微型计算机控制技术课程设计题目步进电机控制系统概要

1、微型计算机控制技术课程设计设计题目：步进电机控制系统纲领微型计算机控制技术课程设计设计题目：步进电机控制系统纲领20/20微型计算机控制技术课程设计设计题目：步进电机控制系统纲领微型计算机控制技术课程设计设计题目：步进电机控制系统班级：电升本1103姓名：何世宁学号：29小型步进电机控制系统一、课程设计目的课程设计是本科讲课全过程中的重要环节。微机应用系统设计与综合实验(实践)课程设计主要培育我们自动化专业学生，运用所学知识解决心算机应用领域内实诘问题能力，进一步提升学生运用计算机编程语言综合编程能力、程序调试技术和微机系统接口综合应用及电路设计能力。1、学习在PC系统中扩展简单的IO接口的方

2、法。2、娴熟掌握和运用汇编和C语言编写程序控制8255各口的输入输出，并正确带动数码管及步进电机；能娴熟运用汇编和C语言实现8254的准时功能，以保证8255输出的脉冲频次坚固。3、娴熟掌握ISA总线配置方式下硬件实验的调试,并能独立的除去故障,以保证明验的顺利进行。4、.坚固和加深讲堂所学知识；5、学习掌握一般的软硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力；6、经过步进电机控制系统设计与制作，深入认识与掌握步进电机的运行方式、方向、速度、启/停的控制。二、设计的题目名称及要求设计题目：小型步进电机控制系统设计。设计要求：（1）分别用C语言和汇编语言编程达成硬件接口功能设计；（2）鉴于80 x86微

3、机接口硬件电路设计调试；（3）控制功能要求：小键盘给定分段速度，数码管显示目前步进电机启动与停止、方向、速度信息；（4）拥有当地与远程（串行方式下）功能。三、实验设施PC机一台（装有TDPIT软件）、唐都AEDK8688ET实验箱。使用硬件：8086PC，8255芯片，键盘数码管，步进电机驱动电路，步进电机。系统设计：键盘采纳实验板供给的4*4键盘，使用4个数码管及时显示系统目前状态。四、设计的思想和实行方案步进电机的工作原理步进电机是将电脉冲信号转变成角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的状况下，电机的转速、停止的地点只取决于脉冲信号的频次和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲

4、信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的偏差而无积累偏差等特色。使得在速度、地点等控制领域用步进电机来控制变的特其余简单。步进电灵巧向指标及术语：1、步距角精度：步进电机每转过一个步距角的实质值与理论值的偏差。用百分比表示：偏差/步距角*100%。不一样样运行拍数其值不一样样，四拍运行时应在5%以内，八拍运行时应在15%以内。2、失步：电机运行时运行的步数，不等于理论上的步数。称之为失步。3、失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运行必存在失调角，由失调角产生的偏差，采纳细分驱动是不可以够解决的。4、电机正反转控制：当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-D

5、A或()时为正转，通电时序为DA-CA-BC-AB或()时为反转。驱动控制系统构成:使用、控制步进电机必然由环形脉冲，功率放大等构成的控制系统，其方框图以下：脉冲信号的产生:脉冲信号一般由单片机或CPU产生，一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右，电机转速越高，占空比则越大。以下列图步进电机为一四相步进电机，采纳单极性直流电源供电。只需对步进电机的各相绕组按适合的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反响式步进电机工作原理表示图。图1四相步进电机步进表示图开始时，开关sb接通电源，sa、sc、sd断开，b相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和c、d相绕组磁极产生错齿，

6、2、5号齿就和d、a相绕组磁极产生错齿。当开关sc接通电源，sb、sa、sd断开时，因为c相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和c相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和a、b相绕组产生错齿，2、5号齿就和a、d相绕组磁极产生错齿。挨次类推，a、b、c、d四相绕组轮番供电，则转子会沿着a、b、c、d方向转动。四相步进电机依据通电次序的不一样样，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，所以，八拍工作方式既能够保持较高的转动力矩又能够提升控制精度。单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通

7、电时序与波形分别如图2.a、b、c所示：a.单四拍b.双四拍c八拍图2.步进电机工作时序波形图8255A的功能简介Intel8086/8088系列的可编程外设接口电路（ProgrammablePeripheralInterface)简称PPI，型号为8255（改良型为8255A及8255A-5），拥有24条输入/输出引脚、可编程的通用并行输入/输出接口电路。它是一片使用单调+5V电源的40脚双列直插式大规模集成电路。8255A的通用性强，使用灵巧，经过它CPU可直接与外设相连结。8255A在使用前要写入一个方式控制字，选择A、B、C三个端口各自的工作方式，共有三种;方式0：基本的输入输出方式，

