步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì)(C程序設(shè)計(jì)語言).doc

接口課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名 專業(yè)班級 指導(dǎo)老師 工作單位 計(jì)算機(jī)學(xué)院 題目：步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì)（C程序設(shè)計(jì)語言） 一、 內(nèi)容：在MIFID微機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上以雙八拍的方式控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，用按鈕控制啟動(dòng)和停止。接口硬件電路圖見說明書。二、 要求：1、 控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的相序表存儲(chǔ)在文件中。2、 按下SW1按鈕，從文件中取出一個(gè)相序數(shù)據(jù)，從并行接口8255A的PA口輸出，使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。相序數(shù)據(jù)在CRT上顯示。按下SW2按鈕，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行停止。3、 SW1按鈕的數(shù)字量由PC1輸入，SW2按鈕的數(shù)字量由PC0輸入，4、 設(shè)計(jì)程序運(yùn)行時(shí)的界面友好。三、 進(jìn)度安排：序號內(nèi)容所用時(shí)間1接口電路設(shè)計(jì)2天2編寫程序1天3調(diào)試程序1天4撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告1天合計(jì)5天指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系主任（責(zé)任教師）簽名： 年 月 日 一設(shè)計(jì)目的和內(nèi)容目的：通過步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)并行接口電路及其控制程序的設(shè)計(jì)原理與方法。內(nèi)容：在MIFID微機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上以雙八拍的方式控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，用按鈕控制啟動(dòng)和停止。接口硬件電路圖見說明書。要求：1、 控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的相序表存儲(chǔ)在文件中。2、 按下SW1按鈕，從文件中取出一個(gè)相序數(shù)據(jù)，從并行接口8255A的PA口輸出，使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。相序數(shù)據(jù)在CRT上顯示。按下SW2按鈕，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行停止。3、 SW1按鈕的數(shù)字量由PC1輸入，SW2按鈕的數(shù)字量由PC0輸入，4、 設(shè)計(jì)程序運(yùn)行時(shí)的界面友好。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識可編程并行接口8255是一個(gè)具有兩個(gè)8位(A端口和B端口)和兩個(gè)4位(C端口)并行I/O端口的芯片。在與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，把A、B、C3個(gè)端口分為兩組。A組由A端口和C端口的高4位組成。B組由B端口和C端口的低4位組成。為了滿足多種數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅梢酝ㄟ^對8255的編程用方式控制字設(shè)置3種工作方式來實(shí)現(xiàn)。這3種工作方式為：方式0(基本I/O工作方式)；方式1(選通I/O工作方式)；方式2(雙向傳送方式)。8255的控制字有工作方式控制字和C端口的位置位/復(fù)位控制字。工作方式控制字是必須要預(yù)先設(shè)定的，C端口的位置位/復(fù)位控制字可視需要而定。一般來說，在方式0中，C端口除在特殊場合用作聯(lián)絡(luò)信號外，如：雙機(jī)通信，基本上都作為數(shù)據(jù)端口參與I/O操作。但在方式1或方式2下，C端口的相應(yīng)位可用來作為I/O操作的控制和同步信號，也可用作對CPU的中斷請求信號。為了更好地完成本次實(shí)驗(yàn)，要求實(shí)驗(yàn)者掌握8255控制寄存器，8255方式0、方式1的工作原理及工作過程；熟悉方式1(輸入和輸出)下A端口的方式字、C端口的位置位/復(fù)位控制字以及狀態(tài)字的設(shè)置方法。三實(shí)驗(yàn)原理1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊板電路原理如圖1.1.2所示。模塊板上包括接口的對象永磁式四相步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路達(dá)林頓管TIP，保護(hù)電路74LS373，相序指示燈以及開關(guān)SW1和SW2等。2步進(jìn)電機(jī)接口設(shè)計(jì)原理與方法的詳細(xì)闡述。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。您可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)您可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)控制原理：步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（簡稱VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（簡稱PM）和混合式步進(jìn)電機(jī)（簡稱HB）。步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是，它是通過輸入脈沖信號來進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號工作，控制信號由單片機(jī)產(chǎn)生。其基本原理作用如下：(1)控制換相順序通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進(jìn)電機(jī)的三拍工作方式，其各相通電順序?yàn)锳-B-CD,通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制A,B,C，D相的通斷。