28BYJ-48配ULN2003接Arduino全攻略

几块钱一套的28BYJ-48步进电机加ULN2003驱动板，大概是全世界出货量最大的步进电机组合，打印机、扫描仪、空调摆叶里都能拆到同款。对刚碰步进电机的人来说，它便宜、慢、扭矩小，但接线、步序、库用法一样不缺，是把步进电机的门道吃透的最佳练手件。这篇把接线、单步半步全步的区别、Stepper和AccelStepper两个库的用法一次讲清，参数和代码都对照了Makerguides与DroneBot Workshop两篇教程原文，有据可查。

先认识28BYJ-48：小身板里的齿轮箱

28BYJ-48是一只5V单极性四相步进电机，线圈电阻约50欧姆，所以5V供电下单相电流大约100毫安，一只ULN2003达林顿管阵列就能轻松驱动，这也是它配ULN2003板子的原因。电机本体直径28毫米，轴径5毫米带扁位，方便装轮子或连杆。

它的内部结构是转子转32步一圈，再经过一组减速齿轮把扭矩放大、速度降低。标称减速比是1/64，但论坛上有人拆机数过齿轮齿数，实际是63.68395:1这个奇怪的数。所以输出轴全步模式一圈2048步，半步模式标称4096步，按真实齿轮比算其实是约4076步——如果你拿它做需要精确角度的事，这个差别就要算进去。

速度方面别抱期待：5V下最大转速大约每分钟10到15圈，再快就丢步。要圈数没圈数、要速度没速度，但换来的小扭矩在摆叶、云台微调、转盘这类应用上刚刚好，DroneBot那篇教程也提到电机加驱动板总价不到5美元。

把关键参数汇总成一张表，选购和写代码时都对着它来：

买的时候留意一个细节：不同批次的齿轮比可能有出入，前面说的63.68:1不是所有电机都一样，对角度精度有要求就按自己的电机实测校准。另外别把它跟Adafruit那款同外形的小减速步进电机搞混，那款齿轮比约1/16，全步一圈只有513步，参数差得远。

接线：四根信号线加一路独立5V

ULN2003驱动板上有个白色插座，电机引线插上去就对，不会插反。剩下的接线只有六根，一张表列清楚：

整理成图就是下面这样：

这里有一条必须记住的红线：绝对不要拿Arduino板载的5V输出给电机供电。28BYJ-48电流虽小，但线圈通断会在电源线上制造噪声，轻则单片机重启乱跳，重则烧板。Makerguides和DroneBot两篇原文都把这条加粗强调过。正确做法是电机和驱动板用独立5V电源，Arduino自己走USB或电源插座供电，两边共地。驱动板电源旁边还有个跳线帽，拔掉就能断开电机供电，调试时很好用。

这只电机便宜到可以一次买两只。下图是双电机方案：第一套照旧用脚8到11，第二套驱动板接脚4到7，两块驱动板共用一路外部5V，AccelStepper里建两个对象就能让两只电机同时各转各的。双电机版本的写法思路也简单：给两个AccelStepper对象分别设好最大速度、加速度和目标位置，loop里轮流调run()，用distanceToGo()判断到位没有，到了就把目标取反，两只电机就会一正一反来回加速减速。DroneBot的第二个示例正是这么写的，一只全步一只半步，看驱动板上的灯就能看出两种步序的点灯节奏不一样。

通电后先别急着跑程序，驱动板上四颗LED就是步序指示灯，一会儿程序跑起来看灯的点亮顺序，比看电机直观得多。

单步、半步与全步：步序里的门道

28BYJ-48的四相线圈按特定顺序通电才会转。全步模式每次点亮两相，输出轴每步0.176度，一圈2048步；半步模式在两相和单相之间交替，每步0.0879度，一圈4096步，转动更平滑但控制频率翻倍。

对写代码的人真正要紧的是引脚顺序：这只电机的步序是1-3-2-4，也就是说代码里构造Stepper对象时，引脚必须按8、10、9、11的顺序填，而不是按接线顺序8、9、10、11直接填。这是新手最容易踩的坑——接完线电机只会抖不转，九成是这个原因。

ULN2003本身不产生步序，它只是功率放大：四个输入脚各控制一路达林顿管，把Arduino的弱信号放大成能灌进线圈的电流。步序全靠软件排，所以换库、换单片机都不影响硬件。

