如何使用 Arduino 步进电机前后移动？

Question

我想为具有三个按钮和一个步进电机的系统创建一个 Arduino 程序。如果按下按钮 1，步进器应该向前移动 50 步。如果按下按钮 2，步进器应后退 50 步。如果按下按钮 3，则步进器应在向后 50 步后向前移动 50 步。

我使用了 Arduino 的步进器库并编写了以下代码。函数Forward()、Backward() 和Continuous() 实现每个按钮要执行的操作。每个函数逐步移动电机并将动作记录在串行输出上。

但我无法达到我想要的结果：步进器不会后退而只会前进。更准确地说：

• Forward() 按预期工作
• Backward() 产生预期的日志输出（最多计算步数 50），但电机只向前移动而不是向后移动。
• Continuous() 函数也不起作用：在前进 50 步后（移动并记录步数），它会继续前进，只为计数器记录 1。

我需要你的帮助。如何使电机在Backward() 中后退？以及如何纠正Continuous()实现前进后退，并产生正确的后退步数？

这是我的代码：

#include <Stepper.h>

int forward_button = 2;
int backward_button = 3;
int cont_button = 4;

int button_cond1;
int button_cond2;
int button_cond3;

int del = 50;

const int stepsPerRevolution = 200;  // change this to fit the number of steps per revolution
// for your motor

// initialize the stepper library on pins 8 through 11:
Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8, 9, 10, 11);
int stepCount = 0;         // number of steps the motor has taken
int steps;

void Forward() { // should go forward by 50 steps
  int stepCount = 0; 
  while (stepCount < 50) {
    steps = 1;
    myStepper.step(steps);
    stepCount++;
    delay(del);
    Serial.print("Forward steps :");
    Serial.println(stepCount);
  }
}

void Backward() { // should go backward by 50 steps
   int stepCount = 0;
   while (stepCount < 50) {
    steps = 1;
    myStepper.step(steps);
    stepCount++;
    delay(del);
    Serial.print("Backward steps :");
    Serial.println(stepCount);
  }
}

void Continuous() {  // should go forward by 50 steps, then backwards
  int stepCount = 0; 
  while (stepCount < 50) {
    steps = 1;
    myStepper.step(steps);
    stepCount++;
    delay(del);
    Serial.print("Continuous steps :");
    Serial.println(stepCount);
  }
  while (50 < stepCount <= 200) {
    int stepCount = 0;
    steps = 1;
    myStepper.step(steps);
    stepCount++;
    delay(del);
    Serial.print("Continuous steps :");
    Serial.println(stepCount);
  }
}

void setup() {
  // initialize the serial port:
  Serial.begin(9600);

  pinMode(forward_button, INPUT_PULLUP);
  pinMode(backward_button, INPUT_PULLUP);
  pinMode(cont_button, INPUT_PULLUP);

  //myStepper.setSpeed(60);
}

void loop() {
  // step one step:

  button_cond1 = digitalRead(forward_button);
  button_cond2 = digitalRead(backward_button);
  button_cond3 = digitalRead(cont_button);

  if ((button_cond1 == LOW) && (button_cond2 == HIGH) && (button_cond3 == HIGH))  {
    Forward();
  }
  else if ((button_cond1 == HIGH) && (button_cond2 == LOW) && (button_cond3 == HIGH))  {
    Backward();
  }
  else if ((button_cond1 == HIGH) && (button_cond2 == HIGH) && (button_cond3 == LOW))  {
    Continuous();
  } 
}

Answer 1

步进器方向问题：

根据文档，myStepper.step() 转动电机：

以最近一次调用 setSpeed() 确定的速度将电机转动特定的步数。

更重要的是，为了双向移动，它使用带符号的参数：

转动电机的步数 - 正 转动一个方向，负 转动另一个方向（int）

在您的代码中，Backward() 和 Forward() 之间没有区别：您在两种情况下都提供了正值。所以我建议把Backwards()改成负数：

myStepper.step(-steps); 

Continuous()的逻辑问题

还需要在您的 Continuous() 函数的第二个循环中更正方向，您想要向后移动。
但首先，您需要纠正此循环的条件：

while (50 < stepCount <= 200) {  //OUCH compares a boolean and an integer

C++ 并没有像您想象的那样链接比较运算符。因此，将其分解为两个不同的比较，并用逻辑 和 分组：

while (50 < stepCount && stepCount <= 200) { 

不幸的是，在第一个循环结束时，stepCount 正好是 50。并且 50 并不严格小于 (<) 小于 50。您可以改用 小于或等于 (<=)，但由于循环不会减少计数器，您可以将条件简化为：

while (stepCount <= 200) { // we know that it will stay 50 or above

您还需要删除此循环块中stepCount 的重新定义，因为它会创建一个隐藏初始定义的新局部变量（即一个名称，两个变量，这非常混乱）。

如果还是不行

在长期交换 cmets 之后，这里有一些建议（以粗体表示解决问题的建议）：

• 确保最新版本的代码在 arduino 上运行并且没有编译错误或警告。
• 确保不同的按钮执行预期的功能。
• 如果电机运动不如预期，请确保您的 Stepper 对象配置了与电机兼容的每转步数。
• 如果移动不稳定，或者如果正负步骤之间没有区别（根据文档，这应该朝相反的方向移动），然后交叉检查Stepper 的构造函数获取按正确顺序排列的引脚编号：这很重要，因为Stepper 将按给定顺序向不同引脚发送一系列信号以实现正确的运动。

如果仍然无法正常工作，则可能是硬件问题，或者与库不兼容（参见例如here，作者通过提供另一个信号序列解决了该问题，这不是最简单的方法）。