8、即不用联系就能够直接进行的I/O方式。此中A、B、C口的高四位或低四位可分别设置成输入或输出。方式1：选通I/O,此时接口和外面设施需联系信号进行协调，只有A口和B口能够工作在方式1，此时C口的某些线被规定为A口或B口与外面设施的联系信号，余下的线只有基本的I/O功能，即只工作在方式0.方式2：双向I/O方式，只有A口能够工作在这类方式，该I/O线即可输入又可输出，LED数码显示模块小键盘输入模块8086CPU8255模块步进电机电机状态显示模块LED显示模块8255键盘扫描模块CPU步进电机模块本次设计，对8255的使用是这样的：8255工作于方式0，A口低四位接键盘及数码管显示单元的X1X

9、4;C口低四位接键盘及数码管显示单元的Y1Y4;C口高四位接步进电路的驱动电路，使电机转动起来；B口接数码管的A、B、C、D、E、F、G和DP，以使数码管显示电机的转向和转速。8255的A口高四位本次课程设计没合用到。其余，本次设计还用到了实验箱中的键盘及数码管显示单元：方向键：控制步进电机运行方向，不论电机处于运行或停止状态，每按下一次，电机转动方向反向；运行/暂停键：控制电机运行与否。电机转动时按下，电机暂停，目前电机运行参数不变，再次按下时，电机连续按暂停前参数运行；停止键：不论电机处于任何状态，按下此键，电机停止转动，电机各运行参数复位，默认参数为：“顺时针，停止状态，1档”；档位键：

10、不论电机处于任何状态，均可设定电机档位。数码管显示信息：左起第一个数码管显示目前电机的运行状态：S(Stop）表示目前电机为停止状态；E(Enable)表示目前电机为运行状态；P(Pause)表示目前电机为暂停状态。第二个数码管未使用，只有小数点点亮。第三个数码管显示电机运行方向：C(Clockwise)表示电机运行方向为顺时针；A(Anti-clockwise)表示电机运行方向为逆时针。第四个数码管显示电机的档位：1、2、3、4分别表示1、2、3、4档。键盘数码管内部连线以以下列图：五、硬件电路原理图图步进电机控制系统硬件电路原理如上图示：该原理图波及到系统总线、可编程外面接口芯片8255、

11、键盘及数码管显示单元和步进电机及其驱动电路8255的D0D7挨次接系统总线的XD0XD7，A1和A0挨次接系统总线的XA3和XA2;WR和RD挨次接系统总线上的XIOW和XIOR；8255的CS接系统总线的IOY0,8255的A口低四位PA0PA4挨次接小键盘的X1X4(列)；C口低四位PC0PC3动电路的分别接小键盘的A、B、C和D；BY1Y4(行)；口PB0PB7C口高四位PC4PC7挨次接驱分别接数码管的A、B、C、D、E、F、G和DP;A口高四位没用到。图步进电机模块此模块的主要功能是经过接收8255的C口输入信号来控制步进电机的转动，A,B,C,D分别代表不一样样的四个相位，分别接入

12、到PC0,PC1,PC2和PC3,实现转动控制。图LED模块六、课程设计中碰到的问题及解决方法在本次课程设计过程中，我碰到了一下问题：第一，在显示模块中，在做数码管显示时，每次能够输出四位信息，并且要输出的字符须转变成相应的ASCII才行，不然就不可以够输出想要的东西。显示模块的调试一般是程序问题，硬件连结很简单，一般不会犯错，我在调试时，开始没有初始化8255，致使结果不可以够输出。再就是相应的端口必然不可以够定义错误。这在显示模块调试中应当多注意。在刚开始编程时，各样功能大多数是由主程序来达成的。因为主程序过于复杂，可读性不高。使得在此后的程序的调试中碰到了很大的麻烦。此后把主程序的部分功

