步进电机实训报告

《微机原理与接口技术》课程设计PAGEPAGE9武汉软件工程职业学院课程设计报告课程名称：微机原理与接口技术课程设计设计题目：步进电机控制接口设计系别：软件学院专业：嵌入式系统工程组别：第四组学生姓名:孙欣学号:1297811110904起止日期:2012年6月18日~2012年6月25日指导教师:黄崇新目录第一章 绪论 1第二章 分析 22.1课程设计题目 22.2课程设计任务及要求 22.2.1任务 22.2.2课程设计的要求 22.3运行环境及开发工具 32.3.1运行环境 32.3.2开发工具 3第三章 设计 43.1基本原理 43.2设计方法 43.2.1硬件设计方法 43.2.2软件设计方法 53.3程序流程图 5第四章 调试与操作说明 164.1综合调试步骤 164.2操作说明 17第五章 课程设计心得与体会 18参考文献 21附录步进电机控制程序 22绪论步进电机是机电设备中广泛使用的一种电机，它将电脉冲信号直接转化为角位移或直线位移。步进电机输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比，因此可用输入电脉冲的数量、频率及电机各相绕组的通电顺序来精确控制步进电机的启停、转速、转向。传统的步进电机控制方法是由触发器产生控制脉冲来进行控制的。当步进电机参数发生变化时，需要重新进行控制器的设计。而且传统的触发器构成的控制系统，控制电路复杂、控制精度低、生产成本高。以微电子芯片为控制核心，以电力电子功率变换器为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的控制系统，能通过控制电机转速或转矩进而控制生产机械或运动部件按照人们所希望的规律运动。克服了传统控制器的缺点，满足工业生产新的控制要求，体现了更大的优越性，因此广泛应用于数字控制系统中。如今各领域步进电机无处不在，高精度，实时监控的步进电机控制系统具有重要意义和实用价值。目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着COMS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。同时，EDA技术的发展，使得芯片的功能能够按人的意愿进行设计，对节省能源和人性化设计有着重要的促进意义。本文介绍一种利用AT89C51单片机作为控制器，实现对步进电机简易控制的方案。该控制系统具有电路简单可靠，通用性强，成本低廉，灵活方便等特点。分析2.1课程设计题目：步进机控制接口设计2.2课程设计任务及要求2.2.1任务主要功能：微机步进电机起动与停止控制；

实现方法：设置硬开关或软开关。

如按按键SW1启动或SW2停止。按S或s键启动,按ESC键停止。微机步进电机的速度控制；

实现方法：设置延时子程序。

即以一定的时间间隔送相序代码，不同的时间间隔就可实现不同的速度控制。微机步进电机的方向控制；

实现方法：设置相序表指针。2.2.2课程设计的要求课程设计的教学要求体现于整个工作的各个阶段中，可根据所选课题的特点而有所侧重，但应达到如下的基本要求：1、明确设计任务要求

