步進(jìn)電機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告11頁

1、成績：匯編及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目：步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)班 級： 100602 學(xué) 號： 100602122 姓 名： 張春東 時(shí) 間： 2012.12.25 目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求.1.1設(shè)計(jì)任務(wù).1.2設(shè)計(jì)要求.2 設(shè)計(jì)方案.2.1設(shè)計(jì)思路.2.2使用的芯片.2.3芯片的作用.3 硬件線路設(shè)計(jì).3.1線路圖及連線說明.4 軟件設(shè)計(jì). 4.1程序流程圖.5源程序清單與注釋.6 調(diào)試過程. 6.1實(shí)驗(yàn)步驟. 6.2出現(xiàn)的問題及解決的方法.7. 總結(jié).8. 參考資料.步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 1、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1.1設(shè)計(jì)任務(wù)1. 了解步進(jìn)電機(jī)控制的基本原理。2. 掌握控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的編程方法。3. 進(jìn)

2、一步熟練8255的使用。 1.2設(shè)計(jì)要求 1. 開關(guān)K8控制電機(jī)的啟動與停止：當(dāng)K8向上撥時(shí)，電機(jī)啟動，否則電機(jī)停止；2. 開關(guān)K7控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。3. 開關(guān)K1K6控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速：K1向上撥時(shí)，得到最低轉(zhuǎn)速， K6向上撥時(shí)，得到最高轉(zhuǎn)速。4. 在數(shù)碼管上顯示速度編號。2、 設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)思路 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動原理是通過對每相線圈中的電流的順序切換（實(shí)驗(yàn)中的步進(jìn)電機(jī)有四相線圈，每次有二相線圈有電流，有電流的相順序變化），來使電機(jī)作步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)。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(jī)的轉(zhuǎn)速。本實(shí)驗(yàn)使用的步進(jìn)電機(jī)線圈由四相組成，驅(qū)動方式為二相激磁方式，如圖4.1所示。圖4

3、.1 步進(jìn)電機(jī)原理圖如表4.1所示，首先使HA線圈和HB線圈有驅(qū)動電流，接著使HB和HC、HC和HD、HD和HA，又返回到HA和HB有驅(qū)動電流，按這種順序切換，電機(jī)軸按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。表4.1 步進(jìn)電機(jī)激磁方式 相順序HAHBHCHD0+1+2+3+注：當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束要立即關(guān)閉電源，否則一直停留在某一相上會使電機(jī)發(fā)熱。2.2使用的芯片 8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的3個(gè)總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時(shí)必須具有與外設(shè)連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為3個(gè)部分：與CPU連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。

4、RESET:復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式。 CS:芯片選擇信號線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/CS=0時(shí),表示芯片被選中，允許8255與CPU進(jìn)行通訊; /CS=1時(shí),8255無法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸.RD:讀信號線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/RD=0且/CS=0時(shí),允許8255通過數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。 WR:寫入信號，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/WR=0且/CS=0時(shí),允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入8255。 D0D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，8255與CPU數(shù)據(jù)傳送

5、的通道，當(dāng)CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過它實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送。PA0PA7:端口A輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 PB0PB7:端口B輸入輸出線，一個(gè)8位的I/O鎖存器， 一個(gè)8位的輸入輸出緩沖器。 PC0PC7:端口C輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。 端口C可以通過工作方式設(shè)定而分成2個(gè)4位的端口， 每個(gè)4位的端口包含一個(gè)4位的鎖存器，分別與端口A和端口B配合使用，可作為控制信號輸出或狀態(tài)信號輸入端口。 A0,A1:地址選擇線,用來選擇8255的PA口,PB口,P

6、C口和控制寄存器.2.3芯片的作用 此系統(tǒng)主要用到的芯片為8255， 8255方式0是基本輸入/輸出方式，A、B、C三個(gè)口中任何一個(gè)口都可提供簡單的輸入和輸出操作，不需要應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號，即可用于無條件傳送的場合，也可以用作查詢方式傳送。當(dāng)采用查詢方式傳送時(shí)，原則上可用A、B和C三個(gè)口的任一位充當(dāng)查詢信號，但通常都是選用C口充當(dāng)查詢信號，這和C口的編程有關(guān)。通常把C口的4位(高4位或低4位)規(guī)定為輸出口，用以輸出一些控制信號，把C口的另4位規(guī)定為輸人口，用以輸入外設(shè)的狀態(tài)。 方式1是一種選通輸人偷出方式，A口和B口均可工作在這種方式。方式1可作為查詢式傳送方式，此時(shí)握手聯(lián)絡(luò)信號，C口要用6位(分成

