轉(zhuǎn)是轉(zhuǎn)了，但是不是感覺(jué)有點(diǎn)不太對(duì)勁呢？太慢了？別急，咱們繼續(xù)。根據(jù)本章開(kāi)頭講解的原理，八拍模式時(shí)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一圈是需要64個(gè)節(jié)拍，而我們程序中是每個(gè)節(jié)拍持續(xù) 2 ms，那么轉(zhuǎn)一圈就應(yīng)該是 128 ms，即1秒鐘轉(zhuǎn)7圈多，可怎么看上去它好像是7秒多才轉(zhuǎn)了一圈呢？

那么，是時(shí)候來(lái)了解“永磁式減速步進(jìn)電機(jī)”中這個(gè)“減速”的概念了。圖9-7是這個(gè) 28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)的拆解圖，從圖中可以看到，位于最中心的那個(gè)白色小齒輪才是步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子輸出，64個(gè)節(jié)拍只是讓這個(gè)小齒輪轉(zhuǎn)了一圈，然后它帶動(dòng)那個(gè)淺藍(lán)色的大齒輪，這就是一級(jí)減速。大家看一下右上方的白色齒輪的結(jié)構(gòu)，除電機(jī)轉(zhuǎn)子和最終輸出軸外的3個(gè)傳動(dòng)齒輪都是這樣的結(jié)構(gòu)，由一層多齒和一層少齒構(gòu)成，而每一個(gè)齒輪都用自己的少齒層去驅(qū)動(dòng)下一個(gè)齒輪的多齒層，這樣每2個(gè)齒輪都構(gòu)成一級(jí)減速，一共就有了4級(jí)減速，那么總的減速比是多少呢？即轉(zhuǎn)子要轉(zhuǎn)多少圈最終輸出軸才轉(zhuǎn)一圈呢？

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圖9-7 步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部齒輪示意圖

回頭看一下電機(jī)參數(shù)表中的減速比這個(gè)參數(shù)吧——1:64，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)64圈，最終輸出軸才會(huì)轉(zhuǎn)一圈，也就是需要6464=4096個(gè)節(jié)拍輸出軸才轉(zhuǎn)過(guò)一圈，2 ms4096=8192 ms，8秒多才轉(zhuǎn)一圈呢，是不是跟剛才的實(shí)驗(yàn)結(jié)果正好吻合了？4096個(gè)節(jié)拍轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，那么一個(gè)節(jié)拍轉(zhuǎn)動(dòng)的角度——步進(jìn)角度就是360/4096，看一下表中的步進(jìn)角度參數(shù)5.625/64，算一下就知道這兩個(gè)值是相等的，一切都已吻合了。

關(guān)于基本的控制原理本該到這里就全部結(jié)束了，但是，我們希望大家都能培養(yǎng)一種“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的思維方式！回想一下，步進(jìn)電機(jī)最大的特點(diǎn)是什么？精確控制轉(zhuǎn)動(dòng)量！那么我們是不是應(yīng)該檢驗(yàn)一下它到底是不是能精確呢？精確到什么程度呢？怎么來(lái)檢驗(yàn)?zāi)?？讓它轉(zhuǎn)過(guò)90度，然后量一下準(zhǔn)不準(zhǔn)？也行，但是如果它只差了1度甚至不到1度，你能準(zhǔn)確測(cè)量出來(lái)嗎？在沒(méi)有精密儀器的情況很難。我們還是讓它多轉(zhuǎn)幾個(gè)整圈，看看它最后停下的位置還是不是原來(lái)的位置。對(duì)應(yīng)的，我們把程序修改一下，以方便控制電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)任意的圈數(shù)。

#include <reg52.h>
void TurnMotor(unsigned long angle);
void main(){
    TurnMotor(360*25);  //360度*25，即25圈
    while (1);
}
/* 軟件延時(shí)函數(shù)，延時(shí)約 2 ms */
void delay(){
    unsigned int i = 200;
    while (i--);
}
/* 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)函數(shù)，angle-需轉(zhuǎn)過(guò)的角度 */
void TurnMotor(unsigned long angle){
    unsigned char tmp;  //臨時(shí)變量
    unsigned char index = 0;  //節(jié)拍輸出索引
    unsigned long beats = 0;  //所需節(jié)拍總數(shù)
    //步進(jìn)電機(jī)節(jié)拍對(duì)應(yīng)的 IO 控制代碼
    unsigned char code BeatCode[8] = {
        0xE, 0xC, 0xD, 0x9, 0xB, 0x3, 0x7, 0x6
    };
    //計(jì)算需要的節(jié)拍總數(shù)，4096拍對(duì)應(yīng)一圈
    beats = (angle*4096) / 360;
    //判斷 beats 不為0時(shí)執(zhí)行循環(huán)，然后自減1
    while (beats--){
        tmp = P1;  //用 tmp 把 P1 口當(dāng)前值暫存
        tmp = tmp & 0xF0;  //用&操作清零低4位
        tmp = tmp | BeatCode[index]; //用|操作把節(jié)拍代碼寫(xiě)到低4位
        P1 = tmp;  //把低4位的節(jié)拍代碼和高4位的原值送回 P1
        index++;  //節(jié)拍輸出索引遞增
        index = index & 0x07;  //用&操作實(shí)現(xiàn)到8歸零
        delay();  //延時(shí) 2 ms，即 2 ms 執(zhí)行一拍
    }
    P1 = P1 | 0x0F; //關(guān)閉電機(jī)所有的相
}

