微机步进电机控制系统第二组.doc

1、 湖南人文科技学院课程设计报告课 程 名 称：微机接口技术与应用课程设计设 计 题 目：微机步进电机控制系统 系 别： 计算机科学技术系 专 业： 计算机科学与技术专业 组 别： 09级计科二班第二组 组 员：周志树 胡碧山 管珍妮 刘嘉柏 朱豪杰 学 号：09408206、07、09、10、11 起 止 日 期: 2012.6.18 -2012.6.28 指 导 教 师: 刘庆 课程设计题目微机步进电机控制系统组号第二组班级09级计科二班系别计算机科学技术系专业计算机科学与技术专业组长周志树（09408206）组员胡碧山（09408207）管珍妮（09408209）刘嘉柏（09408210）

2、朱豪杰（09408211）指导教师刘庆课程设计目的通过步进电机控制实验，深入了解与掌握利用RS-232或RS-485串行通信标准进行远距离传送的的原理与方法课程设计环境1.PC兼容机 2Windows 20003MFID多功能微机实验平台（含PCI总线驱动板）4MF2KI集成开发环境 课程设计要求1. 掌握接口硬件开发平台的使用方法，利用现有的实验平台和PC机，组成一个微机模拟应用系统，结合一个实际的接口技术问题在实验台上编程模拟实现。2. 由一个主控机监控和若干个下位机组成，主控机负责数据处理，下位机负责访问接口。3. 掌握基本接口电路的综合应用。4. 掌握接口电路的驱动程序和界面软件的设计

3、与编制，学会调试与测试接口软件的一般方法。5. 微机接口技术及接口芯片的综合应用。课程设计工作进度计划日期工 作 内 容2012.6.18搜集相关的设计资料，确定选题；2012.6.19搜集并熟悉相关课题资料，整理出设计思路；2012.6.20-2012.6.21将整体思路模块化，并对本组成员进行工作分组；2012.6.22-2012.6.23整理思路，画出工作流程图和设计原理图2012.6.24-2012.6.26着重编写和调试运行程序2012.6.27结合硬件配置系统环境，并进行系统验证2012.6.28整理所有资料撰写电子文档 目录一、课程设计目的和要求：1二、课程设计题目：1三、课程设

4、计平台环境：2四、实现功能及特色：21、运行方式与方向的控制循环查表法22步进电机运行速度的控制软件延时法3五、任务分配：3六、客户端程序设计内容分析：41、原理图、流程图41）硬件原理图42）整个工程的原理接线图：52、模块划分8七、感想体会：9八、参考文献10一、 课程设计目的和要求：目的：通过步进电机控制实验，深入了解与掌握利用RS-232或RS-485串行通信标准进行远距离传送的的原理与方法学习并行接口电路及其控制程序的设计原理与方法，深入了解与掌握步进电机的控制原理与可编程芯片8255A的使用方法。要求：利用MFID实验平台和步进电机驱动模块板进行硬件连接，利用MF2KI集成开发环境

5、进行步进电机软件控制程序的设计、调试，直到使步进电机正常运行,能使用实验平台上的拨动开关控制步进电机的转速.角度,方向和对其的综合控制。1 步进电机起动与停止控制；2 步进电机的速度控制；3 步进电机的方向控制。 二、 课程设计题目：微机步进电机控制系统设计目前在社会的各个方面都有用到了步进电机，比如：打印机控制打印发票的长度，工厂利用步进电机把传送带上的各种元件停在不同工人的操作台前，等等一系列的应用。控制步进电机的顺时针旋转，逆时针旋转，快速旋转和慢速旋转。调节步进电机的运转，让其在社会上广泛的应用。三、 课程设计平台环境： 1、 电源：机内供电，pc兼容机，Windows 2000。 2

6、、 I/O端口地址：8255的4个端口地址为300H303H。其中A口300H，B口301H，C口302H，命令口303H。DIP4开关的4位开关全部向上置为ON。3、 电缆线与插座：采用26芯扁平电缆与J5。4、 元器件：包括接口的对象永磁式四相步进电机，驱动电路达林顿管TIP122，保护电路74LS373，相序指示灯等。5、 MFID多功能微机实现平台（含PCI总线驱动板），MF2KI基础能够开发环境，利用MFID实验平台和自制的步进电机模块板进行硬件连接，利用MF集成开发环境进行步进电机控制程序设计，调试，直到使步进电机正常运行。要求步进电机（四相步进电机）以双八拍方式运行，同时要实现对

7、步进电机的运行方式、方向、速度、启/停的控制。四、 实现功能及特色：实现步进电机运行方式、方向和速度以及启/停的控制，是接口软件设计的主要任务。为此，在编写程序之前，要建立一个相序表。相序表的建立应根据步进电机运行方式的要求。1、运行方式与方向的控制循环查表法步进电机的运行方式是指各相绕组循环轮流通电的方式。如四相步进电机有单四拍、双四拍、单双八拍和双八拍几种方式。为了实现对各绕组按一定方式轮流加电，需要一个脉冲循环分配器。循环分配器可用硬件电路来实现，也可用软件来实现。采用软件来设计脉冲循环分配器，又有两种方法：控制字法和循环查表法。而本课程设计用到的是循环查表法。循环查表法是将各相绕组加电

