微机接口课设-步进电机控制系统设计.

1、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 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

2、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

3、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： 设计任务与要求 总体方案与说明 硬件原理图与说明 实验电路图与说明 系统流程图 软件主要功能模块及流程图 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）； 小结与体会 参考文献提供附录： 源程序（必须有简单注释） 使用说明 参考资料目 录1 需求分析11.1 课程设计题目11.2 课程设计任务及要求11.3 软硬件运行环境及开发工具12 概要设计22.1 设计原理及实现方法22.1.1 步进电机控制原理22.1.2 驱动步进电机的方法22.2主要芯片说明23 详细设计33.1 硬件设

4、计与实现33.2程序流程图43.2.1 系统流程图43.2.2 功能模块流程图43.3 软件设计63.3.1正转子程序63.3.2反转子程序63.3.3延时子程序74 系统调试与操作说明84.1系统调试84.2 操作说明85 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121 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、

5、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：wmd8612 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

6、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->DBA2. 相序表表2.1 相序表DCBA编码PC3PC2PC1PC0BA001103HCBA011107HCB011006HDCB11100EHDC11000CHDCA11010DHDA100109HDBA10110BH3. 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

7、行速度慢；脉冲周期短，运行速度快。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。3 详细设计3.1 硬件设计与实现1. 硬件电路图 图3.1 硬件电路图2. 硬件接线图图3.2 硬件接线图GNDe105b一83一h6h1g2fd9c7gfedc4abaK0K1K2PA2PA1PB1PC1PB0PA0PC0PB7PB6PB4PB5PB3PB2PC28255PC3B0B1B2B3B4B5B6B7abcde

8、fgh-ABCDABCDMOTORUNITMOTOR4321SW-LED UNIT3.2 程序流程图3.2.1系统流程图111001图3.3 系统流程图YN开始开关键工作方式数码显示按键值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0003.2.2功能模块流程图1数码管显示开关编码流程图图3.4 数码管显示开关编码流程图YN开始判断总开关是否打开数码管显示0读取按键选择方式进行数码管显示查表读表值程序返回2. 电机驱动流程图图3.5 电机驱动流程图YN开始读取按键编码进入LOOP循环判断CX是否为0取表的地址SI送入到电机8255的接口延时SI自加或自减给CX赋初值：8程序

9、返回3.3 软件设计3.2.1正转子程序;-正转-;-入口地址BX,用来调节电机的速度；BX越小，正转越快；BX越大，正转越慢-FRONTPROCPUSHAXPUSHCXMOVCX,08HMOV SI,OFFSET TABLE2FRONT1:MOV AL,SIOUT62H,ALMOVAX,BXCALL DELAYINC SILOOP FRONT1POP CXPOP AXRETFRONT ENDP;-正转-3.2.1反转子程序;-反转-;-入口地址BX,用来调节电机的速度。BX越小，反转越快；BX越大，反转越慢-REVERSEPROCPUSHAXPUSHCXMOVCX,08HMOV SI,OFF

10、SET TABLE2+7REVERSE1:MOV AL,SIOUT62H,ALMOVAX,BXCALL DELAYDECSILOOP REVERSE1POP CXPOP AXRETREVERSE ENDP;-反转-3.2.5延时子程序; -延时程序，传递参数是AX-; - AX越大，延时越长；AX越小，延时越短-DELAY PROC PUSH CX MOV CX,AXT1: LOOP T1 POP CX RETDELAY ENDP;-延时程序，传递参数是AX -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

11、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。28255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3V5V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14。表4.1 拨动开关数码

12、管显示调试结果K2 K1 K0数码管显示0 X X01 0 011 0 121 1 031 1 145. 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数码管显示步进电机工作方式0 X X0停止1 0 01正向慢速旋转1 0 12正向快速旋转1 1 03反向慢速旋转1 1 14反向快速旋转4.2 操作说明1. 按图3-2接线2. 输入程序并检查无误，经汇

13、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。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，

14、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

15、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。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.附录： 步进电机控制程序DATA SEGMENTTABLE1 DB 06H,5BH,4FH,66HTABLE2 DB 03H,07H,06H,0EH,0CH,0D

16、H,09H,0BHDATA ENDSSTACK1 SEGMENT STACK DW 64 DUP(?)STACK1 ENDSCODE SEGMENT ASSUME DS:DATA,CS:CODE,SS:STACK1START:MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV 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;-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 A2JMPA3A2:MOV AL,3FHOUT61H,ALJMPA1A3:IN AL,60H;-读取方式 A

17、ND AL,03HCALL DISPLAY1CALL STYLEJMP A1;-主程序部分-;-显示部分-DISPLAY1PROCPUSH AXMOV BX,OFFSET TABLE1XLATOUT 61H,ALPOP AXRETDISPLAY1 ENDP;-显示部分-;-选择方式-STYLEPROCPUSHBXCMP AL,00HJE STYLE0;慢速正转CMP AL,01HJE STYLE1;快速正转CMP AL,02HJE STYLE2;慢速反转CMP AL,03HJE STYLE3;快速反转STYLE0:MOV BX,01FFFH;慢速正转,周期长CALL FRONTJMPSTYLE

18、4STYLE1:MOVBX,0FFFH;快速正转，周期短CALLFRONTJMPSTYLE4STYLE2:MOV BX,01FFFH;慢速反转,周期长CALL REVERSEJMPSTYLE4STYLE3:MOV BX,0FFFH;快速反转,周期短CALL REVERSEPOPBXSTYLE4:RET STYLE ENDP;-选择方式-;-正转-;-入口地址BX,用来调节电机的速度；BX越小，正转越快；BX越大，正转越慢-FRONTPROCPUSHAXPUSHCXMOVCX,08HMOV SI,OFFSET TABLE2FRONT1:MOVAL,SIOUT62H,ALMOVAX,BXCALL DELAYINCSILOOP FRONT1POPCXPOP AXRETFRONT ENDP;-正转-;-反转-;-入口地址BX,用来调节电机的速度。BX越小，反转越快；BX越大，反转越慢-REVERSEPROCPUSHAXPUSHCXMOVCX,08HMOV SI,OFFSET TABLE2+7REVERSE1:MOV AL,SIOUT62H,ALMOVAX,BXCALL DELAYDECSILOOP REVERSE1POP CXPOPAXRETREVERSE ENDP;-反转-; -延时程序，传递参数是AX-; -AX越大，延