步驟1：零件列表

該項目使用的零件是

面包板

步進電機28byj-48

達靈頓晶體管陣列ULN2003板（x113647）

74HC595移位寄存器

74HC393二進制紋波計數(shù)器

DS1809-100 Dallastat數(shù)字電位計

74HC241 o tal緩沖區(qū)

3個觸覺按鈕

3×10kΩ電阻

2×0.1μF陶瓷電容器

1×0.01μF陶瓷電容器

連接線

5V電源

步驟2：主要部件

74HC595移位寄存器

通過重復(fù)給UNL2003板的四個輸入引腳以下順序來移動電動機：

1100- 0110-0011-1001

這將以全步模式驅(qū)動電動機。圖案1100反復(fù)右移。這建議使用移位寄存器。移位寄存器的工作方式是，在每個時鐘周期，寄存器中的位向右移動一位，用當(dāng)時輸入引腳的值替換最左邊的位。因此，它應(yīng)該先饋入兩個時鐘周期1，然后饋入兩個時鐘周期0，以生成用于電機潛水的模式。

要生成時鐘信號，需要一個振蕩器，該振蕩器產(chǎn)生一個穩(wěn)定的序列脈沖最好是干凈的方波。這將構(gòu)成信號到電機的移動模式的基礎(chǔ)。

為生成“兩個周期為1，然后兩個周期為0”，使用了觸發(fā)器。

我有一個74HC595移位寄存器。這是一種非常流行的芯片，在許多Instructables和Youtube視頻中都有介紹。

數(shù)據(jù)表可以在http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc595.pdf上找到。

一個很好的指令是由bweaver6刪除的74HC595-Shift-Register-。

74HC595移位寄存器的工作原理是，在每個時鐘周期，其8位寄存器中的數(shù)據(jù)都會右移。 ，然后將輸入引腳的值移到最左側(cè)。因此，應(yīng)該給它提供兩個時鐘周期1，然后再給兩個時鐘周期0。

數(shù)據(jù)在時鐘脈沖的上升沿移動。 Henc觸發(fā)器應(yīng)在時鐘的下降沿觸發(fā)，因此74HC595在時鐘的上升沿將具有穩(wěn)定的數(shù)據(jù)輸入。

74HC595 in可以這樣接線：

Pin 8 （GND） -》 GND

Pin 16 （VCC） -》 5V

Pin 14 （SER） -》 Data in

Pin 12 （RCLK） -》 Clock input

Pin 11 （SRCLK） -》 Clock input

Pin 13 （OE） -》 GND

Pin 10 （SRCRL） -》 5V

Pins 15， and 1-3 will output the pattern to drive the motor.

連接RCLK和SRCLK可確保芯片數(shù)據(jù)寄存器始終與輸出寄存器同步。將引腳13接地將使輸出寄存器（Q0-Q7）的內(nèi)容立即可見。

555計時器

要生成時鐘脈沖，555計時器芯片可以使用。這也是一種非常流行的芯片，比移位寄存器有更多的描述和討論。 Wikipedia在https://en.wikipedia.org/wiki/555_timer_IC上有一篇不錯的文章。

數(shù)據(jù)表在這里：http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ne555 .pdf

除其他事項外，該芯片還可以產(chǎn)生方波時鐘脈沖。外部電阻器和電容器用于控制頻率和占空比（接通時）。

當(dāng)設(shè)置為重復(fù)生成脈沖時，555芯片被稱為處于不穩(wěn)定模式?？梢酝ㄟ^如上圖所示進行接線來完成。 （圖片由jjbeard ［公共領(lǐng)域］，通過Wikimedia Commons）：

Pin 1 -》 GND

Pin 2 -》 R1 （10k?） -》 Pin 7

Pin 2 -》 Pin 6

Pin 3 is the output

Pin 4 （reset） -》 5V

Pin 5 -》 0.01μF -》 GND

Pin 6 -》 0.1μF -》 GND

Pin 7 -》 R2 （10k?） -》 5V

Pin 8 -》 5V

引腳3的輸出將連接到74HC595移位的輸入時鐘引腳（引腳11和12）

輸出信號的頻率（以及步進電機的速度）由電阻器R1和R2的值以及電容器C的值確定。

循環(huán)時間T將為ln（2）C（R1 + 2 R2）或大約0.7 C（R1 + 2 R2）。

頻率為1/T。

占空比，即信號為高的周期時間的一部分，是

（R1 + R2）/（R1 + 2R2）。

占空比對于

對于R1和R2，我都使用10kΩ，C = 0.1μF。

這給出了大約480Hz的頻率，并且接近最大頻率，我發(fā)現(xiàn)

要從74HC595產(chǎn)生1100移位的重復(fù)模式，應(yīng)將引腳14（SER）保持高電平兩個時鐘周期，然后保持低電平兩個周期。也就是說，引腳應(yīng)以時鐘頻率的一半振蕩。

