步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制設(shè)計[1]

1、 華夏學(xué)院微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計題 目： 步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制的設(shè)計學(xué)院（系）： 信息工程系 年級專業(yè)： 自動化1083班 學(xué) 號： 10212408321 學(xué)生姓名： 王 鑫 指導(dǎo)教師： 周立群 摘要步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。步進(jìn)電機控制系統(tǒng)以8088作為控制的核心元件，利用8255的A口控制步進(jìn)電機， C口連接K0-K7，以選取不同檔的移動速度,同時獲取控制轉(zhuǎn)動方向（即正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)）. 本課程設(shè)計報告通過步進(jìn)電機的基本介紹

2、、系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計（包括最小系統(tǒng)介紹、接口電路設(shè)計、延時程序設(shè)計、步進(jìn)電機的驅(qū)動程序設(shè)計等幾個主要模塊）、完整的匯編語言程序等，我們完成了對步進(jìn)電機系統(tǒng)的設(shè)計，并完成了相應(yīng)的任務(wù)，如正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、正向加速、反向加速等，使我們進(jìn)一步掌握了匯編語言，也使我們能很好的把書本上的知識與實踐相結(jié)合，大大提高了我們的動手能力。關(guān)鍵字：步進(jìn)電機；8086CPU；8255可編程I/O接口芯片；匯編語言前言5第一章 步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制的設(shè)計要求與設(shè)計方案61.1 步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制的功能與要求1.2 設(shè)計方案的確定第二章 步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制的硬件設(shè)計72.1 步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制的硬件框圖2.2 步進(jìn)電機驅(qū)動原理第三章 步

3、進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制的軟件設(shè)計103.1 主程序流程圖3.2 8255工作方式第四章 步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制的安裝與調(diào)試134.1 硬件調(diào)試4.2 軟件調(diào)試4.3 調(diào)試過程第五章 設(shè)計體會與小結(jié)14參考文獻(xiàn)15附錄16一、系統(tǒng)硬件原理圖二、源程序前言微機原理與接口課程設(shè)計是電子技術(shù)學(xué)習(xí)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，是將理論知識和實踐能力相統(tǒng)一的一個環(huán)節(jié)，是真正鍛煉學(xué)生能力的一個環(huán)節(jié)。步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制具有設(shè)計簡單應(yīng)用廣泛的特點，非常適合作為課程設(shè)計課題。步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制是通過操作實現(xiàn)電機的加速減速正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),廣泛用于現(xiàn)實社會生活生產(chǎn)中，如高樓中的電梯，工廠中的機床。因此，研究步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制，有著非?，F(xiàn)實的意義。通

4、過本次課程設(shè)計，我提高如何綜合運用所學(xué)知識解決時間問題的能力，以及獲得有關(guān)項目管理和團(tuán)隊合作等等眾多方面的具體經(jīng)驗，增強對相關(guān)課程內(nèi)容的理解和掌握能力，培養(yǎng)對整體課程知識綜合運用和融會貫通的能力。此次步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制利用8255A芯片，以8088微處理器作為CPU，A口為輸出，C口為輸入來控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動，撥動開關(guān)來調(diào)節(jié)速度。第一章 步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制的設(shè)計要求與設(shè)計方案1.1 微機原理與接口技術(shù)實現(xiàn)的功能與要求使用匯編語言外加K0-K7等一系列的開關(guān)實現(xiàn)對步行電機轉(zhuǎn)速與方向的控制（實現(xiàn)兩個以上功能）：1.啟動與停止控制：用戶撥動某一指定鍵后可以實現(xiàn)電機的啟動與停止的控制；2.方向的控制：用戶將

5、某一指定鍵撥向上可以實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)，撥向下實現(xiàn)電機的反轉(zhuǎn)；3.速度的控制：用戶將另一指定鍵撥向上可以實現(xiàn)電機的加速轉(zhuǎn)動，撥向下實現(xiàn)電機的減速轉(zhuǎn)動；4.綜合控制：用戶一起撥動上述的按鍵后可以實現(xiàn)電機的加速正轉(zhuǎn)，減速反轉(zhuǎn)等操作；1.2 設(shè)計方案的確定選用TN8886實驗箱與微機，通過在實驗箱構(gòu)造硬件電路，主要是利用8255A芯片單元模塊、步進(jìn)電機單元模塊。通過微機編程與下載到實驗箱上。實現(xiàn)軟硬結(jié)合控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動。第二章 步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制的硬件設(shè)計2.1 步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制的元件框圖1、 按圖2-1連接線路，用8255 輸出脈沖序列，開關(guān)K0K6 控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)速，K7控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)向。2、 PA

