需要200个脉冲。

同时张大头步进电机还支持进行细分操作，支持1、2、4、8、16、32、64、128、256细分，其默认为16细分。例：如果选择1.8°，则转一圈需要360*16/1.8=3200，即需要3200个脉冲步进电机才可以转动一圈。

二、张大头步进电机与STM32的连接说明

官方给出的资料中连接方式如下所示：

各个引脚说明如下：

V+：供电引脚：连接外部12-32V
GND：采用的是共阳接法，和单片机进行共地即可
Com：连接3.3V或5V
En：使能引脚，悬空时默认为高电平保持Hold（可以在OLED屏中尽心修改悬空装填），即可以默认不连接引脚；也可以通过单片机引脚来控制，低电平不使能，高电平使能
Stp：脉冲控制引脚：单片机的PWM脉冲通过该引脚输入给步进电机
Dir：方向引脚：通过单片机引脚的高低电平可以控制转动的方向

三、控制原理说明

本次采用的是PWM输出中断来精准控制步进电机的转动。采用PWM输出中断的原因是：PWM引脚每输出一个脉冲，进入一次PWM中断，PWM输出值进行加1，当达到设定值时，关闭脉冲，便可使步进电机停止。这种方法对于步进电机转动圈数有明确要求具有很好的效果。流程图如下所示：

四、CubeMX参数设置

参数设置中主要关注的是定时器PWM的自动重装载值以及初始PWM占空比。本人选用的是STM32F407VET6芯片，复用定时器12的PWM输出功能。定时器12挂在APB2时钟总线上，频率为84MHz，具体配置如下所示：

ARR的值为1000，PSC的值为84，同时把占空比默认值设置为50％，这样才会输出占空比为0.5的方波，同时还要注意把定时器的中断打开。

五、代码编写

核心代码如下：

  int16_t PulseCount=3200;//给定脉冲数
  int16_t StepCount;//指示输出了多少的脉冲数

  HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim12,TIM_CHANNEL_1);//开启PWM输出中断
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);//通过方向引脚设置方向

  //PWM输出中断回调函数
void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	if(htim==&htim12)
	{
		if(StepCount>=PulseCount)
		{
			StepCount=0;
			HAL_TIM_PWM_Stop_IT(&htim12,TIM_CHANNEL_1);//计满之后清零并使电机停止旋转
		}
		else//没用计满目标值则每进入一次中断计数值加1
			StepCount++;
	}
	
}

完整代码如下：

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2025 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
int16_t PulseCount=3200;
int16_t StepCount;
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM12_Init();
  MX_TIM4_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
 // HAL_TIM_PWM_Start(&htim12,TIM_CHANNEL_1);
  HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim12,TIM_CHANNEL_1);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 168;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	if(htim==&htim12)
	{
		if(StepCount>=PulseCount)
		{
			StepCount=0;
			HAL_TIM_PWM_Stop_IT(&htim12,TIM_CHANNEL_1);
		}
		else
			StepCount++;
	}
	
}
/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

同时我们也可以发现相较于舵机，步进电机可以更加精准的控制转动的角度，比如电机转一圈为3200个脉冲，则可已得到如下关系：

3200-----------360°

1600-----------180°

则有 $Angle=\frac{360}{3200}Pulse$ ，便可以得出给定脉冲值和电机角度的函数关系。