74HC393雙二進制紋波計數(shù)器

74HC393以二進制計數(shù)，這也意味著它可用于將脈沖頻率除以2的冪，

其數(shù)據(jù)表在此處：http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc393.pdf

74HC393是雙通道的，每側(cè)都有一個4位計數(shù)器。

在時鐘脈沖的下降沿，第一個輸出引腳打開和關(guān)閉。因此，輸出引腳一將以輸入時鐘頻率的一半振蕩。在輸出引腳1的下降沿，輸出引腳2開啟和關(guān)閉。對于所有四個輸出引腳，依此類推。每當(dāng)引腳n關(guān)閉時，引腳n + 1就會切換。

引腳n + 1的變化頻率是引腳n的一半。這是二進制計數(shù)。在再次從零開始之前，計數(shù)器可以計數(shù)到15（所有四個位為1）。如果將計數(shù)器1的最后一個輸出引腳作為時鐘連接到計數(shù)器2，則它的計數(shù)可能為255（8位）。

要創(chuàng)建頻率為輸入時鐘頻率一半的脈沖，只能輸出需要引腳1。也就是說，僅從零開始計數(shù)。

因此，如果通過555的時鐘脈沖進行計數(shù)，則代表位2的74HC393計數(shù)器上的引腳將以頻率的一半振蕩。時鐘。因此，可以將其連接到74HC595移位寄存器的SER引腳，以生成所需的模式。

74HC393二進制計數(shù)器的接線應(yīng)為：

Pin 1 （1CLK） -》 74HC595 Pin 11， 12 and 555 Pin 3

Pin 2 （1CLR） -》 GND

Pin 4 （1QB） -》 74HC595 Pin 14

Pin 7 （GND） -》 GND

Pin 14 （VCC） -》 5V

Pin 13 （2CLK） -》 GND （not used）

Pin 12 （2CLR） -》 5V （not used）

第3步：運行

如果74HC595的引腳0-3，我們現(xiàn)在可以使電動機運行分別連接到ULN2003板的1-4引腳。

現(xiàn)在，將555定時器的引腳6上的0.1μF電容器替換為10μF。這將使時鐘周期延長一百倍，并且人們將能夠看到正在發(fā)生的事情。

ULN2003板上的LED可用于此目的。從ULN2003板上拔下電機插頭。將電路板的引腳1至4連接到74HC595的輸出QA-QD（引腳7、9、10和11）。將ULN2003板的-和+連接到地面和5V。如果打開電源，則應(yīng)該在LED上看到所需的圖案。

如果要查看74HC393二進制計數(shù)器中發(fā)生了什么，請改為連接到該計數(shù)器的3-6引腳。

如果圖案正確，請關(guān)閉電源，再次用0.1μF的電容更換電容器，將ULN2003板的輸入引腳1-4連接至74HC595的輸出引腳QA-QD，然后將其插入

再次打開電動機。

第4步：速度控制

步進電機的速度由555定時器的輸出頻率控制。這又由電阻器R1和R2以及與其連接的電容器C1的值決定。通過將一個100kΩ的電位計與R2串聯(lián)連接，頻率可以在480Hz至63Hz之間。步驟pr。電機的第二個頻率將是555定時器頻率的一半。

我使用了DS1809-100數(shù)字電位器，該數(shù)字電位器用于按鈕。將引腳2（UC）和引腳7（DC）連接到5V的按鈕使RH（引腳1）或RL（引腳4）端子與抽頭引腳6（RW）之間的電阻增大/減小。按住按鈕一秒鐘以上，按鈕會自動重復(fù)。

數(shù)據(jù)表可以在這里找到：https://datasheets.maximintegrated.com/zh/ds/DS180.。.

布線如下：

Pin 1 （RH） unused

Pin 2 （UC） -》 tactile button 1

Pin 3 （STR） -》 GND

Pin 4 （RL） -》 555 Pin 2

Pin 5 -》 GND

Pin 6 （RW） -》 10k? -》 555 pin 7

Pin 7 （DC） -》 tactile button 2

Pin 8 -》 5V

觸覺按鈕1的布線》 Pin 1/2 -》 DS1809 Pin 2

Pin 3/4 -》 5V

觸覺按鈕2的布線：

Pin 1/2 -》 DS1809 Pin 7

Pin 3/4 -》 5V

現(xiàn)在，可以調(diào)節(jié)速度了。

步驟5：啟動/停止

要啟動和停止步進電機，可以使用555定時器的引腳4（復(fù)位引腳）。如果將其拉低，則引腳3將沒有輸出脈沖。

將使用觸覺按鈕來切換啟動和停止。按下按鈕一次，應(yīng)啟動電動機，再次按下按鈕，應(yīng)使其停止。為了獲得這種行為，需要一個觸發(fā)器。但是也可以使用已經(jīng)存在的74HC393。 74HC393由兩部分組成，只有一半用作時鐘脈沖的分頻器。

