步进电机控制系统设计

微型计算机课程设计

成绩

课 程 设 计 报 告

设计题目

课程名称

步进电机控 制系统设计 计算机控制技术

姓名 崔彬彬 学号 2008100716

班级 自动化0803 教师 闫高伟

设计日期 2011 年 7 月 11 日

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摘 要

本次课程设计采用TDN-AC/ACS计算机控制技术实验箱中的35BYJ46型四相八拍步进电机为对象，以8088CPU为基础设计计算机控制系统硬件电路即以8088为核心的步进电机控制系统，编写步进电机控制程序，从而实现步进电机的变速运转以及正反向运转。

关键词：8088CPU；步进电机；变速；正反向；

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Design Of Control System of Stepping Motor

Abstract

The curriculum design using TDN-AC / ACS computer control technique experimental box type 35BYJ46 four phase eight beat stepper motor as the object, on the basis of 8088CPU computer control system hardware circuit design in 8088 as the core of the stepper motor control system, preparation of stepper motor control program, so as to realize the stepper motor variable speed operation and running reversely.

Key Words：8088CPU；Stepping motor；Variable speed; Positive and negative;

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目 录

摘 要 ............................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................. II

第1章 8088CPU ................................................................................................................... 1

1.1 8088CPU结构图 ....................................................................................................... 1

1.2 8088CPU内部具体介绍 ........................................................................................... 1

1.3 具体应用 ................................................................................................................... 2

第2章 8255........................................................................................................................... 3

2.1 8255芯片 ..................................................................................................................... 3

2.2 8255初始化 ................................................................................................................. 3

2.3 具体应用 ..................................................................................................................... 4

第3章

第4章 驱动单元ULN2803 ................................................................................................. 5 35BY46型四相八拍步进电机 ................................................................................ 6 3.1 原理图 ......................................................................................................................... 5

4.1 步进电机原理 ............................................................................................................. 6

4.2 步进电机转速 ............................................................................................................. 6

第5章 总 结................................................................................................................... 7

参 考 文 献 .............................................................................................................................. 8

附录A 程序清单 ...................................................................................................................... 9

附录B 系统方框图 ................................................................................................................ 11

附录C 电路原理图 ................................................................................................................ 12

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第1章 8088CPU

1.1 8088CPU结构图

1.2 8088CPU内部具体介绍

AH: 累加器的高八位，可以参加算术或逻辑运算

BH：基址寄存器的高八位字节，可以参加算术或逻辑运算

CH：计数寄存器的高八位，可以参加算术或逻辑运算

DH：为数据寄存器的高八位，可以参加算术或逻辑运算

AL：累加的低八位，可以参加算术或逻辑运算。

BL：基址寄存器的低八位，可以参加算术或逻辑运算。

CL：计数寄存器的低八位，可以参加算术或逻辑运算。

DL：为数据寄存器的低八位，可以参加算术或逻辑运算。

SP：称为堆栈指针。用来指出当前堆栈的栈顶位置，在堆栈指令操作时，由它给出入栈或出栈的数据在栈中的地址，但SP必与SS（堆栈段寄存器）相结合才能确定堆栈

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的物理地址。堆栈是由高地址向低地址端扩展，即入栈时SP进行减操作，随着入栈数据的增多，堆栈扩展，SP值减。

BP：称为基址指针，用来对堆栈中的数据进行操作，它用来指向堆栈中的一个数据区的基址，可用于对堆栈中任意位置的数据进行操作。然而它不具有SP始终指向堆栈栈顶的含义，同样BP的使用也必须与SS相结合才能确定在堆栈中的实际物理地址。

DI：称为目的变址寄存器，有一般通用寄存器的特性它在数据串操作指令中通常用来存放目的数据串的首地址。

CS：为代码段寄存器，给出当前代码段的基址，CPU执行指令是从CS段中取得的。 DS：为数据段寄存器，给出当前数据段的首址，程序变量和数据存放在这个段中。 SS：为堆栈寄存器，给出当前堆栈段的基址，堆栈进行的操作在这个段中。

ES：附加段寄存器，给出了当前使用的附加段的基址，用来存放待处理的数据。 IP：指令指针寄存器，它用来存放待要取出指令的地址偏移量，只有与CS寄存器相结合，才能形成指向指令的真正物理地址。

指令队列：为一个四字节寄存器（8088）队列中同时最多可存放4个字节的指令，是一个先进先出的栈。

总线控制电路：用来控制BIU各部件的协同操作。

1.3 具体应用

本次课设8088CPU的地址为63H，即01100011B，A0，A1，A5，A6为置位状态。

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第2章 8255

2.1 8255芯片

8255是一个40引脚的双列直插式芯片, 图1为8255的引脚图。8255与CPU的连接方式是多种多样的，本节以AT89C52与8255的连接为例说明8255与CPU的连接方法，同时也介绍8255各芯片引脚的功能与作用。

