四相單四拍步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計(共15頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上計算機控制綜合實驗課程設(shè) 計 說 明 書   學(xué)生姓名:學(xué) 號：學(xué) 院: 信息與通信工程學(xué)院專 業(yè): 自動化題 目:四相單四拍步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)老師 職稱 2011 年12 月26 日課程設(shè)計任務(wù)書11/12學(xué)年第 一 學(xué)期學(xué) 院：信息與通信工程學(xué)院專 業(yè)：自動化學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號：課程設(shè)計題目：四相單四拍步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計 起 迄 日 期:2011年12 月26日2012年1 月6日課程設(shè)計地點:指 導(dǎo) 教 師:系主任:下達任務(wù)書日期: 2011 年 12 月 26日課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書

2、1設(shè)計目的：設(shè)計一個計算機步進電機程序控制系統(tǒng)，可以對步進電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向以及位置進行控制。通過設(shè)計，掌握步進電機的工作原理、掌握步進電機控制系統(tǒng)的設(shè)計原理、設(shè)計步驟，進一步提高綜合運用知識的能力。2設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）：（1） 選擇步進電機，設(shè)計接口電路和驅(qū)動電路，對步進電機進行控制。（2） 選擇控制算法，編寫控制程序，實現(xiàn)四相步進電機在單四拍工作方式下先正轉(zhuǎn)90度，然后再反轉(zhuǎn)60度，要求其速度可調(diào)，轉(zhuǎn)向可控。（3） 寫出設(shè)計說明書。3. 設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求（包括課程設(shè)計計算說明書、圖紙、實物樣品等）：（1）查閱資料，確定設(shè)計方案（2）選擇器件，

3、設(shè)計硬件電路，并畫出原理圖和PCB圖（3）畫出流程圖，編寫控制程序（4）撰寫課程設(shè)計說明書課 程 設(shè) 計任 務(wù) 書4主要參考文獻：1 張艷兵，王忠慶。計算機控制技術(shù)。國防工業(yè)出版社2 顧德英，張健，馬淑華.計算機控制技術(shù)【M】. 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006.3 華張家生. 電機原理與拖動基礎(chǔ)【M】. 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006.成英， 4張家生. 電機原理與拖動基礎(chǔ)【M】. 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006.5.設(shè)計成果形式及要求：課程設(shè)計說明書1份原理圖和PCB圖各1份程序清單1份6工作計劃及進度：起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容11年12月26日 12月27 日 12月 28

4、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 日查閱資料，確定設(shè)計方案設(shè)計硬件電路畫出流程圖，編寫控制程序撰寫課程設(shè)計說明書課程設(shè)計答辯系主任審查意見： 簽字： 年 月 日目錄系統(tǒng)概述步進電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換相應(yīng)的角位移的特種電動機。是工業(yè)過程控制及儀表中的主要控制元件之一。步進電動機具有快速起動能力，而且精度高，在數(shù)字控制系統(tǒng)中可以直接接受來自計算機的數(shù)字信號，不需要進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，所以步進電動機在定位場合得到了廣泛應(yīng)用。本次課程設(shè)計通過鍵盤控制四相電動機的起動，單四拍、雙四拍、四相八拍三種工作方式及正反轉(zhuǎn)的選擇。并通過七段數(shù)碼管顯示剩余工作

5、步數(shù)。從而達到手動控制與直觀顯示的結(jié)合。本系統(tǒng)應(yīng)用芯片8255，LED顯示單元，鍵盤模擬控制鍵，四相步進電動機及其驅(qū)動電路，接線較為簡單。軟件編程采用的是匯編語言，程序中包括主程序，顯示子程序，延時子程序。系統(tǒng)硬件設(shè)計1.1 系統(tǒng)硬件原理圖系統(tǒng)總線數(shù)碼管顯示芯片8255驅(qū)動電路步進電機LED顯示圖1 系統(tǒng)硬件原理圖1.2 各硬件單元功能說明及I/O口、功能鍵分配（1） 8255芯片：8255作為整個系統(tǒng)的主控單元，與系統(tǒng)總線連接，接受外部控制信息，并通過設(shè)定的I/O口將控制信息輸出到數(shù)碼管顯示單元，LED顯示單元及驅(qū)動電路。系統(tǒng)設(shè)置8255工作方式0，A、B、C口均為輸出，PA0PA7與數(shù)碼管