13、能转变成子程序来实现，并在一些重要的地方增添了说明，使的程序的可读性大大增强。调试也变的比较简单了。其次，在使用小键盘时简单死机。出现死机的原由有好多，有时同一个程序换台机子运行就会死机，有时同一台机子同一个程序运行多次就会死机，可是总的来看死机的出现多少是和所编写的程序有关，记得我从前用小键盘时就是很简单就死机了，可是在此次的课程设计中我把全部的和小键盘有关的程序都用了子函数取代，大大简化了主程序的构造，这样就基本再也没发生过死机现象了。再者，当小键盘按下不松时电机也停止转动这类状况出此刻电机的加快、减速和改变转向中，这主假如在原有的keyscan程序中有一段判断按键能否弹起的程序，将此段换

14、成一个适合的软件延时便能够起到很好的见效（按键不松时能够连续的加快和减速）。再就是寄存器的使用问题。在编程时，子程序的调试也是相当重要，因为子程序不可以防范的使用AXBXCXDX通用寄存器一个或几个。使得原主程序中的通用寄存器的内容很简单被覆盖,对子程序中全部的通用寄存器进出栈即能够防范上诉的问题，不用考虑使用的是哪几个寄存器，使用起来又比较简单方便。数码变换问题，第一查找好多有关的典型程序，比方：十六位二进制数变换为10进制BCD码，可将AX中的二进制数先后除以1000，100，10，每次除法所得的商，即是BCD的千位、百位和十位数，余数是个位。TRAN:PUSHCXSHLDX,CLPUSH

15、DXXCHGAL,AHSUBDX,DXSUBAH,AHMOVCX,1000MOVCL,10DIVCXDIVCLXCHGAX,DXADDDL,ALMOVCL,4MOVCL,4SHLDX,CLSHLDX,CLMOVCL,100ADDDL,AHDIVCLMOVAX,DXADDDL,ALPOPDXMOVCL,4POPCX而在算术运算方面也碰到了好多的问题，因为设计过程中存在着小数所以好多时候总会出现算术方面错误，详细表现为结果的溢出或许结果小数点地点错误。解决的方法平常是先将所要计算的数值乘以10、100等使得数值为整数，此后再进行计算，而在结果输出时再除以相映的数值进而实现小数的算术运算功能，而不需

16、要采纳定义浮点型去计算小数以防范出现数值定义的错误。另一个常有的错误就是自定义储蓄空间之间的数值寄存，因为在好多时候老是需要将结果保留在某一段储蓄空间里面，因为对储蓄空间的定义使得其大小范围各有不一样样，所以对其赋值时老是会出现溢出或数值变换的错误。而在子程序调用以循环方面存在的问题是指针的计数以及标记位清零或置1搞错进而使子程序运算错误或许进入死循环等。所采纳的解决方法是对指针计数值在各个部分运算结束后进行清零以保证指针初值的正确。最后的问题就是DOS系统功能调用和BIOS中止调用，因为本课题设计中要实现软件时钟，所以需要对软件延缓以及中止调用有必然的认识，对此在设计时查阅了一些有关的软件中

17、止命令。当个模块都调试成功后，即可合成到一同运行。本系统电机的速度能够经过速度增减键来控制。经过考证各按键能否被有效采纳，来查验该系统能否正确的达成了指定的功能。七、收获与意会经过本次微机应用系统的课程设计，我对这学期学习的微型计算机原理有了一个优秀的、整体的认识。同时对微机原理有关知识进行了一次系统总结。还挺高了自己的着手能力，和运用理论来指导实践的能力。本次是微机原理的实践学习阶段，经过查阅有关资料，我对理论的认识加深好多。在整个过程中，查阅了好多资料，比方数码管的显示原理及编程方法等是经过自学达成.知道怎样赶快读懂他人写的源程序,从中借鉴好的地方来圆满自己的程序。同时，我对利用汇编语言设

18、计程序有了必然的认识。平常在书籍学习的都是一条一条的指令，没有很清楚地理解指令的真实含义。在此次课程设计中我们在老师的指导放学习了好多讲堂上没有学习到的知识也意会到同学之间合作的重要性，意会到只有平常多练习，多看程序才能自己编写程序，自己调试程序。经过此次的课程设计使我对汇编语言有了更为深入的学习，经过几日的设计，我掌握了DOS和BIOS各个功能调用的同时，还对子程序的调用有了很深的理解，也学到了自己从前从没学过的东西。经过此次实验我学会了灵巧应付实验中突发的各样错误和故障(比方:死机),素来保持大脑的清醒和矫捷,沉着地分析和除去出现错误的各样原由(自然有时也离不开老师的仔细指导),并最后顺利地达成了实验。再有从前对C语言的一些标准库函数不太认识，经过实践，使我在这个方面的认识有