步进电机的控制课程设计说明书.docx
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步进电机的控制课程设计说明书
课程设计说明书
课题名称：
步进电机的控制
学院：
机械工程学院
专业：
车辆工程（1班）
组员：
指导老师：
赵骆伟
日期：
2010年7月9日
目录
1．课程设计任务书···················1
2．说明书正文·····················2
2.1前言·····················2
2.2现状·····················3
2.3任务分析与方案设计···············3
2.4系统设计与开发·················4
2.5元器件清单及参数选择··············6
2.6软硬件调试···················6
3.心得体会·····················6
4.参考文献·····················7
5.附录·······················7
1.课程设计任务书
1.1任务要求
在Dais实验台基础上设计并调试一个外接口电路，能够实现步进电机转速与正反转控制，编程并调试完成整个开发系统，分别由4位同学合作完成。
1.2主要技术要求
（1）采用编程的方法实现四相八拍环形分配运行方式，改变激励脉冲频率的大小来实现调制。
（2）正反转控制采用变换步进电机的其中两相相序来实现。
1.3主要完成任务
（1）查找相关资料，确定课程设计方案；
（2）微机接口电路硬件的焊接、装配、逐步排除故障及调试；
（3）用Protel2004绘制微机最小系统配置原理图；
（4）用Protel2004绘制相关项目的接口原理图；
（5）编写有关项目的程序，并进行调试；
（6）按照相关项目内容要求，上机进行联调；
（7）编写课程设计报告。
1.4成果提交
（1）课程设计说明书一本。
（电子文档和打印稿各一份）
要求：
内容完整，图表完备，条理清晰，分析有据，计算精确。
所附电路图布局合理，清晰完备，图形和符号要规范。
（2）所用元器件清单。
（3）电路实体一套。
要求：
该电路实体必须是经过自己安装调试通过并达到性能指标要求的电路实体。
1.5时间安排
6月28日～7月9日地点：
机械工程学院微机原理实验室（教2-北428,424）和学院机房（328）。
6月28日上午，分组及分配课程设计任务。
下午，查找相关资料，初拟总体方案。
6月29日讨论确定总方案，上机熟悉Protel2004软件。
6月30日～7月2日完成微机最小系统配置原理图、相关项目接口电路原理图及各项目接口；借领工具，分发参考资料、PCB板及相关元器件。
7月3日～7月7日各项目PCB板的焊接、装配、调试等工作，相关程序设计、编写及联机调试。
7月8日～7月9日答辩及验收课程设计成果（归还所借工具，上交课程设计成果）。
7月10日～7月11日提交修改后的最终报告及成果。
1.6注意事项
（1）按时上下机，严禁玩游戏，注意公共卫生。
（2）爱护实验室内一切实验设施，违者按零分计。
（3）爱护借用的工具，丢失工具者按原价赔偿。
故意损坏工具者按零分计，并原价赔偿。
（4）注意安全。
下课时关闭总闸与空调，拔掉电烙铁，关好门窗。
（5）不准用笔在实验桌上乱写乱画，否则按零分计。
2.说明书正文
2.1前言
计算机技术的飞速发展，带来了人们生活、学习和科学研究各个方面的技术革命，计算机知识和应用技能已成为人类知识经济的重要组成部分。
从1946年第一台电子计算机问世到现在六十年的时间中，计算机的发展经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模集成电路、超大规模集成电路几个发展阶段。
以微处理器为核心的微型计算机，也从4位、8位、16位发展到32位、64位，计算机的应用范围也从最初的科学计算发展到目前的无所不及。
随着CPU芯片的制作工艺和性能的提高，微型计算机硬件和软件产品不断翻新，但是计算机的工作原理基本上没有改变，通过80x86芯片学习微型计算机的工作原理、CPU功能结构、寻址方式和指令系统、汇编语言程序设计、中断的工作原理及处理方法和接口技术等，以求达到从理论到实践上对微型计算机的主要技术的掌握和运用。
学习《微机原理与接口技术》后，通过本次课程设计加深对它的理解和掌握。
在设计计算器的过程中，广泛的查阅相关资料，如各类中断的作用和调用方式、屏幕显示等等，通过实践来加深对理论知识的理解，同时将自己对这门技术的理解应用在计算器的设计当中，理论与实践相互融合、相互促进，提高了自己的理论水平和实践能力。
2.2现状
由于大规模集成电路的飞速发展，计算机的微型化很快，其性能价格比也大为提高，因而微型计算机的应用越来越广泛。
计算机在各个领域中的应用，已有大量的报道，从中可知计算机的应用已取得显着的经济效益和社会效益。
微型计算机不但在工农业生产方面的应用，在科研设备中也有比较普遍的应用，而且在办公自动化以及家庭生活中也已逐渐得到推广和应用。
2.3任务分析与方案设计
（1）任务分析
①．步进电机正反转：
步进电机驱动原理是通过对它每组线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转，驱动电路由脉冲信号控制。
所以控制四相步进电机可以采用编程方法实现四相八拍环形分配运行方式，变换步进电机的其中两相顺序，就能实现步进电机的正反转。
②．步进电机调速：
可改变激励脉冲频率的大小来实现调速。
（2）方案设计
①．步进电机正反转：
用8255PA0~PA3输出脉冲信号，驱动步进电机转动。
四相低电平控制信号经电阻1R1、1R2、1R3、1R4分别输入三级管反相器Q1、Q2、Q3、Q4的基极，反相后从集电极输出的四相高电平控制信号经电阻1R5、1R6、1R7、1R8输入步进电机驱动器ULN2003A，步进电机驱动器的输出信号经JP2插座驱动步进电机运转。
变换步进电机的其中两相顺序，就能实现步进电机的正反转。
②．步进电机调速：
编程时，可采用循环延时的方法，改变8255输出的每两个脉冲间的时间间隔来改变激励脉冲的频率，从而实现步进电机的调速。
2.4系统设计与开发
（1）接口电路设计
图1步进电机控制接口电路原理图
图2微机8086最小模式系统配置
（2）软件设计开发
图3程序流程图
2.5元器件清单及参数选择
（1）元器件选择
表1元器件清单
元件名称
图纸上的编号
参数或备注
数量
输入输出接口
JP1
信号输入插口
1
JP2
信号输出插口
1
H1
电源正极连线端
1
H1
电源负极连线端
1
电阻
R1~R8
1K
8
三极管
Q1~Q4
C2655
4
步进电机驱动器
ULN2003A
1
（2）参数选择
电源：
5V
电机转速要求：
0~1500r/min
2.6软硬件调试
（1）硬件调试
电路板焊接完成后，连接线接通电路板，拿到老师的试验台去调试，直到电动机能正常运作，就完成了硬件调试。
（2）软件调试
实验台连线完全按照步进电机实验，在参考步进电机实验的编程基础上完成编程，先装载程序，再调试运行，当电机正常运行时，改变程序的一些参数，若能达到预期的转速和转向，则调试结束。
（3）软硬件调试
PCB板的输入端接8255A芯片，输出端接电动机，正负连接线连接PCB板和电源，装载调试程序，观察电动机变化，达到要求即完成调试。
3.心得体会
经过这一个学期学习，我对微机原理和接口技术这门课程有了一定的掌握。
期末的这次课程设计，可以说是将课堂上学习的理论知识运用到实践中，帮助我们更好地理解汇编程序设计的原理和硬件接口的使用。
课程设计中我们组的设计任务是步进电机的控制（实现转速与正反转的控制），我负责软件方面的工作。