(2)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。(3)控制步進(jìn)電機(jī)的速度如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì)再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。圖1.1.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路原理框圖四、實(shí)驗(yàn)配置1電源：機(jī)內(nèi)供電，將平臺(tái)的電源開關(guān)拔到“內(nèi)”的位置上，并將模塊電源JP2接通2電纜線：采用單線/20芯扁平線,將J3與J4連接3開關(guān)：O區(qū)的SW1、SW2和SW3可以配置為用來控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行方向、速度和啟動(dòng)/停止4本實(shí)驗(yàn)所涉及的模塊：I（8255模塊），P（步進(jìn)電機(jī)），O（按鍵開關(guān)），模塊電源 四個(gè)模塊5I/O端口地址：8255的4個(gè)端口地址為300H303H。其中A口=300H，B口=301H，C口=302H，命令口=303H6軟件資源：MF2KI集成開發(fā)環(huán)境軟件提供了豐富的匯編語言和C/C+語言程序開發(fā)工具五、實(shí)驗(yàn)調(diào)試與運(yùn)行硬件連接跳線設(shè)置：模塊電源L區(qū) JP8跳接。P區(qū)連接線F區(qū)單線連法如右圖 PA0 PA2 PA4 PA6PC4PC0PC1 A相 B相 C相 D相OE#74LS373開關(guān)按鍵開關(guān)T區(qū)SW1SW2J3J4排線接法如右圖：20芯并行口插座20芯并行口插座連接線8255初始化關(guān)74LS373查SW1按下？相序表指針SI循環(huán)次數(shù)CX查SW2按下？相序代碼PA開74LS373延時(shí)相序表指針SI+1JJWSIWDSSSSISISSISSsiSISI+1循環(huán)次數(shù)CX-1關(guān)74LS373已到8次？NNYYNY開始結(jié)束 流程圖 如圖所示。圖1.1.3 步進(jìn)電機(jī)程序流程圖程序#include #include #include /delay,outportb,inportb#include void main()int xu8=0x05,0x15,0x14,0x54,0x50,0x51,0x41,0x45;/相序表unsigned int i=0;unsigned char recv;printf(nPress sw2 to start!n);printf(If you want to quit,press sw1!n);outportb(0x303,0x81);/初始化outportb(0x303,0x09);/置PC4=1關(guān)閉74LS373dorecv = inportb(0x302);while(0x02&recv)!=0);/查SW2按下 outportb(0x303,0x08);/置PC4=0，打開74LS373do outportb(0x300,xui);/送相序代碼到PA口 i+; if(i=8) i=0; delay(100);/延時(shí)while(0x01&inportb(0x302)!=0);/查SW1按下outportb(0x303,0x09);/置PC4=1，關(guān)閉74LS373實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：啟動(dòng)程序后在DOS對話框中提示按下SW2啟動(dòng)電機(jī)，按下SW1關(guān)閉電機(jī)。按下SW2后電機(jī)會(huì)按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，電極左上方的四個(gè)LED會(huì)體現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的相序以及快慢。調(diào)試記錄和現(xiàn)象分析1 運(yùn)行程序后，點(diǎn)擊發(fā)出嗡嗡聲，且不停的振動(dòng)，但卻始終不能勻速順利的轉(zhuǎn)動(dòng)，只會(huì)時(shí)兒抖動(dòng)。最終發(fā)現(xiàn)是延遲的問題，重新設(shè)定后問題解決； 分析：不僅電機(jī)是在一定順序的電脈沖控制下轉(zhuǎn)動(dòng)的，當(dāng)送入第一個(gè)脈沖時(shí)，電機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)相應(yīng)的角度，此時(shí)若適時(shí)的送入第二個(gè)脈沖，電機(jī)會(huì)繼續(xù)按原方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)相應(yīng)的角度，如此般不停地打入合適的脈沖，電機(jī)就會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)，但由于電機(jī)的一些物理特性，在送入的兩個(gè)脈沖之間若時(shí)間過短，電機(jī)在第一個(gè)脈沖的驅(qū)動(dòng)下的運(yùn)轉(zhuǎn)還沒有結(jié)束，第二個(gè)脈沖已到達(dá)，此時(shí)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)別破壞，只是不停的抖動(dòng)，而不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)置延遲是一個(gè)必要條件。2 在設(shè)計(jì)電機(jī)調(diào)速部分時(shí)，點(diǎn)擊并未按設(shè)想中的情況變速，即增大脈沖打入的延遲時(shí)間，電機(jī)加速，而事實(shí)情況卻恰恰相反。分析：發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象大家都是被疑團(tuán)包圍著，在檢查了程序有接線沒錯(cuò)的基礎(chǔ)下，我們找到了問題所在，延遲時(shí)間的設(shè)定應(yīng)取在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)（和每臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀器相關(guān)），過小的話，電機(jī)會(huì)出現(xiàn)小小的抖動(dòng)，使電機(jī)不能順利運(yùn)轉(zhuǎn)，再者是轉(zhuǎn)盤松動(dòng)了。六課程設(shè)計(jì)心得通過本次接口課程設(shè)計(jì)，使我掌握了許多軟硬結(jié)合的編程方法，深化了對接口技術(shù)