8、顺序的控制代码制成一张表步进电机相序表(如表3.3所示)，存放在内存区，再设置一个地址指针。当地址指针依次加1（或减1）时，即可从表中取出加电的代码，然后输出到步进电机，产生按一定运行方式的走步操作。若改变相序表内的加电代码和地址指针的指向，则可改变步进电机的运行方式和方向。步进电机的运行方向是采用设置相序表的指针进行控制的。如果把指针设在指向正相序表的第一个元素，依次加1，取出加电代码去控制步进电机的运行方向叫做正方向，那么，再把指针改设在指向反相序表的第一个元素，依次加1的方向就是反方向。总之，对步进电机运行方式的控制是采用建立相序表的方法，而运行方向的控制是设置相序表的指针来解决。2步进

9、电机运行速度的控制软件延时法控制步进电机速度有两个途径：一是硬件改变输入脉冲的频率，通过对定时器（如：8253）定时常数的设定，使其升频、降频或恒频。二是软件延时，或调用子程序。采用软件延时方法来改变步进电机速度，虽然简便易行，但延时受CPU主频的影响，导致在主频较低的微机上开发的步进电机控制程序换到较高的主频的微机上，就不能正常运行，甚至由于频率太高，步进电机干脆不动了。应该指出的是，步进电机的速度还受到本身距频特性的限制，设计时应满足运行频率与负载力矩之间的确定关系，否则，就会产生失步或无法工作的现象。本次课程设计用到的是软件延时法。五、 任务分配：a) 进行微型步进电机控制电路硬件设计，

10、画出电路原理图、PCB图或元器件布线图；(周志树)b) 安装或焊接元器件；（胡碧山）c) 进行步进电机控制程序设计（采用ASM或CPP）；（管珍妮）d) 利用PC机和实验箱设计并实现给定步进电机的控制；（刘嘉柏）e) 系统联调，提交一个满足上述要求的微机步进电机控制电路作品。（朱豪杰）六、 客户端程序设计内容分析：1、原理图、流程图1）硬件原理图2）整个工程的原理接线图：步进电机驱动模块板电路原理如图2.1.2所示。模块板上包括接口的对象永磁式四相步进电机和驱动电路达林顿管TIP，保护电路74LS373，相序指示灯以及开关SW1和SW2等。 图2.1.2 步进电机驱动模块电路原理框图系统在硬件

11、设备初始化的基础上开始运行的判断标志是开关是否打开，然后就是通过相序表指针的变化决定步进电机的旋转方向，是正向还是逆向，而步进电机的旋转快慢则是取决延时的长短。其中在流程中有一个键盘输入字符操作电机的过程，这是通过一个switch语句实现的。 图3.1 switch分支流程图图3.2 流程图2、模块划分在编写程序之前先建立一个相序表。步进电机的运行方式是指各相绕组循环轮流通电的方式。因此只要控制对各绕组加电顺序即可控制其转速与转向。绕组与数据线的连接 运行方式 相序表 方 向加电代码地址单元正向反向 双八拍 表3.3. 相 序 表D C B AD7 D6D5D4D3D2D1D00 0 0 0

12、0 1 0 10 0 0 1 0 1 0 10 0 0 1 0 1 0 00 1 0 1 0 1 0 00 1 0 1 0 0 0 00 1 0 1 0 0 0 10 1 0 0 0 0 0 10 1 0 0 0 1 0 1ABABCBCBCDCDCDADADAB05H 400H15H 401H14H 402H54H 403H50H 404H51H 405H41H 406H45H 407H 模块一：实现开关，及初始化int phasic 8=0x05,0x15,0x14,0x54,0x50,0x51,0x41,0x45;/首先定义相序总表int delayTime=100 unsigned i

13、nt i=0;/定义指针 unsigned char recv; outportb(0x303,0x81);/初始化，把芯片清零。 outportb(0x303,0x09);/置PC4=1关闭74LS373，即锁存器把初始状态保护起来。dorecv = inportb(0x302); while(0x02&inportb(0x302)!=0);/检测SW1是否按下，在按下之前不做任何动作即处于停止状态。模块二：控速模块do outportb(0x300,tablei);/送相序代码到PA口 outportb(0x303,0x08);/置PC4=0，打开74LS373 i+; if(i=8) i=0; delay(delayTime);/延时while(0x01&inportb(0x302)!=0);/检测SW2是否按下，如果按下则跳出程序，即电机停止工作。outportb(0x303,0x09);/置PC4=1，关闭74LS373模块三：实现正反转table = phasic;/给相序表提供默认值int * table; /定义数