2、分析任务并合理选择设计方案

3、软件流程图的绘制

4、软件的设计

5、综合调试

6、撰写课程设计报告2.3运行环境及开发工具2.3.1运行环境：WindowsXP2.3.2开发工具：MF设计基本原理（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。3.2设计方法3.2.1硬件设计方法单片机单片微型机计算机是微型计算机的一个重要分支，也是具有生命力的机种，单片微型计算机简称单片机。特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件；中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部部件设备和结合，便可成为一个单片机控制系统2、按键键盘部分，设定正，反转和启动、停止、加减速等功能操作。本系统在启动电机后步进电机匀速的运行。为了实现系统的启动、停止和正、反转，要设置相应的按钮和开关进行功能键处理。3.2.2软件设计方法（1）启动后首先读一遍键盘。（2）根据键盘判断电机是正转代码、反转代码或者停止代码。（3）根据键盘所读判断是否加速、减速或者保持启动时候的速度，然后设定延时的时间。（4）判断设计的八拍是否完成，完成后清零从头开始下一个八拍，没有完成接着完成。（5）返回开始继续循环。8255初始化关74LS373查SW18255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+1`JJWSIWDSSSSISISSISSsiSISI+1循环次数CX-1关74LS373已到8次？NNYYNY开始结束调试与操作说明4.1综合调试步骤1、检测实验平台及配套设备是否完好 检测各硬件模块是否断路或者短路，根据电路图查看接线线路是否正确。检测接线无误后，接入电源，测量各芯片的供电电压，检查无误后，进入软件调试阶段。2、调试自己设计的软件控制程序是否符合要求首先下载程序到单片机后复位启动，电机开始转动，然后可以按正转和反转，接下来可以按加速按钮或者减速按钮进行加速或者减速，调试完成后按关停止开关可以步进电机停止运行。操作说明步进电机原理反应式步进电机是本系统的控制部件，它的定子是四相8个磁极，每个极靴上有相等的小齿，转子圆周上均匀分布着许多个小齿。定、转子的尺宽、尺距都相等。当A相通电，A相极下的小齿与转子齿对齐时，B相下小齿刚好错开t／4，B相错开2t／4，D相错开3t／4。控制步进电机的运行速度实际上就是控制系统发出CP脉冲的频率或者换向的周期。(1)步进电机的工作方式：实际使用的步进电机以单、双八拍的方式工作。若以A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A次序通电为正转，则按A-AD-D-DC-C-CB-B-BA-A通电为反转。2)运动速度的控制：当改变脉冲的周期时，ABCD四相绕组高低电平的宽度将发生变化，这就导致通电和断电变化的速率发生变化，使电机转速发生变化，所以调节脉冲的周期就可以控制步进电机的运动速度。(3)旋转角度的控制：因为每输入一个脉冲，就使步进电机四相绕组的状态变化一次，并相应地旋转一个角度，所以步进电机的旋转角度由输入的脉冲数确定。课程设计心得与体会通过微机步进电机控制系统设计，深入了解与掌握步进电机的控制原理与可编程芯片8255A、8253、8259A等的使用方法。在这次设计实践中，培养了我们查阅专业资料、工具书或参考书，了解有关工业标准，掌握现代设计手段和软件工具，并能以图纸和说明书表达设计思想和结果的能力。参考文献[1]韩雁、徐煜明主编微机原理与接口技术电子工业出版社2007年1月[2]刘乐善主编微型计算机接口技术及应用华中科技大学出版社，2000年4月第1版[3]华中科技大学计算机学院自编MFID微机实验平台微机原理与接口实验指导书[4]宋杰微机原理与接口技术课程设计机械工业出版社，2005年4月第1版附录：步进电机控制程序DATASEGMENT PSTAADB05H,15H,14H,54H,50H,51H,41H,45H PSTABDB45H,41H,51H,50H,54H,14H,15H,05H MESGDB'(1)PressSW1toZK.',10,13 DB'(2)PressSW2toZM.',10,13 DB'(3)PressSW3toFM.',10,13 DB'(4)PressSW4toFK.',10,13 DB'(5)PressAnyKeytoQuit.',10,13,'$'DATAENDSCODESEGMENT ASSUMEDS:DATA,CS:CODESTART:MOVAX,DATA MOVDS,AX MOVAH,09H MOVDX,OFFSETMESG ;显示提示信息 INT21H MOVDX,303H ;8255初始化 MOVAL,81H OUTDX,AL MOVAL,09H ;关74ls373 OUTDX,AL WAIT1:MOVAH,0BH ;检查有无按键 INT21H CMPAL,0H JNZQUIT1 ;有按键盘退出 MOVDX,302H ;检查开关状态 INAL,DX TESTAL,01H JZZM ;若按SW1则正向慢速 TESTAL,02H JZZK ;若按SW2则正向快速 TESTAL,04H JZFM ;若按SW3则反向慢速 TESTAL,08H JZFK ;若按SW4则反向快速 JMPWAIT1 ;无开关按下则等待ZM: MOVAH,0BH ;检查有无按键 INT21H CMPAL,0H JNZQUIT1 ;有按键盘退出 MOVDX,303H ;无按键盘则打开74LS373 MOVAL,08H OUTDX,AL MOVCL,8 ;设置循环次数 MOVSI,OFFSETPSTAA ;设置正向相序表指针L1:MOVDX,302H ;读开关状态 INAL,DX TESTAL,02H JZZK TESTAL,04H JZFM TESTAL,08H JZFK MOVDX,300H ;送相序码 MOVAL,[SI] OUTDX,AL PUSHCX subal,al ;设置延时参数 SUBCL,CL MOVBX,20 CALLDELAY ;延时 POPCX INCSI DECCL JNZL1 ;循环次数未到转 JMPZMZK:MOVAH,0BH INT21H CMPAL,0H JNZQUIT1 MOVDX,303H MOVAL,08H OUTDX,AL MOVCL,8 MOVSI,OFFSETPSTAAL2:MOVDX,302H INAL,DX TESTAL,01H JZZM TESTAL,04H JZFM TESTAL,08H JZFK MOVDX,300H MOVAL,[SI] OUTDX,AL PUSHCX subal,al SUBCL,CL MOVBX,1 CALLDELAY POPCX INCSI DECCL JNZL2 JMPZK FM:MOVAH,0BH INT21H CMPAL,0H JNZQUIT1 MOVDX,303H MOVAL,08H OUTDX,AL MOVCL,8 MOVSI,OFFSETPSTABL3:MOVDX,302H INAL,DX TESTAL,08H JZFK TESTAL,01 JZZM TESTAL,02H JZZK MOVDX,300H MOVAL,[SI] OUTDX,AL PUSHCX subal,al SUBCL,CL MOVBX,20 CALLDELAY POPCX INCSI DECCL JNZL3 JMPFMFK:MOVAH,0BH INT21H CMPAL,0H JNZQUIT1 MOVDX,303H MOVAL,08H OUTDX,AL MOVCL,8 MOVSI,OFFSETPSTABL4:MOVDX,302H INAL,DX TESTAL,04H JZFM TESTAL,01H JZZM TESTAL,02H JZZK MOVDX,300H MOVAL,[SI] OUTDX,AL PUSHCX subal,al SUBCL,CL MOVBX,1 CALLDELAY POPCX INCSI DECCL JNZL4 JMPFKQUIT1:MOVDX,303H ;关于4LS373 MOVAL,09H OUTDX,AL MOVAX,4C00H ;结束用户程序返回 INT21H DELAYPROCNEAR PUSHAX PUSHBX PUSHCX PUSHDX PUSHAX MOVAH,2CH INT21H POPAX ADDAL,CL ADDBH,DH ADDBL,DL CMPB