四相单四拍步进电机控制系统设计

/计算机限制综合试验课程设计说明书

学生姓名:学号：学院:

信息和通信工程学院专业:

自动化题目:四相单四拍步进电机限制系统设计指导老师

职称2011年12月26日课程设计任务书11/12学年第一学期学院：信息和通信工程学院专业自动化学生姓名：学号：课程设计题目：四相单四拍步进电机限制系统设计起迄日期:2011年12月26日课程设计地点:指导教师:系主任:下达任务书日期:2011年12月26日

课程设计任务书1．设计目的：设计一个计算机步进电机程序限制系统，可以对步进电机的转速、转向以及位置进行限制。通过设计，驾驭步进电机的工作原理、驾驭步进电机限制系统的设计原理、设计步骤，进一步提高综合运用学问的实力。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：选择步进电机，设计接口电路和驱动电路，对步进电机进行限制。选择限制算法，编写限制程序，实现四相步进电机在单四拍工作方式下先正转90度，然后再反转60度，要求其速度可调，转向可控。写出设计说明书。3.设计工作任务及工作量的要求（包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等）：（1）查阅资料，确定设计方案（2）选择器件，设计硬件电路，并画出原理图和PCB图（3）画出流程图，编写限制程序（4）撰写课程设计说明书

课程设计任务书4．主要参考文献：1张艳兵，王忠庆。计算机限制技术。国防工业出版社2顾德英，张健，马淑华.计算机限制技术【M】.北京：北京邮电高校出版社，2006.3华张家生.电机原理和拖动基础【M】.北京：北京邮电高校出版社，2006.成英，4张家生.电机原理和拖动基础【M】.北京：北京邮电高校出版社，2006.5.设计成果形式及要求：课程设计说明书1份原理图和PCB图各1份程序清单1份6．工作支配及进度：起迄日期工作内容11年12月26日~12月28日~12年1月2日~1月3日~1月5日~查阅资料，确定设计方案设计硬件电路画出流程图，编写限制程序撰写课程设计说明书课程设计答辩系主任审查看法：签字：年月日书目1 系统概述 -1-2 系统硬件设计 -1-2.1 系统硬件原理图 -1-2.2 各硬件单元功能说明及I/O口、功能键支配 -1-2.3 硬件连接图 -2-3 系统软件设计 -3-3.1 工作方式下的限制模型 -3-3.2 流程图 -6-4 结束语 -6- 系统概述步进电动机是一种将电脉冲信号转换相应的角位移的特种电动机。是工业过程限制及仪表中的主要限制元件之一。步进电动机具有快速起动实力，而且精度高，在数字限制系统中可以干脆接受来自计算机的数字信号，不须要进行数/模转换，所以步进电动机在定位场合得到了广泛应用。本次课程设计通过键盘限制四相电动机的起动，单四拍、双四拍、四相八拍三种工作方式及正反转的选择。并通过七段数码管显示剩余工作步数。从而达到手动限制和直观显示的结合。本系统应用芯片8255，LED显示单元，键盘模拟限制键，四相步进电动机及其驱动电路，接线较为简洁。软件编程接受的是汇编语言，程序中包括主程序，显示子程序，延时子程序。系统硬件设计系统硬件原理图系统总系统总线数码管显示芯片8255芯片8255驱动电路驱动电路步进电机步进电机LED显示LED显示图1系统硬件原理图图1系统硬件原理图各硬件单元功能说明及I/O口、功能键支配（1）8255芯片：8255作为整个系统的主控单元，和系统总线连接，接受外部限制信息，并通过设定的I/O口将限制信息输出到数码管显示单元，LED显示单元及驱动电路。系统设置8255工作方式0，A、B、C口均为输出，PA0—PA7和数码管相连显示剩余工作步数，PB0—PB3连接电动机的A、B、C、D四相限制电动机的运转，PC0，PC1分别和LED0、LED1连接，PB4—PB7及PC3—PC7不用。（2）键盘模拟功能键：“0”键限制起动，“1”键限制选择单四拍正转工作方式，“2”健限制选择单四拍反转工作方式，“3”键限制选择双四拍正转工作方式，“4”键限制选择双四拍反转工作方式，“5”键限制四相八拍正转工作方式，“6”键限制选择四相八拍反转工作方式，“7”键限制选择停止退出程序。（3）驱动电路:驱动步进电机。I/O及功能键支配表如表1所示表1I/O及功能键支配表I/O口及功能键PA0—PA7PB0—PB3PC0PC10键1键2键支配数码管限制接口步进电机驱动接口反转指示正转指示起动单四拍正转单四拍反转I/O口及功能键3键4键5键6键7键支配双四拍正转双四拍反转四相八拍正转四相八拍反转退出硬件连接图系统软件设计工作方式下的限制模型单四拍正转、单四拍反转、双四拍正转、双四拍反转、四相八拍正转及四相八拍反转六种工作方式下的限制模型分别如表2、3、4、5、6、7所示。表2单四拍正转限制数字模型步序D相C相B相A相字模PB3PB2PB1PB01000101H2001002H3010004H4100008H表3单四拍反转限制数字模型步序D相C相B相A相字模PB3PB2PB1PB01100008H2010004H3001002H4000101H表4双四拍正转限制模型步序D相C相B相A相字模PB3PB2PB1PB01001103H2011006H311000CH4100109H表5双四拍反转限制模型步序D相C相B相A相字模PB3PB2PB1PB01100109H211000CH3011006H4001103H流程图图3程序流程图图3程序流程图结束语计算机限制技术的课程设计是一个综合运用学问的过程，它不仅须要计算机限制理论、程序设计方面的基础学问，而且还须要具备确定的生产工艺学问。