二相步进电机控制系统的设计

1、课程设计担当书学生名称：专业班：自动化0903班指导人民教师：职场：自动化学院课题：二相步进大头针电机操纵系统的设定修订初始条件：采用8086最小模式，扩展了4K的EPROM和2K的RAM，利用L298，输出双极天线计程仪电压，使二相步进大头针电动机以不同的速度正反转，电动机用8个开关以辅助查询密码形式提供输入，用发光二极管表示，旋转速度在-500rpm 500rpm要求完成的主要塔斯克：1 .硬件设定修订：系统整体的电路图和各部分的详细电路图2 .软件设定修订：系统整体的程序流程图、步进马达4拍、8拍的各模块的程序流程图、显示模块的程序流程图等3 .拟定计程仪计划：可以完成上述塔斯克4 .完

2、成符合要求的设定修订说明书时间表： 2012年6月25日至2012年7月3日指导人民教师签名：年月日系主任(或责任人民教师)的签名：年月日目录摘要11设定修订塔斯克和要件21.1设定修订塔斯克21.2任务分析22方案的选择和论证32.1总体思维方法32.2控制部设定订正42.3驱动电路部分设定修正43硬件电路设定修正模块53.1硬件系统示意图53.2控制部63.2.1 8086 电脑CPU的介绍63.2.2 8255A的介绍73.2.3原理分析103.3步进大头针电机的介绍123.3.1步进电机的特点123.3.2步进电动机的工作原理133.3.3两相步进电动机133.4马达驱动部143.4.

3、1 L298芯片介绍143.4.2驱动电路的原理分析153.5电动机正反转调速电路174软件设置修订184.1设定修订构想184.2各计程仪程序的程序流程图18五系统模拟二十总结体验23参考文献24附录1系统的总设订图25附录2部分查询密码26摘要目前，随着电子技术、控制电路的发展，步进电动机的技术逐渐成熟，尤其适合小功率开环定位系统，目前没有更为合适的产品，将在今后继续稳步发展和完善。 广泛应用于打印机、电动玩具等消费类产品和数控机床等电气机械产品。 研究步进电动机的操纵系统，对提高控制精度和响应速率，节约能源具有重要意义。本操纵系统的设定修订由硬件部和软件部2部分构成，完成二相步进大头针电

4、动机的控制。 其中，硬件部分主要包括8086 电脑CPU、8255A、牛鼻子模块、步进电机驱动模块等功能模块的设定修订，以及硬件电路在PROTEUS上的仿真。 软件部分主要包括主计程仪程序和各模块的控制计程仪程序，最终实现步进电动机的旋转方向和模式控制，动态显示步进电动机的速度。关牛鼻子字：两相步进大头针定电动机，8086，8255 a，Proteus仿真。二相步进大头针电动机操纵系统的设定修订1设定修订塔斯克和要件1.1设定修订塔斯克设定二相步进大头针电动机操纵系统，要求采用8086最小模式，利用L298芯片，输出双极天线计程仪电压，驱动二相步进电动机，以不同的速度正反旋转，电动机用8个开关

5、以互补符号形式输入，用发光二级管表示硬件设置修订：系统整体电路图和各部分详细电路图。软件设定修订：系统整体的程序流程图、步进马达24拍、128拍的各模组的程序流程图。 在云同步上创建计程仪程序，完成上述塔斯克。1.2任务分析分析了在设定修正塔斯克下需要设定修正二相步进大头针电动机操纵系统，该系统应具有以下功能1 )两相步进电动机操纵系统可以采用两相双四拍、两相单四拍、两相八拍的方式运行； 因此，必须以与输出相应的控制字序列进行控制。2 )两相步进电动机操纵系统可以正反转。2方案的选择和论证2.1总体思维方法二相步进大头针电机的控制可以用单片微型计算机、PLC、8086 电脑CPU实现。 这里具

6、有以8086最小模式实现控制，低成本的特征。步进电动机的驱动电路借助于8个开关控制按钮从8255A经过8086 电脑CPU，随后产生控制信号，并借助于由8255A产生的控制信号来操作。 因此，通过按钮输入用户对马达的控制要求，通过8086 电脑CPU、8255A芯片读取按钮信息，通过处理调用将对应的模块输出到驱动芯片，完成对马达的控制要求。因此，该系统主要由8086 电脑CPU和8255A组成的控制单元、马达和驱动电路、以及工作状态控制模块组成。整体设定修正分块图如图1所示。图1整体设定修正分块图2.2控制部设定订正所述步进电动机是将电脉冲信号转换成响应的角位移或线位移的数字控制电动机。 按照