6、相連顯示剩余工作步數(shù)，PB0PB3連接電動機的A、B、C、D四相控制電動機的運轉(zhuǎn)，PC0，PC1分別與LED0、LED1連接，PB4PB7及PC3PC7不用。（2） 鍵盤模擬功能鍵：“0” 鍵控制起動，“1”鍵控制選擇單四拍正轉(zhuǎn)工作方式，“2”健控制選擇單四拍反轉(zhuǎn)工作方式，“3”鍵控制選擇雙四拍正轉(zhuǎn)工作方式，“4”鍵控制選擇雙四拍反轉(zhuǎn)工作方式，“5”鍵控制四相八拍正轉(zhuǎn)工作方式，“6”鍵控制選擇四相八拍反轉(zhuǎn)工作方式，“7”鍵控制選擇停止退出程序。（3） 驅(qū)動電路:驅(qū)動步進電機。I/O及功能鍵分配表如表1所示表1 I/O及功能鍵分配表I/O口及功能鍵PA0PA7PB0PB3PC0PC10鍵1鍵2鍵

7、分配數(shù)碼管控制接口步進電機驅(qū)動接口反轉(zhuǎn)指示正轉(zhuǎn)指示起動單四拍正轉(zhuǎn)單四拍反轉(zhuǎn)I/O口及功能鍵3鍵4鍵5鍵6鍵7鍵-分配雙四拍正轉(zhuǎn)雙四拍反轉(zhuǎn)四相八拍正轉(zhuǎn)四相八拍反轉(zhuǎn)退出-1.3 硬件連接圖系統(tǒng)軟件設(shè)計1.4 工作方式下的控制模型單四拍正轉(zhuǎn)、單四拍反轉(zhuǎn)、雙四拍正轉(zhuǎn)、雙四拍反轉(zhuǎn)、四相八拍正轉(zhuǎn)及四相八拍反轉(zhuǎn)六種工作方式下的控制模型分別如表2、3、4、5、6、7所示。表2 單四拍正轉(zhuǎn)控制數(shù)字模型步序D相C相B相A相字模PB3PB2PB1PB01000101H2001002H3010004H4100008H表3 單四拍反轉(zhuǎn)控制數(shù)字模型步序D相C相B相A相字模PB3PB2PB1PB01100008H20100

8、04H3001002H4000101H表4 雙四拍正轉(zhuǎn)控制模型步序D相C相B相A相字模PB3PB2PB1PB01001103H2011006H311000CH4100109H表5 雙四拍反轉(zhuǎn)控制模型步序D相C相B相A相字模PB3PB2PB1PB01100109H211000CH3011006H4001103H1.5 流程圖圖 3 程序流程圖結(jié)束語計算機控制技術(shù)的課程設(shè)計是一個綜合運用知識的過程，它不僅需要計算機控制理論、程序設(shè)計方面的基礎(chǔ)知識，而且還需要具備一定的生產(chǎn)工藝知識。設(shè)計包括確定控制任務(wù)、系統(tǒng)總體方案設(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、控制軟件的設(shè)計等，以便使學(xué)生掌握計算機控制系統(tǒng)設(shè)計的總體思路和方

9、法。此次課程設(shè)計選作的是步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計要求1. 通電方式選擇鍵三個，分別為單四拍、雙四拍和四相八拍；2. 啟動鍵和方向控制鍵；3. 正反轉(zhuǎn)指示燈；4. 剩余工作步數(shù)LED顯示。此次課程設(shè)計經(jīng)過前期查找資料，設(shè)計硬件電路，自編初步程序，設(shè)計期間在實驗室調(diào)試程序，最終實現(xiàn)了以上基本功能，并且還實現(xiàn)了在不同工作方式之間的切換，屏幕顯示剩余拍數(shù)兩項功能，對步進電機的控制有了初步了解，同時也對芯片8255，數(shù)碼管顯示部分加強了運用。通過此次設(shè)計，將所學(xué)的專業(yè)理論知識與實際開發(fā)實際結(jié)合起來，理論聯(lián)系實際，提高了專業(yè)技能。在設(shè)計過程中得到了同學(xué)的幫助，老師的指導(dǎo)，在此一并感謝！;源程序如下：;*

10、根據(jù)CHECK配置信息修改下列符號值*IOY0 EQU 9800H ;片選IOY0對應(yīng)的端口始地址;*MY8255_A EQU IOY0+00H*4 ;8255的A口地址MY8255_B EQU IOY0+01H*4 ;8255的B口地址MY8255_C EQU IOY0+02H*4 ;8255的C口地址MY8255_MODE EQU IOY0+03H*4 ;8255的控制寄存器地址STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?)STACK1 ENDSDATA SEGMENT K EQU 09H ;工作步數(shù)TABSHZ DB 03H,06H,0CH,09H ;雙四拍正轉(zhuǎn)模型