6、0PA3 接電機的驅(qū)動端；PC0PC7 接K0K7。3、 編寫程序?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電機的順時針旋轉(zhuǎn)控制。當(dāng)K0K6中任一開關(guān)為“1”（向上撥）時步進(jìn)電機啟動，全部為“0”時步進(jìn)電機停止，其中K0為“1”時速度最慢，K6為“1”時速度最快。K7為“1”（向上撥）時步進(jìn)電機順時針轉(zhuǎn)動，為“0”（向下?lián)埽r逆時針轉(zhuǎn)動。 圖 2-12.2步進(jìn)電機驅(qū)動原理步進(jìn)電機驅(qū)動原理：如圖2-2-1是通過對每相線圈中的電流的順序切換來使電機作步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)。線圈的通電順序決定了步進(jìn)電機的旋轉(zhuǎn)方向（順時針或逆時針）。驅(qū)動電路由脈沖信號來控制，所以，調(diào)節(jié)脈沖信號的頻率便可改變步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速。如圖2-2所示：本實驗使用的步進(jìn)電機用直

7、流5V 電壓，每相電流為0.16A，電機線圈由四相組成：即：1（BA）2（BB）3（BC） 4（BD）圖2-2-1驅(qū)動方式為二相激磁方式，各線圈通電順序如下表：表2-2-2 表2-2-2 中首先向F1-F2線圈輸入驅(qū)動電流，接著依次向F2-F3，F(xiàn)3-F4，F(xiàn)4-F1輸入驅(qū)動電流，最后再返回到F1-F2，按這種順序切換可使步進(jìn)電機實現(xiàn)順時針方向旋轉(zhuǎn)。實驗中可通過不同的時間延時來得到不同頻率的步進(jìn)電機輸入脈沖，從而得到各種不同的電機轉(zhuǎn)速。第三章 步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制的軟件設(shè)計3.1 主程序流程圖開始8255初始化，A口輸出，C口輸入33H= BUFBUF內(nèi)容從8255A口輸出讀開關(guān)狀態(tài)K0=1?K1

8、=1?K3=1?K2=1?K5=1?K4=1?K6=1?置停止信息控制循環(huán)信息右移一位控制循環(huán)信息左移一位延時延時K7=1?置延時時間YYYYYYYYNNNNNNN圖3-1 主程序流程圖選用8255的A口做輸出，C口做輸入。BUF輸出給電機驅(qū)動端，通過檢測開關(guān)，賦給不同的延時值和不同的移位命令，改變轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向。不停的循環(huán)輸出，使得電機轉(zhuǎn)動。通過改變CX的賦值來控制電動機的轉(zhuǎn)動速度。CX越小電動機的轉(zhuǎn)動速度越大。也可以通過改變BL的值來改變單個開關(guān)的速度。我們把CX稱為總開關(guān)，BL成為分開關(guān)。從而達(dá)到從K0到K6 速度逐漸變快，而K7控制電動機的反轉(zhuǎn)。當(dāng)K7閉合時 電動機反轉(zhuǎn)3.2 8255工作方

9、式 8255 的片選信號CS 接288H28FH。PA0PA3 接電機的驅(qū)動端；PC0PC7 接K0K7。 8255A芯片一般占用四個連續(xù)的口地址，按照從高到低分別為：控制口、C口、B口、A口。 8255共有三種工作方式： 方式0：基本輸入輸出； 方式1：中斷工作方式； 方式2：雙通輸入輸出，僅有A口。 D7D0:10001001 A口輸出，C口輸入。MOV DX,P55CTLMOV AL,89H ；（89H=10001001B,為控制字）OUT DX,AL圖3-2 8255A管腳分配圖第四章 步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制的安裝與調(diào)試4.1 硬件調(diào)試 4.1.1 斷電調(diào)試為了安全，首先進(jìn)行斷電調(diào)試，用萬用

