步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)[1]

1、 華夏學(xué)院微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目： 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)學(xué)院（系）： 信息工程系 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 自動(dòng)化1083班 學(xué) 號(hào)： 10212408321 學(xué)生姓名： 王 鑫 指導(dǎo)教師： 周立群 摘要步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。步進(jìn)電機(jī)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(jī)， C口連接K0-K7，以選取不同檔的移動(dòng)速度,同時(shí)獲取控制轉(zhuǎn)動(dòng)方向（即正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)）. 本課程設(shè)計(jì)報(bào)告通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的基本介紹

2、、系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)（包括最小系統(tǒng)介紹、接口電路設(shè)計(jì)、延時(shí)程序設(shè)計(jì)、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)等幾個(gè)主要模塊）、完整的匯編語(yǔ)言程序等，我們完成了對(duì)步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(yǔ)言，也使我們能很好的把書(shū)本上的知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，大大提高了我們的動(dòng)手能力。關(guān)鍵字：步進(jìn)電機(jī)；8086CPU；8255可編程I/O接口芯片；匯編語(yǔ)言前言5第一章 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)方案61.1 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制的功能與要求1.2 設(shè)計(jì)方案的確定第二章 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制的硬件設(shè)計(jì)72.1 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制的硬件框圖2.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理第三章 步

3、進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制的軟件設(shè)計(jì)103.1 主程序流程圖3.2 8255工作方式第四章 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(guò)程第五章 設(shè)計(jì)體會(huì)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(jī)原理與接口課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)學(xué)習(xí)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是將理論知識(shí)和實(shí)踐能力相統(tǒng)一的一個(gè)環(huán)節(jié)，是真正鍛煉學(xué)生能力的一個(gè)環(huán)節(jié)。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)，非常適合作為課程設(shè)計(jì)課題。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制是通過(guò)操作實(shí)現(xiàn)電機(jī)的加速減速正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),廣泛用于現(xiàn)實(shí)社會(huì)生活生產(chǎn)中，如高樓中的電梯，工廠中的機(jī)床。因此，研究步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。通

4、過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我提高如何綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決時(shí)間問(wèn)題的能力，以及獲得有關(guān)項(xiàng)目管理和團(tuán)隊(duì)合作等等眾多方面的具體經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)對(duì)相關(guān)課程內(nèi)容的理解和掌握能力，培養(yǎng)對(duì)整體課程知識(shí)綜合運(yùn)用和融會(huì)貫通的能力。此次步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(lái)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，撥動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)速度。第一章 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)方案1.1 微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能與要求使用匯編語(yǔ)言外加K0-K7等一系列的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)步行電機(jī)轉(zhuǎn)速與方向的控制（實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以上功能）：1.啟動(dòng)與停止控制：用戶撥動(dòng)某一指定鍵后可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)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(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)，撥向下實(shí)現(xiàn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)；3.速度的控制：用戶將另一指定鍵撥向上可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的加速轉(zhuǎn)動(dòng)，撥向下實(shí)現(xiàn)電機(jī)的減速轉(zhuǎn)動(dòng)；4.綜合控制：用戶一起撥動(dòng)上述的按鍵后可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的加速正轉(zhuǎn)，減速反轉(zhuǎn)等操作；1.2 設(shè)計(jì)方案的確定選用TN8886實(shí)驗(yàn)箱與微機(jī)，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)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(jī)單元模塊。通過(guò)微機(jī)編程與下載到實(shí)驗(yàn)箱上。實(shí)現(xiàn)軟硬結(jié)合控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。第二章 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制的硬件設(shè)計(jì)2.1 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(kāi)關(guān)K0K6 控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，K7控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向。2、 PA

6、0PA3 接電機(jī)的驅(qū)動(dòng)端；PC0PC7 接K0K7。3、 編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)控制。當(dāng)K0K6中任一開(kāi)關(guān)為“1”（向上撥）時(shí)步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)，全部為“0”時(shí)步進(jìn)電機(jī)停止，其中K0為“1”時(shí)速度最慢，K6為“1”時(shí)速度最快。K7為“1”（向上撥）時(shí)步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，為“0”（向下?lián)埽r(shí)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 2-12.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理：如圖2-2-1是通過(guò)對(duì)每相線圈中的電流的順序切換來(lái)使電機(jī)作步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)。線圈的通電順序決定了步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向（順時(shí)針或逆時(shí)針）。驅(qū)動(dòng)電路由脈沖信號(hào)來(lái)控制，所以，調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的頻率便可改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。如圖2-2所示：本實(shí)驗(yàn)使用的步進(jìn)電機(jī)用直