由于二進制計數(shù)器實際上只是串聯(lián)的一組觸發(fā)器，因此可以使用另一部分的第一個觸發(fā)器。通過連接觸覺按鈕，使得按下按鈕時引腳13（2CLK）為低電平，否則為高電平，引腳12將在每個低電平上切換。將針腳12連接到555的針腳4，將啟動和停止其輸出，并因此停止電動機。

觸覺按鈕有些棘手，因為它們是機械按鈕。它們可能會“反彈”，也就是說，它們可能在每次按下時發(fā)送多個信號。在按鈕上方連接一個0.1 μF電容器有助于避免這種情況。

因此，增加了一個觸覺按鈕（添加了按鈕3，并且更改了與555引腳4的連接。

按鈕的接線：

Pin 1/2 -》 10k? -》 5V

Pin 1/2 -》 0.1μF -》 Pin 3/4

Pin 3/4 -》 74HC393 Pin 13 （2CLK）

對555進行了以下更改：

Pin 4 （Reset） -》 74HC393 Pin 11 （2QA）

按鈕3現(xiàn)在應(yīng)該用作啟動/停止開關(guān)。

請注意，以這種方式停止的電動機仍會消耗功率。

步驟6：方向控制

要控制電動機的方向，需要另一個按鈕，然后是另一個觸發(fā)器，但是，我將通過使用74HC393的下一個觸發(fā)器，在開/關(guān)觸發(fā)器之后作弊，然后

方向針（Pin 2QA）變?yōu)榈碗娖綍r，下一個引腳（Pin 2QB）被切換，因此反復(fù)按下按鈕將導(dǎo)致

OFF-ON FORWARDS -OFF-向后打開-OFF-向后打開等

要使電動機向后運行，應(yīng)反轉(zhuǎn)送入ULN2003的圖形，這可以雙向執(zhí)行。我移位寄存器，但我沒有。 74HC595不是雙向的。

但是，我發(fā)現(xiàn)我可以使用74HC241八進制緩沖區(qū)。該緩沖器有兩個4位部分，帶有獨立的OE（輸出使能）引腳。第一個OE引腳控制前四個輸出引腳，第二個OE控制最后四個輸出引腳。當(dāng)OE接通時，輸出引腳與相應(yīng)的輸入引腳具有相同的值，而當(dāng)OE斷開時，輸出引腳將處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，就像未連接時一樣。此外，OE引腳之一為低電平有效，另一引腳為高電平有效，因此，將它們連接在一起時，此時只有一半的緩沖器將處于活動狀態(tài)。

因此，對于相同的輸入，緩沖器的一半可以向前驅(qū)動電動機，而另一半可以向后驅(qū)動電動機。哪一半處于活動狀態(tài)，取決于OE引腳的值。

有關(guān)74HC241的數(shù)據(jù)表，請訪問http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn54hc241.pdf。

接線可能是這樣的：

Pin 1 （1OE） -》 74HC293 Pin 10 （2QB）

Pin 2 （1A1） -》 74HC595 Pin 15

Pin 3 （1Y4） -》 ULN2003 Pin 1

Pin 4 （1A2） -》 74HC595 Pin 1

Pin 5 （1Y3） -》 ULN2003 Pin 2

Pin 6 （1A3） -》 74HC595 Pin 2

Pin 7 （1Y2） -》 ULN2003 Pin 3

Pin 8 （1A4） -》 74HC595 Pin 3

Pin 9 （1Y1） -》 ULN2003 Pin 4

Pin 10 （GND） -》 Ground

Pin 11 （2A1） -》 Pin 2 （1A1）

Pin 12 （1Y4） -》 Pin 9 （2Y1）

Pin 13 （2A2） -》 Pin 4 （1A2）

Pin 14 （1Y3） -》 Pin 7 （2Y2）

Pin 15 （2A3） -》 Pin 6 （1A3）

Pin 16 （1Y2） -》 Pin 5 （2Y3）

Pin 17 （2A3） -》 Pin 8 （1A4）

Pin 18 （1Y2） -》 Pin 3 （2Y4）

Pin 19 （2OE） -》 Pin 1 （1OE）

Pin 20 （VCC） -》 5V

現(xiàn)在，只需用5V上電即可完成接線。

請確保電源可以提供足夠的電流來驅(qū)動電動機和電路。

步驟7：結(jié)論

可以控制步進電動機沒有微控制器。

這里使用的IC是我以前購買的。

為生成脈沖，555定時器芯片是很好的選擇，但是存在幾種替代方法，例如，

對于速度控制，可以使用任何電位計，而不僅僅是數(shù)字電位計。如果您使用的是10kΩ的電位計，而不是100kΩ，則可以用1KΩ替換10kΩ的電阻，而將0.1 μF的電容替換為1μF的電容（將所有電阻相除并乘以相同的電容以保持時序）。

使用雙向移位寄存器，例如

對于按鈕控制，可以將74HC393替換為觸發(fā)器，例如74HC73。 555也可以連接為撥動開關(guān)。