上述程序中，我們先編寫(xiě)了一個(gè)控制電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)指定角度的函數(shù)，這個(gè)角度值由函數(shù)的形式參數(shù)給出，然后在主函數(shù)中就可以方便的通過(guò)更改調(diào)用時(shí)的實(shí)際參數(shù)來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)任意的角度了。我們用了36025，也就是25圈，當(dāng)然你也可以隨意改為其它的值，看看是什么結(jié)果。我們的程序會(huì)執(zhí)行258=200秒的時(shí)間，先記下輸出軸的初始位置，然后上電并耐心等它執(zhí)行完畢，看一下，是不是??有誤差？怎么回事，哪兒出問(wèn)題了，不是說(shuō)能精確控制轉(zhuǎn)動(dòng)量嗎？

這個(gè)問(wèn)題其實(shí)是出在了減速比上，再來(lái)看一下，廠家給出的減速比是1:64，不管是哪個(gè)廠家生產(chǎn)的電機(jī)，只要型號(hào)是 28BYJ-48，其標(biāo)稱(chēng)的減速比就都是1:64。但實(shí)際上呢？經(jīng)過(guò)我們的拆解計(jì)算發(fā)現(xiàn)：真實(shí)準(zhǔn)確的減速比并不是這個(gè)值1:64，而是1:63.684！得出這個(gè)數(shù)據(jù)的方法也很簡(jiǎn)單，實(shí)際數(shù)一下每個(gè)齒輪的齒數(shù)，然后將各級(jí)減速比相乘，就可以得出結(jié)果了，實(shí)測(cè)的減速比為(32/9)(22/11)(26/9)(31/10)≈63.684，從而得出實(shí)際誤差為0.0049，即約為百分之0.5，轉(zhuǎn)100圈就會(huì)差出半圈，那么我們剛才轉(zhuǎn)了25圈，是不是就差了八分之一圈了，也就是45度，看一下剛才的誤差是45度吧。那么按照1:63.684 的實(shí)際減速比，可以得出轉(zhuǎn)過(guò)一圈所需要節(jié)拍數(shù)是6463.684≈4076。那么就把上面程序中電機(jī)驅(qū)動(dòng)函數(shù)里的4096改成4076再試一下吧。是不是看不出絲毫的誤差了？但實(shí)際上誤差還是存在的，因?yàn)樯厦娴挠?jì)算結(jié)果都是約等得出的，實(shí)際誤差大約是0.000056，即萬(wàn)分之0.56，轉(zhuǎn)一萬(wàn)圈才會(huì)差出半圈，已經(jīng)可以忽略不計(jì)了。

那么廠家的參數(shù)為什么會(huì)有誤差呢？難道廠家不知道嗎？要解釋這個(gè)問(wèn)題，我們得回到實(shí)際應(yīng)用中，步進(jìn)電機(jī)最通常的目的是控制目標(biāo)轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，通常都是在360度以?xún)?nèi)的，而這個(gè) 28BYJ-48 最初的設(shè)計(jì)目的是用來(lái)控制空調(diào)的扇葉的，扇葉的活動(dòng)范圍是不會(huì)超過(guò)180度的，所以在這種應(yīng)用場(chǎng)合下，廠商給出一個(gè)近似的整數(shù)減速比1:64已經(jīng)足夠精確了，這也是合情合理的。然而，正如我們的程序那樣，我們不一定是要用它來(lái)驅(qū)動(dòng)空調(diào)扇葉，我們可以讓它轉(zhuǎn)動(dòng)很多圈來(lái)干別的，這個(gè)時(shí)候就需要更為精確的數(shù)據(jù)了，這也是我們希望同學(xué)們都能了解并掌握的，就是說(shuō)我們要能自己“設(shè)計(jì)”系統(tǒng)并解決其中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，而不要被所謂的“現(xiàn)成的方案”限制住思路。