7、兩個(gè)3位)分別作為A口和B口的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號。方式1也可用作中斷方式，此時(shí)要寫對應(yīng)的C口的按位置位字，打開中斷。方式2是A口獨(dú)有的雙向傳送方式，一般使用中斷傳送方式。3、 硬件線路設(shè)計(jì)3.1線路圖及連線說明1.實(shí)驗(yàn)連線Ø 8255模塊的RD、WR 連到ISA總線接口模塊的IORD、IOWR，8255選通信號CE連到ISA總線接口模塊的IOY0。Ø 8255模塊的數(shù)據(jù)線AD7AD0、地址線A7A0分別連到ISA總線接口模塊的LAD0LAD7,LA0LA7。Ø 步進(jìn)電機(jī)的HAPA0，HBPA1,HCPA2,HDPA3。1）8255的PA口（PA0-PA3）和步進(jìn)電機(jī)的H

8、A、HB、HC、HD相連。2）8255的PB口（PB0-PB7）和開關(guān)K1-K8相連。3) 8255的PC口（PC0-PC7）連接到LED的（KD0-KD7）。 2.運(yùn)行程序: BJDJ.ASM。觀察電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。四 軟件設(shè)計(jì) 該驅(qū)動器根據(jù)撥碼開關(guān)KX、KY的不同組合有三種工作方式供選擇： 方式1為中斷方式：P3.5(INT1)為步進(jìn)脈沖輸入端，P3.7為正反轉(zhuǎn)脈沖輸入端。上位機(jī)(PC機(jī)或單片機(jī))與驅(qū)動器僅以2條線相連。 方式2為串行通訊方式：上位機(jī)(PC機(jī)或單片機(jī))將控制命令發(fā)送給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)控制命令自行完成有關(guān)控制過程。 方式3為撥碼開關(guān)控制方式：通過K1K5的不同組合，直接控制步進(jìn)電

9、機(jī)。 當(dāng)上電或按下復(fù)位鍵KR后，AT89C2051先檢測撥碼開關(guān)KX、KY的狀態(tài)，根據(jù)KX、KY 的不同組合，進(jìn)入不同的工作方式。以下給出方式1的程序流程框圖與源程序。 在程序的編制中，要特別注意步進(jìn)電機(jī)在換向時(shí)的處理。為使步進(jìn)電機(jī)在換向時(shí)能平滑過渡，不至于產(chǎn)生錯(cuò)步，應(yīng)在每一步中設(shè)置標(biāo)志位。其中20H單元的各位為步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)標(biāo)志位;21H單元各位為反轉(zhuǎn)標(biāo)志位。在正轉(zhuǎn)時(shí)，不僅給正轉(zhuǎn)標(biāo)志位賦值，也同時(shí)給反轉(zhuǎn)標(biāo)志位賦值;在反轉(zhuǎn)時(shí)也如此。這樣，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)換向時(shí)，就可以上一次的位置作為起點(diǎn)反向運(yùn)動，避免了電機(jī)換4.1程序流程圖五源程序清單與注釋MY_DATA SEGMENTP8255ADW0C800HP

10、8255BDW0C801HP8255CDW0C802HP8255MDW0C803H SHUNDB03H,06H,0CH,09H;順時(shí)針旋轉(zhuǎn)TIMEPDW?;時(shí)間參數(shù)DCODEDB?;顯示代碼MY_DATA ENDSMY_CODE SEGMENT MY_PROCPROCFARASSUME CS:MY_CODE,DS:MY_DATASTART:MOVAX,MY_DATAMOVDS,AX ;- MOVDX,P8255MMOVAL,82H;OUTDX,ALMOVBL,33HNEW:MOV DX, P8255BIN AL,DXTEST AL,80H;K8=PB7JNZ SECOND;-FIRST:MOV

