微机接口课设步进电机控制系统设计.docx
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微机接口课设步进电机控制系统设计
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Ⅰ
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：
①设计任务与要求
②总体方案与说明
③硬件原理图与说明
④实验电路图与说明
⑤系统流程图
⑥软件主要功能模块及流程图
⑦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）；
⑧小结与体会
⑨参考文献
提供附录：
①源程序（必须有简单注释）
②使用说明
③参考资料
1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、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：
windowsxp
软件开发工具：
wmd86
2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->DBA
2.相序表
表2.1相序表
D
C
B
A
编码
PC3
PC2
PC1
PC0
BA
0
0
1
1
03H
CBA
0
1
1
1
07H
CB
0
1
1
0
06H
DCB
1
1
1
0
0EH
DC
1
1
0
0
0CH
DCA
1
1
0
1
0DH
DA
1
0
0
1
09H
DBA
1
0
1
1
0BH
3.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
3.2程序流程图
3.2.1系统流程图
3.2.2功能模块流程图
1．数码管显示开关编码流程图
2.电机驱动流程图
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--
FRONTPROC
PUSHAX
PUSHCX
MOVCX,08H
MOVSI,OFFSETTABLE2
FRONT1:
MOVAL,[SI]
OUT62H,AL
MOVAX,BX
CALLDELAY
INCSI
LOOPFRONT1
POPCX
POPAX
RET
FRONTENDP
;---------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--
REVERSEPROC
PUSHAX
PUSHCX
MOVCX,08H
MOVSI,OFFSETTABLE2+7
REVERSE1:
MOVAL,[SI]
OUT62H,AL
MOVAX,BX
CALLDELAY
DECSI
LOOPREVERSE1
POPCX
POPAX
RET
REVERSEENDP
;---------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----------
DELAYPROC
PUSHCX
MOVCX,AX
T1:
LOOPT1
POPCX
RET
DELAYENDP
;---------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。
2．8255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3V~5V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1~4。
表4.1拨动开关数码管显示调试结果
K2K1K0
数码管显示
0XX
0
100
1
101
2
110
3
111
4
5.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
K2K1K0
数码管显示
步进电机工作方式
0XX
0
停止
100
1
正向慢速旋转
101
2
正向快速旋转
110
3
反向慢速旋转
111
4
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，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
DATASEGMENT
TABLE1DB06H,5BH,4FH,66H
TABLE2DB03H,07H,06H,0EH,0CH,0DH,09H,0BH
DATAENDS
STACK1SEGMENTSTACK
DW64DUP（?
）
STACK1ENDS
CODESEGMENT
ASSUMEDS:
DATA,CS:
CODE,SS:
STACK1
START:
MOVAX,DATA
MOVDS,AX
MOVAL,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
OUT63H,AL;-----初始化
;-------主程序
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