刚开始的几天，我们的主要任务是用protel2004绘制步进电机控制接口电路原理图和8086最小模式系统配置图。
在这个过程中，通过自己的学习，掌握了protel2004绘制原理图的方法。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机转过一个步距角。
这样，步进电机控制速度，位置就很容易实现。
步进电机的软件设计相对简单，但必须搞清楚其工作原理，编程时一定要仔细，一个小小的疏忽都要排查几次。
这次课程设计每一组是分软、硬件的，很遗憾没有参加PCB板的焊接。
还有就是步进电机的控制相对比较，而对于通过键值进行控制的方法，我现阶段的所学知识还无法实现，所以还要对微机原理和接口技术这门课要继续巩固和深化。
4.参考文献
1、李国栋汪新中陆志平周盛华编著，微机原理与接口技术课程设计，浙江大学出版社，2007
2、彭虎周赔玲傅忠谦编著，微机原理与接口技术，电子工业出版社，2009
3、彭虎周赔玲傅忠谦编著，微机原理与接口技术学习指导，电子工业出版社，2008
4、康兵主编，ProtelDXP2004应用与实例，国防工业出版社，2005
5.附录：
参考源程序
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
CODE,ES:
CODE
IOCONPTEQU0FFDBH；控制端口
IOBPTEQU0FFD9H；B端口
IOAPTEQU0FFD8H；A端口
ORG3620H
H12:
MOVAL,88H；A端口输出
MOVDX,IOCONPT
OUTDX,AL
NOP
NOP
NOP
MOVCX,6
IOLED1:
PUSHCX；保护现场
MOVDX,IOAPT；慢速正转程序段
MOVAL,01H；从端口AL=01H输出，代表步序A
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
MOVAL,03H；从端口AL=03H输出，代表步序AB
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
MOVAL,02H；从端口AL=02H输出，代表步序B
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
MOVAL,06H；从端口AL=06H输出，代表步序BC
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
MOVAL,04H；从端口AL=04H输出，代表步序C
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
MOVAL,0CH；从端口AL=0CH输出，代表步序CD
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
MOVAL,08H；从端口AL=08H输出，代表步序D
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
MOVAL,09H；从端口AL=09H输出，代表步序DA
OUTDX,AL
CALLXDELAY
POPCX；恢复现场
LOOPIOLED1
MOVCX,6
IOLED2:
PUSHCX；保护现场
MOVDX,IOAPT；快速正转程序段
MOVAL,01H
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
MOVAL,03H
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
MOVAL,02H
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
MOVAL,06H
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
MOVAL,04H
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
MOVAL,0CH
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
MOVAL,08H
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
MOVAL,09H
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
POPCX；恢复现场
LOOPIOLED2
MOVCX,6
IOLED3:
PUSHCX；保护现场
MOVDX,IOAPT；慢速反转程序段
MOVAL,09H
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
MOVAL,08H
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
MOVAL,0CH
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
MOVAL,04H
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
MOVAL,06H
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
MOVAL,02H
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
MOVAL,03H
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
MOVAL,01H
OUTDX,AL
CALLXDELAY1
POPCX；恢复现场
LOOPIOLED3
MOVCX,6
IOLED4:
PUSHCX；保护现场
MOVDX,IOAPT；快速反转程序段
MOVAL,09H
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
MOVAL,08H
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
MOVAL,0CH
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
MOVAL,04H
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
MOVAL,06H
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
MOVAL,02H
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
MOVAL,03H
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
MOVAL,01H
OUTDX,AL
CALLXDELAY2
POPCX；恢复现场
LOOPIOLED4
XDELAY1:
MOVCX,0FFFFH；延时程序1，转速慢
XDELA1:
LOOPXDLEA1
RET
XDELAY2:
MOVCX,01FFFH；延时程序2，转速快
XDELA2:
LOOPXDLEA2
RET
CODEENDS
ENDH12
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