控制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)三

步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵蠖?、?shí)驗(yàn)設(shè)備三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)原理六、思考題控制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵蟪醪綄W(xué)習(xí)和掌握MCS-51的體系結(jié)構(gòu)和匯編語(yǔ)言，了解Keil編程環(huán)境和程序下載工具的使用方法。了解步進(jìn)電機(jī)的工作原理，學(xué)習(xí)用單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法，掌握定時(shí)器和中斷系統(tǒng)的應(yīng)用，熟悉單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法。了解數(shù)碼管輸出的原理及編程方式?？刂婆c應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備單片機(jī)測(cè)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)?zāi)KKeil開(kāi)發(fā)環(huán)境STC-ISP程序下載工具控制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!四、實(shí)驗(yàn)步驟4.1預(yù)習(xí)4.2簡(jiǎn)單程序錄入和調(diào)試4.3程序調(diào)試4.4編寫程序，完成功能控制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!4.2簡(jiǎn)單程序錄入和調(diào)試MCS51單片機(jī)匯編語(yǔ)言的基本格式比較簡(jiǎn)單，程序中可以使用通用寄存器或者內(nèi)存單元進(jìn)行計(jì)算。另外，單片機(jī)的程序沒(méi)有退出到操作系統(tǒng)的概念，一般都是死循環(huán)程序。一個(gè)簡(jiǎn)單程序舉例如下：ORG0000H;復(fù)位起始地址

LJMPSTART;中間地址保留給中斷向量表ORG0040H;程序?qū)嶋H起始地址START:;實(shí)際程序

MOV40H,#0H控制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!4.2簡(jiǎn)單程序錄入和調(diào)試本程序需要使用定時(shí)器定時(shí)，并使用中斷來(lái)同步。中斷程序的典型例子如下：ORG

0000HLJMP

STARTORG

000BHLJMP

T0IN;中斷向量表ORG

0040HSTART:...;初始化...T0IN:...;中斷程序...RETI;中斷返回END控制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!4.3定時(shí)器中斷（2定時(shí)器最大位數(shù)－s）×定時(shí)周期=t得到的s需要分成高8位和低8位，分別放入計(jì)數(shù)器THx和TLx中（x為0或1）。如果s為負(fù)數(shù)，說(shuō)明需要的定時(shí)時(shí)間太長(zhǎng)，即使定時(shí)器的最大時(shí)間也無(wú)法滿足要求。這種情況下，需要加入軟件循環(huán)才能實(shí)現(xiàn)。我們可以將需要的定時(shí)時(shí)間分成n份，利用定時(shí)器達(dá)到t/n的時(shí)間長(zhǎng)度，然后在定時(shí)器處理程序中，累計(jì)某一變量，如果到達(dá)n，說(shuō)明總的時(shí)間t已經(jīng)達(dá)到。要想使用定時(shí)器中斷，除了上面的定時(shí)器初值設(shè)定外，還需要將其他相關(guān)的特殊功能寄存器也都設(shè)置好。如果使用方式0和方式1，不要忘記在計(jì)數(shù)結(jié)束后重新恢復(fù)計(jì)數(shù)器初值?？刂婆c應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!五、實(shí)驗(yàn)原理我們使用的單片機(jī)系統(tǒng)的頻率是12M；步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周需要24步。本步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)板，使用FAN8200作為驅(qū)動(dòng)芯片。CPU通過(guò)如下4個(gè)引腳與FAN8200相連，即：CPUFAN8200P1.1CE1P1.4CE2P3.2IN1P1.0IN2控制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!五、實(shí)驗(yàn)原理數(shù)碼管顯示本開(kāi)發(fā)平臺(tái)有3個(gè)數(shù)碼管，使用串行方式連接在一起，具體電路參見(jiàn)實(shí)驗(yàn)原理。要想輸出一個(gè)字形碼，就需要從高位到低位依次向移位寄存器輸出8個(gè)比特。移位寄存器的數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線分別接到單片機(jī)的P4.5和P4.4管腳，可以使用MCS-51里面的位操作指令進(jìn)行輸出。連續(xù)輸出3個(gè)字形，24個(gè)bit之后，欲顯示的字形將穩(wěn)定地顯示在數(shù)碼管上，程序可以轉(zhuǎn)而執(zhí)行其他工作。七段字形的編碼方式需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得。這些編碼作為程序中的常數(shù)，使用DB命令存放。在程序中，需要將數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的字形編碼，可以使用MOVC指令來(lái)完成。控制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!五、實(shí)驗(yàn)原理采用3個(gè)74HC164級(jí)聯(lián)控制三個(gè)數(shù)碼管的顯示，具體實(shí)驗(yàn)原理如下圖所示。其中使用單片機(jī)P4.5作為模擬串口數(shù)據(jù)，使用P4.4模擬串口時(shí)鐘，CLR端接高電平。使用上一個(gè)74HC164的Q7作為下一個(gè)74HC164的輸入端。P4EQU0C0HMOVP4.4,CSETBP4.4控制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!六、思考題1.如采用單四拍工作模式，每次步進(jìn)角度是多少，程序要如何修改？2.如采用單雙八拍工作模式，每次步進(jìn)角度是多少，程序要如何修改？3.步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于那些因素？有沒(méi)有上、下限？4.如何改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向？5.步進(jìn)電機(jī)有那些規(guī)格參數(shù)，如何根據(jù)需要選擇型號(hào)？控制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編制MCS-51程序使步進(jìn)電機(jī)按照規(guī)定的轉(zhuǎn)速和方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并將已轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)顯示在數(shù)碼管上。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速分為兩檔，當(dāng)按下S1開(kāi)關(guān)時(shí)，進(jìn)行快速旋轉(zhuǎn)，速度為60轉(zhuǎn)/分。當(dāng)松開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，進(jìn)行慢速旋轉(zhuǎn)，速度為10轉(zhuǎn)/分。當(dāng)按下S2開(kāi)關(guān)時(shí)，按照順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)松開(kāi)時(shí)，按照逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。本程序要求使用定時(shí)器中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)，不準(zhǔn)使用程序延時(shí)的方式?？刂婆c應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!4.1預(yù)習(xí)參考附錄二、附錄三和expr/資料/原理的輔助材料，學(xué)習(xí)MCS-51匯編語(yǔ)言使用和步進(jìn)電機(jī)原理，閱讀數(shù)碼顯示器的電路圖，重點(diǎn)理解步進(jìn)電機(jī)的工作方式和數(shù)碼管顯示方式?？刂婆c應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!4.2簡(jiǎn)單程序錄入和調(diào)試NEXT:MOVA,40HINCAMOVP0,A;板上的P0口連接到8個(gè)LED，可以監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)