11、TABSHF DB 09H,0CH,06H,03H ;雙四拍反轉(zhuǎn)模型TABLE1 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ;七段數(shù)碼管字模DATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK1 START:MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AL,80H ;初始化8255，工作方式0，A,、B、C口均為輸出 MOV DX,MY8255_MODE OUT DX,ALWAIT1:MOV AH,08H ;等待啟動鍵“0”按下 INT 21H CMP AL,30H JE MAIN JMP

12、 WAIT1 MAIN: MOV AH,08H ;判斷工作方式控制鍵是否按下 INT 21H ;若鍵按下轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序，否則循環(huán)等待. CMP AL,33HJE SHUANGSI ;轉(zhuǎn)雙四拍正轉(zhuǎn)CMP AL,34H JE SHUANGSI1;轉(zhuǎn)雙四拍反轉(zhuǎn)CMP AL,35HJE QUIT1JMP MAIN;單四拍正轉(zhuǎn)ZHENGSI: MOV AL,02H ;點亮正轉(zhuǎn)指示燈 MOV DX,MY8255_C OUT DX,ALMOV CL,KZHENGSI0:LEA BX,TABLE1 ;數(shù)碼管顯示剩余步數(shù)MOV AL,CLXLAT MOV DX,MY8255_AOUT DX,ALZHENGSI1

13、: MOV BL,04H ;驅(qū)動電機MOV DX,MY8255_BLEA DI,TABSZZHENGSI2: MOV AH,0BH ;判斷是否有按鍵切換工作方式INT 21H ;有按鍵跳回判斷按鍵對應(yīng)程序，否則繼續(xù)執(zhí)行程序INC ALJZ MAIN CALL XIAN ;調(diào)用顯示子程序，顯示工作剩余拍數(shù)MOV AL,DI OUT DX,ALCALL DLY ;調(diào)用延時子程序INC DIDEC BL ;判斷是否工作完所有拍數(shù)，有則退出等待重選工作方式，否則繼續(xù)循環(huán)JNZ ZHENGSI2DEC CLJNZ ZHENGSI0JMP WAIT1;中間跳轉(zhuǎn)SHUANGSI:JMP SHSIZHSHUA

14、NGSI1:JMP SHSIF ;雙四拍正轉(zhuǎn)SHSIZH: MOV AL,02H MOV DX,MY8255_C OUT DX,ALMOV CL,KSHSIZH0:LEA BX,TABLE1MOV AL,CLXLAT MOV DX,MY8255_AOUT DX,ALSHSIZH1: MOV BL,08HMOV DX,MY8255_BLEA DI,TABSHZSHSIZH2: MOV AH,0BHINT 21HINC ALJZ MAIN1 CALL XIANMOV AL,DI OUT DX,ALCALL DLYINC DIDEC BLJNZ SHSIZH2DEC CLJNZ SIBAZH0JMP

15、 WAIT1 ;中間跳轉(zhuǎn)程序WAIT00:JMP WAIT1 ;雙四拍反轉(zhuǎn)SHSIF:MOV AL,01H MOV DX,MY8255_C OUT DX,AL MOV CL,KSHSIF0:LEA BX,TABLE1MOV AL,CLXLAT MOV DX,MY8255_AOUT DX,ALSHSIF1:MOV BL,4MOV DX,MY8255_BLEA DI,TABSHFSHSIF2: MOV AH,0BHINT 21HINC ALJZ MAIN1CALL XIANMOV AL,DI OUT DX,ALCALL DLYINC DIDEC BLJNZ SHSIF2DEC CLJNZ SHSI

16、F0JMP WAIT00 MAIN11:JMP MAIN1 ;四相八拍正轉(zhuǎn)SIBAZH: MOV AL,02H MOV DX,MY8255_C OUT DX,ALMOV CL,KSIBAZH0:LEA BX,TABLE1MOV AL,CLXLAT MOV DX,MY8255_AOUT DX,ALSIBAZH1: MOV BL,08HMOV DX,MY8255_BLEA DI,TABBZSIBAZH2: MOV AH,0BHINT 21HINC ALJZ MAIN11CALL XIAN MOV AL,DI OUT DX,ALCALL DLYINC DIDEC BLJNZ SIBAZH2DEC CLJNZ SIBAZH0JMP WAIT00 QUIT:MOV DX,MY8255_A ;結(jié)束退出程序 MOV AL,00H OUT DX,AL MOV AX,4C00H INT 21H ;