7、流5V 電壓，每相電流為0.16A，電機(jī)線圈由四相組成：即：1（BA）2（BB）3（BC） 4（BD）圖2-2-1驅(qū)動(dòng)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(dòng)電流，接著依次向F2-F3，F(xiàn)3-F4，F(xiàn)4-F1輸入驅(qū)動(dòng)電流，最后再返回到F1-F2，按這種順序切換可使步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)不同的時(shí)間延時(shí)來(lái)得到不同頻率的步進(jìn)電機(jī)輸入脈沖，從而得到各種不同的電機(jī)轉(zhuǎn)速。第三章 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制的軟件設(shè)計(jì)3.1 主程序流程圖開(kāi)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(kāi)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(shí)延時(shí)K7=1?置延時(shí)時(shí)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(jī)驅(qū)動(dòng)端，通過(guò)檢測(cè)開(kāi)關(guān)，賦給不同的延時(shí)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(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)改變CX的賦值來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。CX越小電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度越大。也可以通過(guò)改變BL的值來(lái)改變單個(gè)開(kāi)關(guān)的速度。我們把CX稱(chēng)為總開(kāi)關(guān)，BL成為分開(kāi)關(guān)。從而達(dá)到從K0到K6 速度逐漸變快，而K7控制電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。當(dāng)K7閉合時(shí) 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)3.2 8255工作方

9、式 8255 的片選信號(hào)CS 接288H28FH。PA0PA3 接電機(jī)的驅(qū)動(dòng)端；PC0PC7 接K0K7。 8255A芯片一般占用四個(gè)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(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(wàn)用

10、表檢測(cè)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(cè)，原理正確也沒(méi)有短路現(xiàn)象。4.1.2 通電調(diào)試打開(kāi)電源，下載程序，看是否正常。 4.2 軟件調(diào)試 將寫(xiě)好的源程序在軟件上編譯連接，直接下載到實(shí)驗(yàn)箱，觀察現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)多次調(diào)試后達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。4.3 調(diào)試過(guò)程 在第一次下載后運(yùn)行時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，查找原因，發(fā)現(xiàn)電源接口沒(méi)有接對(duì)，經(jīng)修改后運(yùn)行正確。第五章 設(shè)計(jì)體會(huì)與小結(jié)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，使自己的動(dòng)手實(shí)踐與所學(xué)知識(shí)結(jié)合應(yīng)用的能力有了很大的提高，讓我認(rèn)識(shí)到實(shí)踐的重要性，但同時(shí)要實(shí)際應(yīng)用過(guò)和當(dāng)中，也發(fā)現(xiàn)理論知識(shí)的重要性，沒(méi)有理論知識(shí)的支撐，是不能很好的完成本次課程設(shè)計(jì)的。本次設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制，通過(guò)我掌

11、握了的微機(jī)原理與接口技術(shù)知識(shí)，查資料、百度、請(qǐng)教同學(xué)老師等等。雖然，知識(shí)固然重要，但廢寢忘食般的研究態(tài)度和樂(lè)于助人的品格更需要提倡。通過(guò)利用8255A芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，不僅為以后的學(xué)習(xí)實(shí)踐打下了基礎(chǔ)，并且很好的消化了所學(xué)知識(shí)的難點(diǎn)、問(wèn)題。在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中也發(fā)現(xiàn)了自己經(jīng)驗(yàn)的不足。首先是對(duì)試驗(yàn)箱的認(rèn)識(shí)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(shū)，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(xiàng)目后參與到其他同學(xué)的項(xiàng)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(shí)踐能力。感謝指導(dǎo)老師提供給我們實(shí)

12、踐課本知識(shí)的機(jī)會(huì)，并且認(rèn)真地陪同學(xué)生一起設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，奠基了以后自主研究設(shè)計(jì)項(xiàng)目的能力參考文獻(xiàn)1. 彭虎. 微機(jī)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(jì)算機(jī)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(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū). 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室.2010.4. 楊全勝，胡友彬. 現(xiàn)代微性計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) 國(guó)防工業(yè)出版社.1999.5. 宋杰，江敏. 微機(jī)原理與接口技術(shù) 機(jī)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(kāi)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