【正文】 微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目 小型步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師 設(shè)計(jì)者 專業(yè)班級 學(xué) 號 設(shè)計(jì)日期 目錄摘要…………….…………………………………………...…...3一. 課程設(shè)計(jì)目的……………………………………….....…...4二. 設(shè)計(jì)題目名稱及要求……………………………….....…….4三. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備…………………………………………...…..…….4四. 設(shè)計(jì)的思想和實(shí)施方案……………………………..….…….5五. 硬件原理圖…………………………………………………….11六. 典型程序模塊及典型編程技巧…………………….…....…13七. 課程設(shè)計(jì)中遇到的問題及解決方法………………...………16八. 程序流程圖………………………………………….…......19九. 匯編程序清單及程序注釋…………………………..…..……..23十. C語言程序清單及注釋………………………….……..…..…30十一. 收獲體會………………………………….………..……..…37十二. 參考文獻(xiàn)………………………………………..….…..……38摘　要在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用于ATM機(jī)、噴繪機(jī)、刻字機(jī)、寫真機(jī)、噴涂設(shè)備、醫(yī)療儀器及設(shè)備、計(jì)算機(jī)外設(shè)及海量存儲設(shè)備、精密儀器、工業(yè)控制系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化、機(jī)器人等領(lǐng)域。所以步進(jìn)電機(jī)的控制是一門很實(shí)用的技術(shù)。本實(shí)驗(yàn)主要是基于唐都——PIT試驗(yàn)箱的步進(jìn)電機(jī)控制的設(shè)計(jì)。主要使用到了并行接口電路825LED七段數(shù)碼管電路、8086cpu、步進(jìn)電機(jī)等元件。主要是通過按鍵的不同來設(shè)置直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速、運(yùn)行狀態(tài)和方向。軟件部分采用了匯編語言編寫程序代碼和C語言編寫的步進(jìn)電機(jī)控制程序，通過判斷、跳轉(zhuǎn)、循環(huán)、延時(shí)等基本技術(shù)實(shí)現(xiàn)。此系統(tǒng)可以通過鍵盤輸入相關(guān)數(shù)據(jù), 并根據(jù)需要, 實(shí)時(shí)對步進(jìn)電機(jī)工作方式進(jìn)行設(shè)置, 具有實(shí)時(shí)性和交互性的特點(diǎn)。該設(shè)計(jì)可應(yīng)用于步進(jìn)電機(jī)控制的大多數(shù)場合關(guān)鍵詞: 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 調(diào)速 方向控制 并行接口 七段數(shù)碼管小型步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告小型步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)一、 課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)是本科教學(xué)全過程中的重要環(huán)節(jié)?！段C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與綜合實(shí)驗(yàn)(實(shí)踐)》課程設(shè)計(jì)主要培養(yǎng)我們自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生，運(yùn)用所學(xué)知識解決計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)實(shí)際問題能力，進(jìn)一步提高學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程語言綜合編程能力、程序調(diào)試技能和微機(jī)系統(tǒng)接口綜合應(yīng)用及電路設(shè)計(jì)能力。學(xué)習(xí)在PC系統(tǒng)中擴(kuò)展簡單的I／O接口的方法。熟練掌握和運(yùn)用匯編和C語言編寫程序控制8255各口的輸入輸出，并正確帶動(dòng)數(shù)碼管及步進(jìn)電機(jī)；能熟練運(yùn)用匯編和C語言實(shí)現(xiàn)8254的定時(shí)功能，以確保8255輸出的脈沖頻率穩(wěn)定。熟練掌握ISA總線配置方式下硬件實(shí)驗(yàn)的調(diào)試,并能獨(dú)立的排除故障,以確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。.鞏固和加深課堂所學(xué)知識；學(xué)習(xí)掌握一般的軟硬件的設(shè)計(jì)方法和查閱、運(yùn)用資料的能力；通過步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作，深入了解與掌握步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行方式、方向、速度、啟/停的控制。二、 設(shè)計(jì)的題目名稱及要求設(shè)計(jì)題目：小型步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)要求：（1）分別用C語言和匯編語言編程完成硬件接口功能設(shè)計(jì)；（2）基于80x86微機(jī)接口硬件電路設(shè)計(jì)調(diào)試；（3）控制功能要求：小鍵盤給定分段速度，數(shù)碼管顯示當(dāng)前步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)與停止、方向、速度信息；（4）具有本地與遠(yuǎn)程（串行方式下）功能。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC機(jī)一臺（裝有TDPIT軟件）、唐都AEDK8688ET實(shí)驗(yàn)箱。使用硬件：8086 PC，8255芯片，鍵盤數(shù)碼管，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，步進(jìn)電機(jī)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)：鍵盤采用實(shí)驗(yàn)板提供的4*4鍵盤，使用4個(gè)數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)。四、設(shè)計(jì)的思想和實(shí)施方案 步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語： 步距角精度：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。