步进电机控制设计C程序设计语言.doc

接口课程设计任务书学生姓名 专业班级 指导老师 工作单位 计算机学院 题目：步进电机控制设计（C程序设计语言） 一、 内容：在MIFID微机实验台上以双八拍的方式控制步进电机运行，用按钮控制启动和停止。接口硬件电路图见说明书。二、 要求：1、 控制步进电机运行的相序表存储在文件中。2、 按下SW1按钮，从文件中取出一个相序数据，从并行接口8255A的PA口输出，使步进电机运行。相序数据在CRT上显示。按下SW2按钮，步进电机运行停止。3、 SW1按钮的数字量由PC1输入，SW2按钮的数字量由PC0输入，4、 设计程序运行时的界面友好。三、 进度安排：序号内容所用时间1接口电路设计2天2编写程序1天3调试程序1天4撰写课程设计报告1天合计5天指导教师签名： 年 月 日 系主任（责任教师）签名： 年 月 日 一设计目的和内容目的：通过步进电机控制实验，学习并行接口电路及其控制程序的设计原理与方法。内容：在MIFID微机实验台上以双八拍的方式控制步进电机运行，用按钮控制启动和停止。接口硬件电路图见说明书。要求：1、 控制步进电机运行的相序表存储在文件中。2、 按下SW1按钮，从文件中取出一个相序数据，从并行接口8255A的PA口输出，使步进电机运行。相序数据在CRT上显示。按下SW2按钮，步进电机运行停止。3、 SW1按钮的数字量由PC1输入，SW2按钮的数字量由PC0输入，4、 设计程序运行时的界面友好。二、实验预备知识可编程并行接口8255是一个具有两个8位(A端口和B端口)和两个4位(C端口)并行I/O端口的芯片。在与外设进行数据传输时，把A、B、C3个端口分为两组。A组由A端口和C端口的高4位组成。B组由B端口和C端口的低4位组成。为了满足多种数据传输的要求，可以通过对8255的编程用方式控制字设置3种工作方式来实现。这3种工作方式为：方式0(基本I/O工作方式)；方式1(选通I/O工作方式)；方式2(双向传送方式)。8255的控制字有工作方式控制字和C端口的位置位/复位控制字。工作方式控制字是必须要预先设定的，C端口的位置位/复位控制字可视需要而定。一般来说，在方式0中，C端口除在特殊场合用作联络信号外，如：双机通信，基本上都作为数据端口参与I/O操作。但在方式1或方式2下，C端口的相应位可用来作为I/O操作的控制和同步信号，也可用作对CPU的中断请求信号。为了更好地完成本次实验，要求实验者掌握8255控制寄存器，8255方式0、方式1的工作原理及工作过程；熟悉方式1(输入和输出)下A端口的方式字、C端口的位置位/复位控制字以及状态字的设置方法。三实验原理1步进电机驱动模块板电路原理如图1.1.2所示。模块板上包括接口的对象永磁式四相步进电机和驱动电路达林顿管TIP，保护电路74LS373，相序指示灯以及开关SW1和SW2等。2步进电机接口设计原理与方法的详细阐述。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机控制原理：步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。其基本原理作用如下：(1)控制换相顺序通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-CD,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C，D相的通断。(2)控制步进电机的转向如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。(3)控制步进电机的速度如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。图1.1.2 步进电机驱动模块电路原理框图四、实验配置1电源：机内供电，将平台的电源开关拔到“内”的位置上，并将模块电源JP2接通2电缆线：采用单线/20芯扁平线,将J3与J4连接3开关：O区的SW1、SW2和SW3可以配置为用来控制步进电机的运行方向、速度和启动/停止4本实验所涉及的模块：I（8255模块），P（步进电机），O（按键开关），模块电源 四个模块5I/O端口地址：8255的4个端口地址为300H303H。其中A口=300H，B口=301H，C口=302H，命令口=303H6软件资源：MF2KI集成开发环境软件提供了丰富的汇编语言和C/C+语言程序开发工具五、实验调试与运行硬件连接跳线设置：模块电源L区 JP8跳接。P区连接线F区单线连法如右图 PA0 PA2 PA4 PA6PC4PC0PC1 A相 B相 C相 D相OE#74LS373开关按键开关T区SW1SW2J3J4排线接法如右图：20芯并行口插座20芯并行口插座连接线8255初始化关74LS373查SW1按下？相序表指针SI循环次数CX查SW2按下？相序代码PA开74LS373延时相序表指针SI+1JJWSIWDSSSSISISSISSsiSISI+1循环次数CX-1关74LS373已到8次？NNYYNY开始结束 流程图 如图所示。图1.1.3 步进电机程序流程图程序#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关闭74LS373dorecv = inportb(0x302);while(0x02&recv)!=0);/查SW2按下 outportb(0x303,0x08);/置PC4=0，打开74LS373do outportb(0x300,xui);/送相序代码到PA口 i+; if(i=8) i=0; delay(100);/延时while(0x01&inportb(0x302)!=0);/查SW1按下outportb(0x303,0x09);/置PC4=1，关闭74LS373实验现象：启动程序后在DOS对话框中提示按下SW2启动电机，按下SW1关闭电机。按下SW2后电机会按顺时针方向转动，电极左上方的四个LED会体现电机转动的相序以及快慢。调试记录和现象分析1 运行程序后，点击发出嗡嗡声，且不停的振动，但却始终不能匀速顺利的转动，只会时儿抖动。最终发现是延迟的问题，重新设定后问题解决； 分析：不仅电机是在一定顺序的电脉冲控制下转动的，当送入第一个脉冲时，电机会转动一个相应的角度，此时若适时的送入第二个脉冲，电机会继续按原方向转动一个相应的角度，如此般不停地打入合适的脉冲，电机就会运转，但由于电机的一些物理特性，在送入的两个脉冲之间若时间过短，电机在第一个脉冲的驱动下的运转还没有结束，第二个脉冲已到达，此时电机的运转就会别破坏，只是不停的抖动，而不会转动，设置延迟是一个必要条件。2 在设计电机调速部分时，点击并未按设想中的情况变速，即增大脉冲打入的延迟时间，电机加速，而事实情况却恰恰相反。分析：发现这种现象大家都是被疑团包围着，在检查了程序有接线没错的基础下，我们找到了问题所在，延迟时间的设定应取在一个适当的范围内（和每台实验仪器相关），过小的话，电机会出现小小的抖动，使电机不能顺利运转，再者是转盘松动了。六课程设计心得通过本次接口课程设计，使我掌握了许多软硬结合的编程方法，深化了对接口技术