11、DX, P8255AMOVAL,00H ;停止步進(jìn)電機(jī)OUTDX,ALJMPNEW;-SECOND:MOVDX,P8255AMOVAL,BLOUTDX,ALCALLSWITCHCALLDELAYCALLDISPLY;-THIRD:MOV DX,P8255BIN AL,DXTESTAL,40H;K7=PB6JZ FIFTHFORTH:ROLBL,1;JMPDONE;-FIFTH:RORBL,1;JMPDONEDONE:NOPJMPNEWMOVAX,4C00HINT21HMY_PROCENDP;-DELAY PROC NEAR;延時(shí)程序PUSHCXPUSHSIDEL0:MOVSI,TIMEPDL1

12、: MOV CX,0FFFFHDL2: LOOPDL2 DECSI JNZDL1POPSI POPCX RETDELAY ENDPDISPLYPROC NEAR;顯示程序PUSHAXPUSHDXMOVAL,DCODEMOVDX, P8255COUTDX,ALPOPDX POPAX RETDISPLY ENDPMY_CODE ENDS END START;-SWITCHPROC NEAR;速度子程序PUSHAXPUSHBXPUSHDXSTH1:MOV DX,P8255BIN AL,DXTESTAL,01H;K1=PB0JNZK1TESTAL,02HJNZK2TESTAL,04HJNZK3TEST

13、AL,08HJNZK4TESTAL,10HJNZK5TESTAL,20HJNZK6MOVAX,3000HJMPSTH2K1:MOVAX,300H;實(shí)驗(yàn)得出具體值JMPSTH2K2:MOVAX, 300H;實(shí)驗(yàn)得出具體值JMPSTH2K3:MOVAX, 300H;實(shí)驗(yàn)得出具體值JMPSTH2K4:MOVAX, 500HJMPSTH2K5:MOVAX, 300HJMPSTH2K6:MOVAX, 300HJMPSTH2STH2:MOVTIMEP,AXPOPDXPOPBXPOPAXRETSWITCHENDP6、 調(diào)試過程6.1實(shí)驗(yàn)步驟1、硬件測試【W(wǎng)INXP】à【步進(jìn)電機(jī)】2、三個(gè)相一致：在

14、硬件測試通過后，要注意三個(gè)相一致（1）PNP地址和數(shù)據(jù)段中的端口地址。（2）控制字和接線。（3）代碼段中的端口地址和接線。3、步步為營：功能模塊要一個(gè)一個(gè)地實(shí)現(xiàn)4、附加內(nèi)容：（1）K8扳上表示啟動，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。綠燈亮。K8扳下表示停止，步進(jìn)電機(jī)停止。綠燈滅。（2）K7扳上表示順時(shí)針轉(zhuǎn)，紅燈亮。K7扳下表示逆時(shí)針，即倒轉(zhuǎn)，倒檔。紅燈滅。（3）K1-K6扳上時(shí)，表示不同的速度。步進(jìn)電機(jī)由慢到快。（4）在1、2和3功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，K1K6扳上時(shí)，要在右邊的數(shù)碼管上顯示前進(jìn)的檔位。（只用一個(gè)LED顯示）（5）在1、2、3和4功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，K1扳上，在第一個(gè)數(shù)碼管上顯示1；K2扳上，在第二個(gè)數(shù)碼管上顯示2。余類推。K7時(shí)，顯示1。6.2出現(xiàn)的問題及解決的方法 1.硬件問題：線路連接好后，調(diào)試，步進(jìn)電機(jī)無轉(zhuǎn)動現(xiàn)象。 解決方法：查看接線是否正確，如若不行，換實(shí)驗(yàn)箱及連接線 2.軟件速度問題：K1-K6扳上時(shí)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速幾乎無差別。 解決方法：將程序中K1-K6中MOV AX,_空格中的數(shù)據(jù)差距調(diào)大 7 總結(jié)通過這門課程的學(xué)習(xí)我們對生活中的好多簡單的電子產(chǎn)品的工作原理有了進(jìn)一步的了解，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)是學(xué)習(xí)微電子技術(shù)不可或缺的課程。在此