10、表檢測系統(tǒng)是否有短路現(xiàn)象，再檢查嚴(yán)原理是否正確。經(jīng)檢測，原理正確也沒有短路現(xiàn)象。4.1.2 通電調(diào)試打開電源，下載程序，看是否正常。 4.2 軟件調(diào)試 將寫好的源程序在軟件上編譯連接，直接下載到實驗箱，觀察現(xiàn)象。經(jīng)過多次調(diào)試后達(dá)到了設(shè)計要求。4.3 調(diào)試過程 在第一次下載后運行時，電機不轉(zhuǎn)動，查找原因，發(fā)現(xiàn)電源接口沒有接對，經(jīng)修改后運行正確。第五章 設(shè)計體會與小結(jié)通過本次課程設(shè)計，使自己的動手實踐與所學(xué)知識結(jié)合應(yīng)用的能力有了很大的提高，讓我認(rèn)識到實踐的重要性，但同時要實際應(yīng)用過和當(dāng)中，也發(fā)現(xiàn)理論知識的重要性，沒有理論知識的支撐，是不能很好的完成本次課程設(shè)計的。本次設(shè)計步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動控制，通過我掌

11、握了的微機原理與接口技術(shù)知識，查資料、百度、請教同學(xué)老師等等。雖然，知識固然重要，但廢寢忘食般的研究態(tài)度和樂于助人的品格更需要提倡。通過利用8255A芯片來實現(xiàn)步進(jìn)電機控制轉(zhuǎn)動的設(shè)計應(yīng)用，不僅為以后的學(xué)習(xí)實踐打下了基礎(chǔ)，并且很好的消化了所學(xué)知識的難點、問題。在設(shè)計過程當(dāng)中也發(fā)現(xiàn)了自己經(jīng)驗的不足。首先是對試驗箱的認(rèn)識和應(yīng)用，很多模塊的使用存在誤解。然后就是在編程序方面的，有好多程序只是一知半懂，不能熟練地操作，需要提示和看書，需要大量的練習(xí)，為以后的學(xué)習(xí)指明方向。在完成自己所涉及項目后參與到其他同學(xué)的項目里，共同研究學(xué)習(xí)，互相幫助，不僅幫助了他人，還擴(kuò)展了自己的實踐能力。感謝指導(dǎo)老師提供給我們實

12、踐課本知識的機會，并且認(rèn)真地陪同學(xué)生一起設(shè)計課程設(shè)計，奠基了以后自主研究設(shè)計項目的能力參考文獻(xiàn)1. 彭虎. 微機原理與接口技術(shù)（第2版）.電子工業(yè)出版社.2006.2. 馮博琴, 吳寧. 微型計算機原理與接口技術(shù)（第2版）.清華大學(xué)出版社.20073. 汪汝, 夏帆. 微機原理與接口技術(shù)實驗指導(dǎo)書. 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院計算機專業(yè)實驗室.2010.4. 楊全勝，胡友彬. 現(xiàn)代微性計算機原理與接口技術(shù) 國防工業(yè)出版社.1999.5. 宋杰，江敏. 微機原理與接口技術(shù) 機械工業(yè)出版社.2005附錄附錄一 系統(tǒng)硬件原理圖附錄二 源程序P55A EQU 60H ; 8255A口輸出P55C EQU 6

13、2H ; 8255C口輸入P55CTRL EQU 63H ; 8255控制口DATA SEGMENTBUF DB 0DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART : MOV DX,P55CTRLMOV AL,89H OUT DX,AL ;8255C輸入，A輸出 MOV BUF,33HOUT1: MOV AL,BUF MOV DX, P55A OUT DX,ALIN1: MOV DX,P55C IN AL,DX ;讀開關(guān)狀態(tài) TEST AL,01H JNZ K0 TEST AL,02H JNZ K1 TEST AL,04H JNZ K2 TES

14、T AL,08H JNZ K3 TEST AL,10H JNZ K4 TEST AL,20H JNZ K5TEST AL,40H JNZ K6STOP: JMP OUT1K0: MOV BL,10H; 0001 0000BSAM: TEST AL,80H ;K7是否為1 JZ ZX0 JMP NX0K1: MOV BL,18H; 0001 1000B JMP SAMK2: MOV BL,20H; 0010 0000B JMP SAMK3: MOV BL,40H; 0100 0000B JMP SAMK4: MOV BL,80H; 1000 0000B JMP SAMK5: MOV BL,0C0H; 1100 0000B JMP SAMK6: MOV BL,0FFH; 1111 1111B JMP SAMZX0 : CALL DELAY MOV AL,B