2.2 8255初始化

8255工作方式选择字共8位，如图所示，存放在8255控制寄存器中。最高位D7为标志位，D7=1表示控制寄存器中存放的是工作方式选择字，D7 = 0表示控制寄存器中存放的是C口置位/复位控制字。

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D3～D6用于A组的控制，D6D5 = 00表示A组工作于基本I/O方式0，D6D5 = 01表示A组工作于应答I/O方式1，D6D5 = 1x表示A组工作于双向应答I/O方式2（x取0或1）。D4 = 1表示A口工作于输入方式，D4 = 0表示A口工作于输出方式，D3 = 1表示上C口工作于输入方式，D3 = 0表示上C口工作于输出方式。

D0～D2用于B组的控制，D2 = 0表示B组工作于基本I/O方式0，D2 = 1表示B组工作于应答I/O方式1。D1 = 1表示B口工作于输入方式，D1 = 0表示B口工作于输出方式，D0 = 1表示下C口工作于输入方式，D0 = 0表示下C口工作于输出方式。工作方式字应输入控制寄存器。

所谓8255初始化，就是要根据工作要求确定8255工作方式选择字，并输入8255控制寄存器。

2.3 具体应用

初始化8255B口为输出，控制字为90H，即10010000B。

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第3章 驱动单元ULN2803

3.1 原理图

ULN2803，采用AP=DIP16,AFW=SOL16封装方式。

八路NPN达林顿连接晶体管阵系列特别适用于低逻辑电平数字电路（诸如TTL, CMOS或PMOS/NMOS）和较高的电流/电压要求之间的接口，广泛应用于计算机，工业用和消费类产品中的灯、继电器、打印锤或其它类似负载中。所有器件具有集电极开路输出和续流箱位二极管，用于抑制跃变。ULN2803的设计与标准TTL系列兼容，而ULN2804 最适于6至15伏高电平CMOS或PMOS。

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第4章 35BY46型四相八拍步进电机

4.1 步进电机原理

步进电机由定子和转子两部分组成。四相步进电机定子上有四组相对的磁极，每对磁极缠有同一绕组，形成一相。定子和转子上分布着大小、间距相同的多个小齿。当步进电机某一相通电形成磁场后，在电磁力的作用下，转子被强行推动到最大磁导率（或最小磁阻）的位置。

4.2 步进电机转速

四相八拍运行方式下步进电机的转速计算：

1、拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.

2、步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度（转子齿数J*运行拍数），八拍运行时步距角为θ=360度/（12*8）=3.75度，电机转动一圈转了96步。

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第5章 总 结

这次课设让我受益匪浅，让我知道基础很重要，要重视基本知识的理解和运用，这次课设不仅令我学会了怎样系统地设计一个软硬件控制系统，加深了对8088、驱动模块、步进电机等模块工作方式的理解运用，同样也强化了软件编写能力，这是个循序渐进的过程，我们耐心的去完成它。在编写程序的过程中，我们小组先理清了四相八拍步进电机与口地址的对应关系，确定了正转与反转的地址顺序，刚开始决定用同一个地址表的INC，DEC命令控制正反转，但发现有错误，于是改成用两个地址查询表寻址，但还是有错误出现，经过我们的仔细检查，发现是循环语句上考虑不周，出现了问题，修改之后电机终于能够按照指定的方向速度进行工作了。这次课设我学到了很多，更多的是对待小小元件、小实验的认真负责的态度，我们将会学以致用，全方面深刻的掌握整个编辑过程，感情老师对我们的教导，我们在今后的学习工作中会继续努力。

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参 考 文 献

[1] 潘新民，王艳芳。 微型计算机控制技术. 高等教育出版社, 2007年7月.

[2] 太原理工大学信息工程学院自动化实验室. 计算机控制技术实验指导书.

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附录A 程序清单

STACK SEGMENT STACK

DW 256 DUP(?)

STACK ENDS

DATA SEGMENT

TABLE DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H ; TABLE1 DB 01H,09H,08H,0CH,04H,06H,02H,03H DATA ENDS

CODE SEGMENT

ASSUME CS:CODE,DS:DATA

START: MOV AX,DATA

MOV DS,AX

MAIN: MOV AL,90H

OUT 63H,AL

MOV CX,000CH

MOV BX,OFFSET TABLE A0: A1:

PUSH CX MOV CX,0008H MOV AL,[BX] OUT INC 61H,AL BX CX CALL DALLY LOOP A2 A2: POP LOOP A1

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MOV

MOV CX,000CH BX,OFFSET TABLE1

CX,0008H

AL,[BX] A4: PUSH CX MOV MOV A5:

OUT

CALL

INC

LOOP

POP

LOOP

JMP

DALLY: PUSH

MOV

A3: PUSH

POP

LOOP

POP

RET

CODE ENDS

END START

61H,AL DALLY BX A5 CX A4 A0 CX CX,0200H AX AX A3 CX

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附录B 系统方框图

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附录C 电路原理图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9yd1.html