用自带Stepper库让电机转起来

Arduino IDE自带的Stepper库就能驱动它，不用装任何东西。下面这段示例让电机正转一圈、停半秒、反转一圈，循环往复：

/* 
  Example sketch to control a 28BYJ-48 stepper motor 
  with ULN2003 driver board and Arduino UNO. 
  More info: https://www.makerguides.com 
*/

// Include the Arduino Stepper.h library:
#include "Stepper.h"

// Define number of steps per rotation:
const int stepsPerRevolution = 2048;

// Wiring:
// Pin 8 to IN1 on the ULN2003 driver
// Pin 9 to IN2 on the ULN2003 driver
// Pin 10 to IN3 on the ULN2003 driver
// Pin 11 to IN4 on the ULN2003 driver

// Create stepper object called 'myStepper', note the pin order:
Stepper myStepper = Stepper(stepsPerRevolution, 8, 10, 9, 11);

void setup() {
  // Set the speed to 5 rpm:
  myStepper.setSpeed(5);
  
  // Begin Serial communication at a baud rate of 9600:
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // Step one revolution in one direction:
  Serial.println("clockwise");
  myStepper.step(stepsPerRevolution);
  delay(500);
  
  // Step one revolution in the other direction:
  Serial.println("counterclockwise");
  myStepper.step(-stepsPerRevolution);
  delay(500);
}

看构造函数那行，引脚顺序正是前面说的8、10、9、11。setSpeed的单位是转每分钟，5rpm对这只电机是个稳妥值。想观察步序，可以把步数改成4、速度改成1，慢慢看驱动板上的灯逐个点亮。setup()里什么都不用设，Stepper库构造时已经自动把四个脚配成输出，这是DroneBot原文里专门交代过的一点。

AccelStepper：想要平滑和精确就换它

Stepper库的step()是阻塞式的，转完才执行下一行，还不能加减速。进阶玩法用AccelStepper库，在库管理器里搜AccelStepper安装即可。它的接口类型参数填8代表四线半步模式，填4代表全步；引脚同样按IN1-IN3-IN2-IN4的顺序传。第一段是恒速连续旋转：

/* 
  Example sketch to control a 28BYJ-48 stepper motor 
  with ULN2003 driver board, AccelStepper and Arduino UNO: 
  continuous rotation. More info: https://www.makerguides.com 
*/

// Include the AccelStepper library:
#include "AccelStepper.h"

// Motor pin definitions:
#define motorPin1  8      // IN1 on the ULN2003 driver
#define motorPin2  9      // IN2 on the ULN2003 driver
#define motorPin3  10     // IN3 on the ULN2003 driver
#define motorPin4  11     // IN4 on the ULN2003 driver

// Define the AccelStepper interface type: 4 wire motor in half step mode:
#define MotorInterfaceType 8

// Initialize with pin sequence IN1-IN3-IN2-IN4
AccelStepper stepper = AccelStepper(MotorInterfaceType, motorPin1, motorPin3, motorPin2, motorPin4);

void setup() {
  // Set the maximum steps per second:
  stepper.setMaxSpeed(1000);
}

void loop() {
  // Set the speed of the motor in steps per second:
  stepper.setSpeed(500);
  // Step the motor with constant speed as set by setSpeed():
  stepper.runSpeed();
}

setSpeed的单位是每秒步数，半步模式一圈4096步，500步每秒约等于7rpm。实测超过1000步每秒就不可靠了，这也符合它10到15rpm的物理上限。把setSpeed填负数就反转。

跑这段代码要注意：runSpeed()必须放在loop里不停地被调用，它每被叫一次才走一步，调用得不够勤电机就走走停停。这跟Stepper库的step()是两种哲学——step()阻塞式的写法简单粗暴，转完才执行下一行；AccelStepper的run()系是非阻塞的，一次只推一小步，主循环里还能顺便干别的事，比如读传感器、刷新显示。代价是loop里不能塞delay，一塞整个节奏就乱了。

第二段示例用setCurrentPosition清零加循环判断，精确控制转几圈：正转一圈、反转一圈、再正转两圈，每段之间停一秒：

/* Example sketch to control a 28BYJ-48 stepper motor with 
  ULN2003 driver board, AccelStepper and Arduino UNO
  More info: https://www.makerguides.com */