失步：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制：當(dāng)電機(jī)繞組通電時(shí)序?yàn)锳BBCCDDA或()時(shí)為正轉(zhuǎn)，通電時(shí)序?yàn)镈ACABCAB或()時(shí)為反轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成:使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如下：脈沖信號的產(chǎn)生:脈沖信號一般由單片機(jī)或CPU產(chǎn)生，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，占空比則越大。下圖步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。只要對步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時(shí)序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖1是該四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。 圖1 四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖開始時(shí)，開關(guān)sb接通電源，sa、sc、sd斷開，b相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，同時(shí)，轉(zhuǎn)子的4號齒就和c、d相 繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒，5號齒就和d、a相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。當(dāng)開關(guān)sc接通電源，sb、sa、sd斷開時(shí)，由于c相繞組的磁力線和4號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，4號齒和c相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和a、b相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒，5號齒就和a、d相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。依次類推，a、b、c、d四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著a、b、c、d方向轉(zhuǎn)動(dòng)。四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。單四拍、b、c所示：a. 單四拍 b. 雙四拍 c八拍 8255A的功能簡介 　Intel 8086/8088 系列的可編程外設(shè)接口電路（Programmable Peripheral Interface)簡稱 PPI，型號為8255（改進(jìn)型為8255A及8255A5），具有24條輸入/輸出引腳、可編程的通用并行輸入/輸出接口電路。它是一片使用單一+5V電源的40腳雙列直插式大規(guī)模集成電路。8255A的通用性強(qiáng)，使用靈活，通過它CPU可直接與外設(shè)相連接?！　?255A在使用前要寫入一個(gè)方式控制字，選擇A、B、C三個(gè)端口各自的工作方式，共有三種?！　》绞? ：基本的輸入輸出方式，即無須聯(lián)絡(luò)就可以直接進(jìn)行的 I/O方式。其中A、B、C口的高四位或低四位可分別設(shè)置成輸入或輸出?！　》绞? ：選通I/O,此時(shí)接口和外圍設(shè)備需聯(lián)絡(luò)信號進(jìn)行協(xié)調(diào)，只有A口和B口可以工作在方式1，此時(shí)C口的某些線被規(guī)定為A口或B口與外圍設(shè)備的聯(lián)絡(luò)信號，余下的線只有基本的I/O功能，即只工作在方式0.方式2： 雙向I/O方式，只有A口可以工作在這種方式，該I/O線即可輸入又可輸出，此時(shí)C口有5條線被規(guī)定為A口和外圍設(shè)備的雙向聯(lián)絡(luò)線，C口剩下的三條線可作為B口方式1的聯(lián)絡(luò)線，也可以和B口一起方式0的I/O線。 設(shè)計(jì)思想和實(shí)施方案初步設(shè)計(jì)的模塊圖如下：步進(jìn)電機(jī)8086CPULED數(shù)碼顯示模塊小鍵盤輸入模塊8255模塊進(jìn)一步的設(shè)計(jì)圖：電機(jī)狀態(tài)顯示模塊CPU 8255LED顯示模塊 步進(jìn)電機(jī)模塊 鍵盤掃描模塊本次設(shè)計(jì)，對8255的使用是這樣的：8255工作于方式0，A口低四位接鍵盤及數(shù)碼管顯示單元的X1~X4。C口低四位接鍵盤及數(shù)碼管顯示單元的Y1~Y4。 C口高四位接步進(jìn)電路的驅(qū)動(dòng)電路，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來；B口接數(shù)碼管的A、B、C、D、E、F、G和DP，以使數(shù)碼管顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。8255的A口高四位本次課程設(shè)計(jì)沒有用到。此外，本次設(shè)計(jì)還用到了實(shí)驗(yàn)箱中的鍵盤及數(shù)碼管顯示單元：方向鍵：控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行方向，無論電機(jī)處于運(yùn)行或停止?fàn)顟B(tài)，每按下一次，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向反向；運(yùn)行/暫停鍵：控制電機(jī)運(yùn)行與否。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)按下，電機(jī)暫停，當(dāng)前電機(jī)運(yùn)行參數(shù)不變，再次按下時(shí)，電機(jī)繼續(xù)按暫停前參數(shù)運(yùn)行；停止鍵：無論電機(jī)處于任何狀態(tài)，按下此鍵，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)各運(yùn)行參數(shù)復(fù)位，默認(rèn)參數(shù)為：“順時(shí)針，停止?fàn)顟B(tài)，1檔”；檔位鍵：無論電機(jī)處于任何狀態(tài)，均可設(shè)定電機(jī)檔位。數(shù)碼管顯示信息： 左起第一個(gè)數(shù)碼管顯示當(dāng)前電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)：S(Stop）表示當(dāng)前電機(jī)為停止?fàn)顟B(tài)；E(Enable)表示當(dāng)前電機(jī)為運(yùn)行狀態(tài)；P(Pause)表示當(dāng)前電機(jī)為暫停狀態(tài)。第二個(gè)數(shù)碼管未使用，只有小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)亮。第三個(gè)數(shù)碼管顯示電機(jī)運(yùn)行方向：C(Clockwise)表示電機(jī)運(yùn)行方向?yàn)轫槙r(shí)針；A(Anticlockwise)表示電機(jī)運(yùn)行方向?yàn)槟鏁r(shí)針。第四個(gè)數(shù)碼管顯示電機(jī)的檔位：4分別表示4檔。鍵盤數(shù)碼管內(nèi)部連線如下圖：五、硬件電路原理圖圖 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路原理如上圖示：該原理圖涉及到系統(tǒng)總線、可編程外圍接口芯片825鍵盤及數(shù)碼管顯示單