【树莓派5实战】控制步进电机全攻略：D36A驱动42步进 + ULN驱动28步进 + 超声波测距

树莓派 + 步进电机 + 超声波模块 = 智能硬件项目的黄金搭配！本篇文章带你完整掌握如何用 Raspberry Pi 5 控制两种常见步进电机，同时集成超声波模块实现测距

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【树莓派5】实现 电机PID闭环调速 & 舵机控制（代码封装+详细代码+调试

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前言

在物联网和机器人项目中，步进电机作为一种可精准控制的电机类型，广泛用于机械臂、履带车、自动化系统等项目中。而树莓派5的强大性能和丰富的GPIO接口，使其成为控制步进电机的理想平台。

本文将详细介绍如何使用树莓派5控制两种类型的步进电机：

42步进电机（通过 D36A 驱动控制，PWM 调速）

28BYJ-48 步进电机（通过 ULN2003 驱动控制）

并介绍如何集成超声波测距模块（如 HC-SR04）实现简单的测距

一、步进电机原理简析

步进电机是一种将电脉冲信号转化为角位移的执行元件。与普通电机不同的是，它不是连续旋转的，而是**“一步一步”前进**，这使得它非常适合应用在精确控制的位置、速度、角度的系统中。

✳️ 特点

• 精准控制：每个脉冲对应一个固定步进角度
• 无需编码器：即可实现开环控制
• 常见种类：
  • 两相四线（如42步进）：常配 D36A 驱动，使用 PWM 控速
  • 五线制（如28BYJ-48）：常配 ULN2003 驱动，用相位序列控制

二、硬件准备

• 树莓派5（已安装系统、配置好GPIO库）

• 42步进电机 + D36A 驱动板

• 28BYJ-48步进电机 + ULN2003驱动板

• 超声波模块 HC-SR04

• 面包板、杜邦线、电源模块等

三、控制42步进电机（D36A驱动 + PWM控制）

✅ 接线说明

D36A 引脚	功能	接树莓派 GPIO
PUL	PWM控制信号	GPIO17
DIR	控制方向	GPIO27
ENA	使能（低电平有效）	GPIO22

✅ 控制代码（gpiozero）

from gpiozero import PWMOutputDevice, DigitalOutputDevice
import time

pul = PWMOutputDevice(17, frequency=500)
dir = DigitalOutputDevice(27)
ena = DigitalOutputDevice(22)

# 正转
dir.on()
ena.on()

try:
    pul.value = 0.5  # 占空比 50%
    time.sleep(5)

    # 提高速度
    pul.frequency = 1000
    time.sleep(5)

    # 降低速度
    pul.frequency = 200
    time.sleep(5)

finally:
    pul.off()
    ena.off()

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四、控制28BYJ-48步进电机（ULN2003驱动）

✅ 接线说明

IN 引脚	接树莓派 GPIO
IN1	GPIO17
IN2	GPIO18
IN3	GPIO27
IN4	GPIO22

✅ 控制代码（gpiozero）

from gpiozero import OutputDevice
import time

class StepperMotor:
    def __init__(self, in1_pin, in2_pin, in3_pin, in4_pin):
        # 初始化四个控制引脚
        self.in1 = OutputDevice(in1_pin)
        self.in2 = OutputDevice(in2_pin)
        self.in3 = OutputDevice(in3_pin)
        self.in4 = OutputDevice(in4_pin)
        
        # 全步进模式步进序列
        self.step_sequence = [
            [1, 0, 0, 0],  # A
            [0, 1, 0, 0],  # B
            [0, 0, 1, 0],  # C
            [0, 0, 0, 1]   # D
        ]
        self.current_step = 0
    
    
    def rotate(self, steps, direction=1, delay=0.001):
        """
        控制电机旋转指定步数
        steps: 步数
        direction: 1表示顺时针, -1表示逆时针
        delay: 每步之间的延迟(秒)，全步进模式通常需要更长的延迟
        """
        for i in range(steps):
        	 # 应用步进序列到引脚
        	pins = [self.in1, self.in2, self.in3, self.in4]
        	for i in range(4):
            	pins[i].value = self.step_sequence[self.current_step%4][i]
            time.sleep(delay)
            # 更新当前步骤
        	self.current_step = (self.current_step + i*direction)
            
    
    def stop(self):
        """停止电机并释放所有引脚"""
        pins = [self.in1, self.in2, self.in3, self.in4]
        for pin in pins:
            pin.value = 0

# 使用示例
if __name__ == "__main__":
    # 定义连接到TB6612的GPIO引脚
    # 请根据实际连接修改这些引脚号
    IN1 = 17  # GPIO引脚号
    IN2 = 21
    IN3 = 27
    IN4 = 22
    
    # 创建步进电机对象
    motor = StepperMotor(IN1, IN2, IN3, IN4)
    
    try:
        print("顺时针旋转...")
        motor.rotate(500, direction=1)  # 顺时针旋转100步
        
        time.sleep(1)  # 暂停1秒
        
        print("逆时针旋转...")
        motor.rotate(100, direction=-1)  # 逆时针旋转100步
        
    except KeyboardInterrupt:
        print("程序被用户中断")
    finally:
        motor.stop()  # 确保电机停止
        print("程序结束")

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五、超声波模块使用（HC-SR04测距）

✅ 接线说明

模块引脚	接 GPIO
Trig	GPIO23
Echo	GPIO24

✅ 控制代码（gpiozero）

from gpiozero import DistanceSensor
import time

sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23, max_distance=2.0)

try:
    while True:
        distance = sensor.distance * 100  # cm
        print(f"距离: {distance:.1f} cm")
        time.sleep(1)
finally:
    sensor.close()

你可以根据 distance 的值来控制电机是否运行、是否加速等。

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项目扩展建议

你可以将这些模块组合，构建更复杂的项目：

• 超声波避障车
• 步进电机限位控制器
• 声控/蓝牙控制的智能设备
• 摄像头图像识别+跟踪系统

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✅ 总结

控制对象	驱动方式	控制手段	调速方法
42 步进电机	D36A	PWM + DIR + ENA	改变 PWM 频率
28BYJ-48 步进电机	ULN2003	相位控制序列	改变步进延时
HC-SR04	无驱动	DistanceSensor	自动测距

使用 gpiozero 能极大简化开发流程，非常适合初学者学习硬件控制逻辑。

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