设计包括确定限制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、限制软件的设计等，以便使学生驾驭计算机限制系统设计的总体思路和方法。此次课程设计选作的是步进电机限制系统设计，设计要求1.通电方式选择键三个，分别为单四拍、双四拍和四相八拍；2.启动键和方向限制键；3.正反转指示灯；4.剩余工作步数LED显示。此次课程设计经过前期查找资料，设计硬件电路，自编初步程序，设计期间在试验室调试程序，最终实现了以上基本功能，并且还实现了在不同工作方式之间的切换，屏幕显示剩余拍数两项功能，对步进电机的限制有了初步了解，同时也对芯片8255，数码管显示部分加强了运用。通过此次设计，将所学的专业理论学问和实际开发实际结合起来，理论联系实际，提高了专业技能。在设计过程中得到了同学的帮助，老师的指导，在此一并感谢！;源程序如下：;***************依据CHECK配置信息修改下列符号值*******************IOY0EQU9800H;片选IOY0对应的端口始地址;*****************************************************************MY8255_AEQUIOY0+00H*4;8255的A口地址MY8255_BEQUIOY0+01H*4;8255的B口地址MY8255_CEQUIOY0+02H*4;8255的C口地址MY8255_MODEEQUIOY0+03H*4;8255的限制寄存器地址STACK1SEGMENTSTACKDW256DUP(?)STACK1ENDSDATASEGMENTKEQU09H;工作步数TABSHZDB03H,06H,0CH,09H ;双四拍正转模型TABSHFDB09H,0CH,06H,03H ;双四拍反转模型TABLE1DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH;七段数码管字模DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATA,SS:STACK1START:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVAL,80H;初始化8255，工作方式0，A,、B、C口均为输出MOVDX,MY8255_MODEOUTDXWAIT1:MOVAH,08H;等待启动键“0”INT21HCMPAL,30HJEMAINJMPWAIT1MAIN:MOVAH,08H;推断工作方式限制键是否按下INT21H;若键按下转到相应的程序，否则循环等待.CMPAL,33HJESHUANGSI;转双四拍正转CMPAL,34HJESHUANGSI1;转双四拍反转CMPAL,35HJEQUIT1JMPMAIN;单四拍正转ZHENGSI:MOVAL,02H;点亮正转指示灯MOVDX,MY8255_COUTDXMOVCL,KZHENGSI0:LEABX,TABLE1;数码管显示剩余步数MOVAL,CLXLATMOVDX,MY8255_AOUTDXZHENGSI1:MOVBL,04H;驱动电机MOVDX,MY8255_BLEADI,TABSZZHENGSI2:MOVAH,0BH;推断是否有按键切换工作方式INT21H;有按键跳回推断按键对应程序，否则接着执行程序INCALJZMAINCALLXIAN;调用显示子程序，显示工作剩余拍数MOVAL,[DI]OUTDXCALLDLY;调用延时子程序INCDIDECBL;推断是否工作完全部拍数，有则退出等待重选工作方式，否则接着循环JNZZHENGSI2DECCLJNZZHENGSI0JMPWAIT1;中间跳转SHUANGSI:JMPSHSIZHSHUANGSI1:JMPSHSIF;双四拍正转SHSIZH:MOVAL,02HMOVDX,MY8255_COUTDXMOVCL,KSHSIZH0:LEABX,TABLE1MOVAL,CLXLATMOVDX,MY8255_AOUTDXSHSIZH1:MOVBL,08HMOVDX,MY8255_BLEADI,TABSHZSHSIZH2:MOVAH,0BHINT21HINCALJZMAIN1CALLXIANMOVAL,[DI]OUTDXCALLDLYINCDIDECBLJNZSHSIZH2DECCLJNZSIBAZH0JMPWAIT1;中间跳转程序WAIT00:JMPWAIT1;双四拍反转SHSIF:MOVAL,01HMOVDX,MY8255_COUTDXMOVCL,KSHSIF0:LEABX,TABLE1MOVAL,CLXLATMOVDX,MY8255_AOUTDXSHSIF1:MOVBL,4MOVDX,MY8255_BLEADI,TABSHFSHSIF2:MOVAH,0BHINT21HINCALJZMAIN1CALLXIANMOVAL,[DI]OUTDXCALLDLYINCDIDECBLJNZSHSIF2DECCLJNZSHSIF0JMPWAIT00MAIN11:JMPMAIN1;四相八拍正转SIBAZH:MOVAL,02HMOVDX,MY8255_COUTDXMOVCL,KSIBAZH0:LEABX,TABLE1MOVAL,CLXLATMOVDX,MY8255_AOUTDXSIB