7、输入脉冲指令旋转，由脉冲数决定旋转位移的大小，由脉冲频率决定旋转速度。 其控制可以通过以硬件电路和微型计算机为中心的操纵系统来实现。 硬件方式的电路为了实现单一的控制功能，在变更控制功能时需要重新设定、修正硬件电路，灵活性低，应用成本也高。 另一方面，微计算机控制系统是硬件耦合的控制方式，少量硬件连接和软件实现控制完成主要控制功能，灵活性大。 本电路要求采用8086实现电机的控制。步进电动机经由数据线进行与驱动电路的数据传输，硬件连接仅需要信号传输线路，电动机的运行状态等各控制请求通过软件实现。 8086在8255A中实现对驱动电路的控制，并且进行对应于驱动电路的绕组通电操作，以完成各种用户要

8、求。2.3驱动电路部分设定修正步进大头针电机的驱动方法一般有两种。 一个是直接用电脑CPU驱动，但由于输出电流的脉冲小，使步进大头针电机旋转时不一盏茶。 另一个是用电脑CPU间接驱动，放大其输出信号，驱动步进电机。要求塔斯克进行双极控制，典型的两相双极驱动电气设备的原理图如图2所示，在该设置校正中，使用芯片L298控制电动机的驱动系统。 由L298构成的驱动系统不需要时间。 脉冲分配和步进电机的各种控制操作通过软件控制进行，可灵活且平衡良好地控制步进大头针电机。图2是两相双极驱动电气设备的原理图3硬件电路设定修正模块3.1硬件系统示意图由前述分析得到的控制电路使用8086，其与驱动电路连接，且

9、由驱动电路控制马达的运行。 其硬件系统的原理图如图3所示图3是硬件系统的概念图3.2控制部3.2.1 8086 电脑CPU的介绍8086 电脑CPU的内部结构如图4所示。图4 8086 电脑CPU内部配置分块图8086 电脑CPU包括两个部分，并且是命令执行部件和男低音接口部件。 命令执行部的主要功能是命令的执行，男低音接口部的主要功能是形成与存储器网站数据库的物理地址，网站数据库到存储器中，在命令队列中暂时保存命令并等待执行，与存储器和I/O通讯端口网站数据库，读出歌舞剧命令，存储命令执行部的运算和运算结果等。 由于功能是分离的，因此通常当取得指令时，执行指令的零配件也与云同步一起动作，从而

10、能够有效地提高系统的运算速度。3.2.2 8255A的介绍图5示出了8255A的内部结构图图5 8255A的内部结构图8255A有24个投入产出引脚，可编程通用并行输入输出接口电路。 使用单一5V电源的40大头针双列直插式大IC集成电路。 8255A通用性强，易于使用，可通过其电脑CPU直接连接外围设备。8255A在使用前写入1个方式控制字，选择a、b、c 3个通讯端口各自的动作方式，共有3种。方式0 :基本的投入产出方式，即无需联络即可直接进行的I/O方式。 其中，a、b、c通讯端口的上位4二进制位或下位4二进制位可分别设定为输入或输出。方式1 :男同性恋I/o，此时协调接口和外围设备的联络

11、信号，只有a通讯端口和b通讯端口能够在方式1中动作。 此时在a通讯端口或b通讯端口与外围设备的联系信号中定义c通讯端口的一部分线路，所述下游线路仅用基本的i/o功能，即以系统0进行操作。方式2 :双向I/O方式是只有a通讯端口能够动作的方式，该I/O线能够投入产出，此时在c通讯端口中作为a通讯端口和外围设备的双向联络线规定5条线，c通讯端口的剩馀3条线可以作为b通讯端口方式1的联络线，也可以与b通讯端口一起作为方式0的I/O线8255A是一个并行输入输出解老虎钳，有24个可编程I/O通讯端口，其中3组8二进制位的I/O为PA通讯端口、PB通讯端口、PC通讯端口，分为两组12位I/O端口： a组

12、包括a端口和c端口的4位高，b组包括b端口和c8255A大头针的图示如图6所示图6的6 8255A大头针分布图通常，电脑CPU的数据线和用于读取/写入的控制线直接连接到8255A的和。 RESET线在高级别是有效的。 8086 电脑CPU也采用高电平定径套，可直接连接8086 电脑CPU的重定径套线。 片选信号信号在低电平有效。 当它生效时，表示本作品的8255A被选为电脑CPU，可以工作。 这一般发生在电脑CPU的上位地址线及其地址解查询密码电路。的组合状态如表1所示，可以选择8255A的3个I/O通讯端口和特罗尔通讯端口。 这些个一般直接来自电脑CPU的低位地址线。表1、的组合与通讯端口的

