微机接口课设-步进电机控制系统设计

武汉理工大学华夏学院

课 程 设 计

课程名称 微机接口技术及应用Ⅰ

题 目 步进电机控制系统设计

专 业 计算机科学与技术 班 级 计算机1112 学 号 10210411213 姓 名 沈 宇 超 成 绩 __________________ 指导教师 夏 婷

2014 年 6 月 13 日

武汉理工大学华夏学院信息工程系

课 程 设 计 任 务 书

课程名称：微机接口技术与应用 指导教师： 夏 婷 班级名称： 计算机1112 开课系、教研室：信息系、计算机

一、课程设计目的与任务

目的：

1. 巩固、实践本课程所学理论知识，综合运用可编程接口芯片8255、8253、8259

进行应用系统设计；

2. 通过步进电机控制系统设计与制作，学习、掌握计算机控制系统软、硬件的设计方法；

3. 通过课程设计培养学生查阅、合理运用参考资料的能力。 任务：步进电机控制系统设计

二、课程设计的内容与基本要求

内容：

1．步进电机采用三相双八拍运行方式； 2．用1个开关控制步进电机起停，分别用2/4个开关控制步进电机四种工作模式： 1）正向慢速旋转 2）正向快速旋转 3）反向慢速旋转 4）反向快速旋转 3．送电时和步进电机停止时，七段码显示器显示数字“0”；运行时，分别显示对应四种工作模式的序号1、2、3、4；

* 4．使用硬件延时实现步进电机的快、慢旋转控制。(选做) 要求：

1．画出硬件原理图（接口芯片和外设部分）和实验连线图； 2．掌握计算机控制系统的软硬件的调试方法和步骤；

3．设计报告撰写格式要求（按提供的设计报告统一格式撰写）

具体内容如下：

① 设计任务与要求 ② 总体方案与说明

③ 硬件原理图与说明 ④ 实验电路图与说明 ⑤ 系统流程图

⑥ 软件主要功能模块及流程图

⑦ 问题分析与解决方案（包括调式记录、调式报告，即在调式过程中遇到的主要问题、解决方法及改进设想）； ⑧ 小结与体会 ⑨ 参考文献

提供附录：① 源程序（必须有简单注释）

② 使用说明 ③ 参考资料

目 录

1 需求分析.............................................................................................................................. 1

1.1 课程设计题目 ................................................................................................................... 1 1.2 课程设计任务及要求 ....................................................................................................... 1 1.3 软硬件运行环境及开发工具 ........................................................................................... 1

2 概要设计 ............................................................................................................................. 2

2.1 设计原理及实现方法 ..................................................................................................... 2

2.1.1 步进电机控制原理 ............................................................................................... 2 2.1.2 驱动步进电机的方法 ........................................................................................... 2 2.2主要芯片说明 .................................................................................................................... 2

3 详细设计 ............................................................................................................................. 3

3.1 硬件设计与实现 ............................................................................................................... 3 3.2程序流程图 ........................................................................................................................ 4

3.2.1 系统流程图 ........................................................................................................... 4 3.2.2 功能模块流程图 ................................................................................................... 4 3.3 软件设计 ........................................................................................................................... 6

3.3.1正转子程序 ............................................................................................................ 6 3.3.2反转子程序 ............................................................................................................ 6 3.3.3延时子程序 ............................................................................................................ 7

4 系统调试与操作说明 ....................................................................................................... 8

4.1系统调试 ............................................................................................................................ 8 4.2 操作说明 ........................................................................................................................... 8

5 课程设计总结与体会 ..................................................................................................... 10 参考文献 .................................................................................................................................. 11 附录： 步进电机控制程序 .............................................................................................. 12

1 需求分析

1.1 课程设计题目

步进电机控制系统设计

1.2 课程设计任务与要求

任务

1. 用一个开关控制步进电机的起停，用两个开关控制步进电机四种工作模式：正向慢速旋转、正向快速旋转、反向慢速旋转、反向快速旋转

2. 送电时和步进电机停止时，七段码显示器显示数字“0”；运行时，分别显示对应四种工作模式的序号1、2、3、4；

要求：

1．画出硬件原理图（接口芯片和外设部分）和实验连线图； 2．掌握计算机控制系统的软硬件的调试方法和步骤； 3．设计报告撰写格式要求（按提供的设计报告统一格式撰写）

1.3 软硬件运行环境及开发工具

实验设备：TDN86/88教学系统一台 电脑配置：windows xp 软件开发工具：wmd86

1

2 概要设计

2.1 设计原理及实现方法

2.1.1 步进电机控制原理

步进电机是将电脉冲信号转换成角位移的一种机电式数模转换器。步进电机旋转的角位移与输入脉冲的个数成正比；步进电机的转速与输入脉冲的频率成正比；步进电机的转动方向与输入的脉冲对绕组加电的顺序有关。因此，步进电机旋转的角位移、转速以及方向均受输入脉冲的控制。

2.1.2 驱动步进电机的方法

1. 运行方式：双八拍：BA->CBA->CB->DCB->DC->DCA->DA->DBA 2. 相序表

表2.1 相序表

D PC3 BA CBA CB DCB DC DCA DA DBA 3. 方向控制：

BA->CBA->?->DBA，电机正转 DBA->CBA->?->BA，电机反转

4. 步进电机速度控制：将步进电机的绕组轮流通电，控制脉冲周期，脉冲周期长，运行速度慢；脉冲周期短，运行速度快。

0 0 0 1 1 1 1 1 C PC2 0 1 1 1 1 1 0 0 B PC1 1 1 1 1 0 0 0 1 A PC0 1 1 0 0 0 1 1 1 编码 03H 07H 06H 0EH 0CH 0DH 09H 0BH 2.2 主要芯片说明