MOV40H,AMOVR6,#0FFHL2:MOVR7,#0FFHL1:DJNZR7,L1DJNZR2,L2;延遲一段時(shí)間

LJMPNEXTEND參考Keil使用指南，創(chuàng)建工程，設(shè)置工程參數(shù)，添加ASM文件，并錄入上面的簡(jiǎn)單程序。確保無(wú)編譯和鏈接錯(cuò)誤?？刂婆c應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!4.3定時(shí)器中斷使用定時(shí)器時(shí)，首先應(yīng)由外部條件得到要定時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)度t，如本實(shí)驗(yàn)中，就是根據(jù)要求的速度計(jì)算出的每一步之間的間隔。然后選擇適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)器工作方式，去計(jì)算想要設(shè)定的計(jì)數(shù)器初值s，使用如下方程。（2定時(shí)器最大位數(shù)－s）×定時(shí)周期=t定時(shí)周期=12/CPU晶振頻率控制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!4.4程序調(diào)試及現(xiàn)象觀測(cè)用單步、斷點(diǎn)、連續(xù)方式調(diào)試程序，觀察狀態(tài)指示燈及電機(jī)狀態(tài)，檢查運(yùn)行結(jié)果。如果需要，可以將四個(gè)輸出信號(hào)的狀態(tài)同時(shí)輸出到P0口的某些位上，便于觀察。控制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!五、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)使用簡(jiǎn)單的雙四拍工作模式即可，這也是FAN8200比較方便的工作方式。只要將CE1和CE2分別置為高，然后IN1和IN2按照預(yù)定的脈沖輸出，即01->11->10->00->01這個(gè)循環(huán)構(gòu)成一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的輸出脈沖，將此序列翻轉(zhuǎn)，就是相反方向的輸出脈沖?？刂婆c應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!七段數(shù)碼顯示器控制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用共20頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!五、實(shí)驗(yàn)原理74HC164是高速CMOS器件。74HC164是8位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)輸入端（A或B）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個(gè)輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。時(shí)鐘(CLK)每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到Q0，Q0是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（A和B）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長(zhǎng)度。主復(fù)位(CLR)輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無(wú)效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平?？刂婆c應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三步進(jìn)電機(jī)