13、关系8255A的运作模式控制字如图7所示图7 8255A的运作模式控制字的双曲正切值。a组由、和组成。 从中选择工作方法选择a通讯端口的投入产出选择c通讯端口高度为4位的投入产出。b组由、和组成。 其中选择味道的工作方法作为b通讯端口的投入产出选择c通讯端口下位4位的投入产出。方式控制字没有规定c通讯端口的动作方式，仅规定c通讯端口的数据的传送方向，这表示c通讯端口作为联络线使用，或仅在方式0下动作。3.2.3原理分析本设定修订将8086 电脑CPU作为核心，8255A作为I/O接口电路，说明8086 电脑CPU的READY通讯端口为高电平，电脑CPU网站数据库的存储器或I/O通讯端口准备传送

14、数据的同时， RESET ALE通讯端口连接到两个74LS373锁存器的LE端，并与控制是否选择的地址线组合使用，因为8086 电脑CPU要求以最小模式工作，保持高电平，8086正常工作。 表示当前男低音的使用状况的通讯端口和通讯端口与8255A的读写通讯端口连接，从8086输出控制信号，控制8255A是否动作的通讯端口与74LS138的低电平的有效使能端子连接，在高电平的情况下，电脑CPU与存储器网站数据库， 此时，解码器停止动作，低电平的情况下，电脑CPU与I/O通讯端口网站数据库，此时解码器正常动作。 8086 电脑CPU连接图如图8所示。图8 8086 电脑CPU连接图电路图使用74L

15、S373的地址锁存，其中地连接到8086 电脑CPU的端子，并且8086控制支重轮是否工作到高电平，在该高电平，芯片工作到8086的输入和芯片的输入端子连接到其输出端子，并且与8086一起控制74LS138解码器的导通图9 74LS373和74LS138的连接图其中74LS138解码器的使能端子的一部分由74LS373锁存器的输出、第一、第二输入端和反相器控制，一个由锁存器输出直接控制，另一个由8086 电脑CPU端控制。 解码器执行、解码、输出控制器8255A的操作，如图10所示图10 8255A连接图如可以从图中看到的，通讯端口端被连接到8086，即，8086和8255A对云同步进行读写动

16、作，8255A的动作方式决定锁存器的输出端，8255A的片选信号信号决定解码器的输出端，8255A的输出端分别决定驱动电路和LED显示电路的输入端。由上图可知，8255A端口地址分配表如表2所示表2 8255A端口地址分配阿七A6A5A4系列阿3 .阿3A2A1A0地址a通讯端口101000000A0Hb通讯端口101000100A2Hc通讯端口101001000A4H康特罗尔通讯端口101001100A6H图11示出校正后的硬件控制单元的电路图图12是图11硬件控制部的整体电路图3.3步进大头针电机的介绍3.3.1步进电机的特点步进大头针电动机是将电脉冲信号变换成对应的角位移或线位移的特殊电

17、动机。 每当电动机输入电脉冲信号时，电动机就带角度地旋转，不仅是运动，也称为步进电动机，另外由于输入脉冲电流，所以也称为脉冲电动机。步进电动机具有许多优点和缺点，步进大头针电动机的特点主要有以下几点1步进大头针电机的输出脚与输入脉冲的个数成正比，通过控制输入脉冲数，可以控制位移量。2步进大头针定电机的转速与输入的脉冲频率成正比，通过改变通电相序可以改变电机的转向。 步进大头针定电机的启动、停止很快，停止脉冲输入时，如果线圈内电流维持不变，电机转子将保持停止时的位置。3.3.2步进电动机的工作原理步进电动机能够控制电脉冲，并将电脉冲信号转换成相位移位电动机，该相位移位电动机和转速分别与输入电动机

18、绕组的脉冲个数和脉冲频率成比例，并利用各脉冲信号使步进大头针电动机旋转一定的角度。 步进大头针驱动器接收到脉冲信号后，驱动步进电动机以一定的角度(称为“步进角度”)旋转，他的旋转以一定的角度进行一头地一头地运转。 通过控制脉冲频率可以控制电动机运行的速度和加速度，达到调速的目的。反应式步进电动机转速与脉冲频率的关系式中：脉冲频率，单位为。 电机运转的拍数，转子齿数。反应式步进电动机的步进角如下所示式中； 步进电动机的运转拍数，即转子齿数。3.3.3两相步进电动机根据设定修正要求，本设定修正对象为两相步进电动机，带中心抽头的线圈有2组，4个绕组的线端被设定为、 图2是表示二相六线式步进电动机的工作原理的图。图12是两相六线式步进电动机概略结构图当对各线圈施加通电