8255芯片：PA口设置为输入方式，用于检测开关的状态；PB口设置成输出，用于数码管的显示；PC口设置为输出，用于控制电机。

ULN2803A：用于驱动电机。八个输入，八个输出。第十号引脚口接+12V电源，第九号引脚口接地。

2

4系统调试与操作说明

4.1系统调试

1.数码管测试：将数字电表打到蜂鸣档，黑表笔接到数码管的第三或第八引脚，将红表笔一个一个测试数码的其它引脚，如果数码管相应的段位亮，则说明此引脚是好的，否则是坏的。调试结果：数码管完好。

2．8255芯片测试：将PA、PB和PC口引脚全部输出为高电平，用电表一个个测试引脚，如果电压在3V~5V之间则表明引脚是好的，否则是坏的。调试结果：8255芯片完好。

3．数码管软件调试：首先将数码管的每个段位对应的8255的引脚口全部输出为1，观察数码管的每个段位是否全部点亮。调试结果：数码管每个段位全部亮。

4．拨动开关数码管显示数字：将开关K2拨到位置0，观看数码管是否为0。拨动K1和K2开关，数码管无变化，显示为0.将开关K2拨打位置1，将K1和K2拨打不同位置，观看数码管是否显示为1~4。

表4.1 拨动开关数码管显示调试结果 K2 K1 K0 0 X X 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

5. 电机运行工作方式：拨动开关数码管显示数字，电机进行不同的运行方式。在第四行的调试下，数码管显示0，步进电机不转；数码管显示1，步进电机正向慢转；数码管显示2，步进电机正向快转；数码管显示2，步进电机反向慢转；数码管显示4，步进电机反向快转；

表4.2 电机运行工作方式调试结果

K2 K1 K0 0 X X 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 数码管显示 0 1 2 3 4 步进电机工作方式 停止 正向慢速旋转 正向快速旋转 反向慢速旋转 反向快速旋转 数码管显示 0 1 2 3 4 4.2 操作说明

1. 按图3-2接线

8

2. 输入程序并检查无误，经汇编、连接后装入系统。 3. 运行程序。

4. 拨动开关K2到位置0，K1和K0置任意状态，数码管显示为0，步进电机停止运行。 5. 拨动开关K2到位置1，K1置0，K1值0，数码管显示1，步进电机正向慢速运行。 6．拨动开关K2到位置1，K1置0，K1值1，数码管显示2，步进电机正向快速运行。 7．拨动开关K2到位置1，K1置1，K1值0，数码管显示3，步进电机反向慢速运行。 8．拨动开关K2到位置1，K1置1，K1值1，数码管显示4，步进电机反向快速运行。

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5 课程设计总结与体会

微机原理与接口技术是一门综合性比较强的学科，它综合了汇编和计算机组成原理的一些知识。在微机原理与接口技术的第一章讲到了计算机基础知识，比如十进制、二进制和十六进制之间的相互转换。第二章讲到了8086的系统结构，包括8086CPU的内部结构、寄存器结构、引脚及其功能和最大与最小系统等等。第三、四章讲到了汇编语言的运用。后面的几章主要讲到了8255、8253、8251、8259和0809芯片的使用与编程，还有一些方波、中断、串口、A/D、D/A的概念与原理。

在课设设计中我学会了汇编语言的编程、8055的使用、一位数码管的连接方式和步进电机的驱动方式。在编程过程中，锻炼了我的逻辑思维的能力。在编写程序前，我首先的画好连接电路图以及程序流程图，这样才能有效快速的编程编程速度较快。我虽然编程和调试速度较快，但没有考虑高效的编程方式，导致程序比较复杂。在老师的指点后，我优化了程序，代码量大大减少，代码通熟易懂。

在以后的学习中我一定要加强逻辑思维的培养和加大我的调试能力。努力把课堂上学到的芯片移植到C51、AVR和ARM这些处理功能比较强的处理器中。学会C与汇编混合编程，能够写出高效简洁的程序。

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参考文献

[1] 张晓明，等. 汇编语言程序设计. 北京: 国防工业出版社，2009.

[2] 彭虎， 周佩玲， 傅忠谦. 微机原理与接口技术（第三版）. 北京：电子工业出版社，2008.

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附录： 步进电机控制程序

DATA SEGMENT

TABLE1 DB 06H,5BH,4FH,66H

TABLE2 DB 03H,07H,06H,0EH,0CH,0DH,09H,0BH

DATA ENDS

STACK1 SEGMENT STACK

DW 64 DUP(?)

STACK1 ENDS CODE SEGMENT START:

MOV AX,DATA MOV DS,AX

MOV AL,90H;--------设置A口方式0 输入，B口方式0 输出，C口低四位为输出 OUT 63H,AL;-----初始化

ASSUME DS:DATA,CS:CODE,SS:STACK1

;-------主程序部分--------------------------------------------------------------- A1:

IN AL,60H;-----PA2控制电机启动开关 TEST AL,04H;-------测试PA2引脚口 JZ JMP

A2 A3

A2: MOV AL,3FH

OUT JMP

61H,AL A1

A3: IN AL,60H;-----读取方式

AND AL,03H CALL DISPLAY1 CALL STYLE JMP A1

;-------主程序部分---------------------------------------------------------------

;--------------------显示部分-------------- DISPLAY1

PROC

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0vyd.html