课程设计四相单四拍步进电机控制系统设计.docx

1、课程设计四相单四拍步进电机控制系统设计算机控制综合实验课程设计说明书学生姓名: 学 号：学 院 : 信息与通信工程学院专 业 : 自动化题 目 : 四相单四拍步进电机控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 ：信息与通信工程学院专 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控制系统设计起 迄 日 期 :2011 年 12 月 26 日 2012 年 1 月 6 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

2、程序控制系统，可以对步进电机的转速、转向以及位置进 行控制。通过设计，掌握步进电机的工作原理、掌握步进电机控制系统的设计原理、设 计步骤，进一步提高综合运用知识的能力。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） ：（ 1） 选择步进电机，设计接口电路和驱动电路，对步进电机进行控制。（ 2） 选择控制算法，编写控制程序，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。（ 3） 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，

3、并画出原理图和 PCB图（3）画出流程图，编写控制程序（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。计算机控制技术。国防工业出版社2顾德英，张健，马淑华 .计算机控制技术【 M 】. 北京：北京邮电大学出版社， 2006.3华张家生 . 电机原理与拖动基础【 M 】. 北京：北京邮电大学出版社， 2006.成英，4张家生 . 电机原理与拖动基础【 M 】. 北京：北京邮电大学出版社， 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工作计划及进度：起迄日期11年12月 26日 12 月 27 日12

4、 月 28 日 12 月 31 日12年1月2日 1 月3 日1月 3 日 1 月4 日1 月 5 日 1 月6 日工作内容查阅资料，确定设计方案设计硬件电路 画出流程图，编写控制程序 撰写课程设计说明书 课程设计答辩系主任审查意见：签字：年月日1 系统概述 错. 误 ! 未定义书签。2系统硬件设计 5.2.1系统硬件原理图 5.2.2各硬件单元功能说明及 I/O 口、功能键分配 5.2.3硬件连接图 6.3系统软件设计 6.3.1工作方式下的控制模型 7.3.2流程图 9.4结束语 9.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。 是工业过程控 制及仪表中的主要控制元件

5、之一。步进电动机具有快速起动能力，而且精度高， 在数字控制系统中可以直接接受来自计算机的数字信号， 不需要进行数 / 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控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 控制与直观显示的结合。本系统应用芯片 8255，LED显示单元， 键盘模拟控制键， 四相步进电动机及其驱 动电路，接线较为简单。软件编程采用的是汇编语言，程序中包括主程序，显示 子程序，延时子程序。系统硬件设计1.1 系统硬件原理图图1 系统硬件原理图1.2各硬件单元功能说明及

6、 I/O 口、功能 键分配（1） 8255 芯片： 8255 作为整个系统的主控单元，与系统总线连接，接受外部 控制信息， 并通过设定的 I/O 口将控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， PA0PA7 与数码管相连显示剩余工作步数， PB0PB3 连接电动机的 A 、B、C、D 四相控 制电动机的运转， PC0，PC1分别与 LED0、LED1连接，PB4PB7及 PC3PC7 不用。（2） 键盘模拟功能键：“0” 键控制起动，“ 1”键控制选择单四拍正转工作方 式，“2”健控制选择单四拍反转工作方式， “3

7、”键控制选择双四拍正转工作方式， “ 4”键控制选择双四拍反转工作方式， “ 5”键控制四相八拍正转工作方式， “6” 键控制选择四相八拍反转工作方式， “7”键控制选择停止退出程序。（ 3） 驱动电路 :驱动步进电机。I/O 及功能键分配表如表 1 所示表 1 I/O 及功能键分配表I/O 口及 功能键PA0PA7PB0PB3PC0PC10键1键2键分配数码管 控制接 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-分配双四拍 正转双四拍 反转四相八 拍正转四相八 拍反转退出-1.3硬件连接图软件系统设计1.4工作方式下的控制模

8、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控制模型分别如表 2、3、4、5、6、7 所示。表 2 单四拍正转控制数字模型步序D相C相B相A相字模PB3PB2PB1PB01000101H2001002H3010004H4100008H表 3 单四拍反转控制数字模型步序D相C相B相A相字模PB3PB2PB1PB01100008H2010004H3001002H4000101H表 4 双四拍正转控制模型D相C相B相A相字模步序PB3PB2PB1PB01001103H2011006H311000CH4100109H表 5 双四拍反转控制模型步序D相C

9、相B相A相字模PB3PB2PB1PB01100109H211000CH3011006H4001103H1.5流程图图 3 程序流程图结束语 计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程， 它不仅需要计算机 控制理论、 程序设计方面的基础知识， 而且还需要具备一定的生产工艺知识。 设 计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、控制软件的设计等， 以便使学生掌握计算机控制系统设计的总体思路和方法。 此次课程设计选作的是 步进电机控制系统设计，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. 启动键和方向控制键； 3. 正反转指示灯； 4. 剩余工作步数 L

10、ED 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，设计期间在实验室调试程序， 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， 对步进电机的控制有了初步了解， 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 论知识与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：片选 IOY0 对应的端口始地址根据 CHECK配置信息修改下列符号值 *MY8255_AEQUIOY0+00H*4;8255的 A 口地址MY8255_BEQ