#include "AccelStepper.h"

// Motor pin definitions:
#define motorPin1  8      // IN1 on the ULN2003 driver
#define motorPin2  9      // IN2 on the ULN2003 driver
#define motorPin3  10     // IN3 on the ULN2003 driver
#define motorPin4  11     // IN4 on the ULN2003 driver

// Define the AccelStepper interface type; 4 wire motor in half step mode:
#define MotorInterfaceType 8

// Initialize with pin sequence IN1-IN3-IN2-IN4 for using the AccelStepper library with 28BYJ-48 stepper motor:
AccelStepper stepper = AccelStepper(MotorInterfaceType, motorPin1, motorPin3, motorPin2, motorPin4);

void setup() {
  // Set the maximum steps per second:
  stepper.setMaxSpeed(1000);
}

void loop() {
  // Set the current position to 0:
  stepper.setCurrentPosition(0);

  // Run the motor forward at 500 steps/second until the motor reaches 4096 steps (1 revolution):
  while (stepper.currentPosition() != 4096) {
    stepper.setSpeed(500);
    stepper.runSpeed();
  }
  delay(1000);

  // Reset the position to 0:
  stepper.setCurrentPosition(0);

  // Run the motor backwards at 1000 steps/second until the motor reaches -4096 steps (1 revolution):
  while (stepper.currentPosition() != -4096) {
    stepper.setSpeed(-1000);
    stepper.runSpeed();
  }

  delay(1000);

  // Reset the position to 0:
  stepper.setCurrentPosition(0);
  // Run the motor forward at 1000 steps/second until the motor reaches 8192 steps (2 revolutions):
  while (stepper.currentPosition() != 8192) {
    stepper.setSpeed(1000);
    stepper.runSpeed();
  }

  delay(3000);
}

第三段加上加减速，setAcceleration的单位是步每秒平方，moveTo设目标位置，runToPosition会自动加速巡航再减速停准，来回各两圈：

/* 
  Example sketch to control a 28BYJ-48 stepper motor with ULN2003 driver board, 
  AccelStepper and Arduino UNO: acceleration and deceleration. 
  More info: https://www.makerguides.com 
*/

#include "AccelStepper.h"

// Motor pin definitions:
#define motorPin1  8      // IN1 on the ULN2003 driver
#define motorPin2  9      // IN2 on the ULN2003 driver
#define motorPin3  10     // IN3 on the ULN2003 driver
#define motorPin4  11     // IN4 on the ULN2003 driver

// Define the AccelStepper interface type; 4 wire motor in half step mode:
#define MotorInterfaceType 8

// Initialize with pin sequence IN1-IN3-IN2-IN4
AccelStepper stepper = AccelStepper(MotorInterfaceType, motorPin1, motorPin3, motorPin2, motorPin4);

void setup() {
  // Set the maximum steps per second:
  stepper.setMaxSpeed(1000);
  // Set the maximum acceleration in steps per second^2:
  stepper.setAcceleration(200);
}

void loop() {
  // Set target position:
  stepper.moveTo(8192);
  // Run to position with set speed and acceleration:
  stepper.runToPosition();
  
  delay(1000);
  
  // Move back to original position:
  stepper.moveTo(0);
  // Run to position with set speed and acceleration:
  stepper.runToPosition();
  
  delay(1000);
}

加减速的价值在于速度突变时不容易丢步，这一点对扭矩本就不富裕的28BYJ-48尤其重要。

几个避坑提醒

第一，供电永远走外部5V，共地不共电源。第二，电机只抖不转先查引脚顺序，8、10、9、11这个1-3-2-4步序是硬规矩。第三，每台电机的齿轮比可能有出入，DroneBot原文特意提醒有些批次不是64:1，按4076步一圈校准更准。第四，ULN2003方案只能驱动这只5V单极性电机，换双极性电机或12V电机就得换A4988、L298N这类驱动，别硬套。

这套组合的天花板确实低，但作为步进电机教学件几乎完美：接错会抖、跑快丢步、齿轮比有彩蛋，步进电机的所有典型脾气它都能让你亲眼见到。玩透它再上A4988加NEMA17，很多概念就直接迁移了。