11、UIOY0+01H*4;8255的 B 口地址MY8255_CEQUIOY0+02H*4;8255的 C 口地址IOY0 EQU 9800HMY8255_MODE EQU IOY0+03H*4 ;8255 的控制寄存器地址STACK1 SEGMENT STACKDW 256 DUP(?)STACK1 ENDSDATA SEGMENTK EQU 09H ; 工作步数TABSHZ DB 03H,06H,0CH,09H ; 双四拍正转模型TABSHF DB 09H,0CH,06H,03H ; 双四拍反转模型TABLE1 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6

12、FH ; 七段数码管字模 DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK1START:MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV AL,80H ; 初始化 8255，工作方式 0，A, 、B、C口均为输出MOV DX,MY8255_MODEOUT DX,ALWAIT1:MOV AH,08H ; 等待启动键“ 0”按下INT 21HCMP AL,30HJE MAINJMP WAIT1MAIN: MOV AH,08H ; 判断工作方式控制键是否按下INT 21H ; 若键按下转到相应的程序，否则循环等待 .CMP AL,33HJE SH

13、UANGSI ;转双四拍正转CMP AL,34HJE SHUANGSI1转; 双四拍反转CMP AL,35HJE QUIT1JMP MAIN; 单四拍正转ZHENGSI:MOV AL,02H ; 点亮正转指示灯MOV DX,MY8255_COUT DX,ALMOV CL,KZHENGSI0:LEA BX,TABLE1 ; 数码管显示剩余步数MOV AL,CLXLATMOV DX,MY8255_AOUT DX,ALZHENGSI1: MOV BL,04H ; 驱动电机MOV DX,MY8255_BLEA DI,TABSZZHENGSI2: MOV AH,0BH ; 判断是否有按键切换工作方式IN

14、T 21H ; 有按键跳回判断按键对应程序， 否则继续执行程序 INC ALJZ MAINCALL XIAN ; 调用显示子程序，显示工作剩余拍数MOV AL,DIOUT DX,ALCALL DLY ; 调用延时子程序INC DIDECB L ; 判断是否工作完所有拍数，有则退出等待重选工作方式，否则继续循环 JNZ ZHENGSI2DEC CLJNZ ZHENGSI0JMP WAIT1; 中间跳转SHUANGSI:JMP SHSIZHSHUANGSI1:JMP SHSIF; 双四拍正转SHSIZH:MOV AL,02HMOV DX,MY8255_COUT DX,ALMOV CL,KSHSIZ

15、H0:LEA BX,TABLE1MOV AL,CLXLATMOV DX,MY8255_AOUT DX,ALSHSIZH1: MOV BL,08H MOV DX,MY8255_B LEA DI,TABSHZSHSIZH2: MOV AH,0BH INT 21HINC ALJZ MAIN1CALL XIANMOV AL,DIOUT DX,ALCALL DLYINC DIDEC BLJNZ SHSIZH2DEC CLJNZ SIBAZH0JMP WAIT1; 中间跳转程序 WAIT00:JMP WAIT1; 双四拍反转SHSIF:MOV AL,01HMOV DX,MY8255_COUT DX,ALM

16、OV CL,KSHSIF0:LEA BX,TABLE1MOV AL,CLXLATMOV DX,MY8255_AOUT DX,ALSHSIF1:MOV BL,4MOV DX,MY8255_B LEA DI,TABSHF SHSIF2: MOV AH,0BH INT 21HINC ALJZ MAIN1CALL XIANMOV AL,DIOUT DX,ALCALL DLYINC DIDEC BLJNZ SHSIF2DEC CLJNZ SHSIF0JMP WAIT00MAIN11:JMP MAIN1 ; 四相八拍正转SIBAZH:MOV AL,02HMOV DX,MY8255_COUT DX,ALMO

17、V CL,KSIBAZH0:LEA BX,TABLE1MOV AL,CLXLATMOV DX,MY8255_AOUT DX,ALSIBAZH1: MOV BL,08HMOV DX,MY8255_BLEA DI,TABBZSIBAZH2: MOV AH,0BHINT 21HINC ALJZ MAIN11CALL XIANMOV AL,DIOUT DX,ALCALL DLYINC DIDEC BLJNZ SIBAZH2DEC CLJNZ SIBAZH0结束退出程序JMP WAIT00QUIT:MOV DX,MY8255_AMOV AL,00HOUT DX,ALMOV AX,4C00HINT 21H; 软件延时子程序 DLY PROC NEARPUSH CXPUSH AXMOV CX,0FFFFH D1:MOV AX,5FFFH D2:DEC AXJNZ D2LOOP D1POP AXPOP CXRET DLY ENDP XIAN PROC NEAR ; 剩余拍数显示子程序 PUSH DX MOV DL,BL ADD DL,30H MOV AH,02H INT 21H MOV DL,20H MOV AH,02H INT 21H POP DX RET XIAN ENDP CODE ENDS END START