微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)---步進(jìn)電機(jī)的微機(jī)控制

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要：3</b></p><p><b>　　1 引言3</b></p><p><b>　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　2.1系統(tǒng)的基本方案3<

2、;/p><p>　　2.2 各模塊的方案的選擇和功能簡(jiǎn)述3</p><p>　　2.3 最終總體方案4</p><p>　　2.4系統(tǒng)各模塊的最終方案圖4</p><p>　　2.5 步進(jìn)電機(jī)的工作原理4</p><p>　　2.6 8255的應(yīng)用設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.7 轉(zhuǎn)速的

3、控制6</p><p>　　2.8 軟件程序流程圖7</p><p>　　2.9 系統(tǒng)的總體硬件原理圖8</p><p><b>　　3總結(jié)與致謝8</b></p><p><b>　　附件9</b></p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)的微機(jī)控制<

4、/b></p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　微機(jī)原理是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)和計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)課，是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和微處理器以及匯編語(yǔ)言、外圍芯片的研究和學(xué)習(xí)。本設(shè)計(jì)就是基于8086CPU的微機(jī)控制，利用匯編語(yǔ)言，外圍芯片8255的綜合應(yīng)用實(shí)例，連上硬件驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路，實(shí)施對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。通過(guò)此課程設(shè)計(jì)鞏固了所學(xué)的知識(shí)，以及對(duì)匯編、C語(yǔ)言的溫習(xí)

5、和升華，同時(shí)是對(duì)我們動(dòng)手、創(chuàng)新、獨(dú)立思考問(wèn)題能力的培養(yǎng)，為將來(lái)的計(jì)算機(jī)知識(shí)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　關(guān)鍵字：8086CPU 匯編程序 8255 驅(qū)動(dòng)</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　在數(shù)控系統(tǒng)中，電機(jī)是控制系統(tǒng)的控制終端，所有的控制工作的目的就是為了控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向。本文主

6、要介紹一種控制步進(jìn)電機(jī)的簡(jiǎn)單的系統(tǒng)搭建，和對(duì)電機(jī)的控制方法進(jìn)行了論述。包括硬件接口的設(shè)計(jì)，匯編控制程序的編寫(xiě)，此方法簡(jiǎn)單，方便，通俗易懂。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1系統(tǒng)的基本方案</p><p>　　PC機(jī)的控制模塊，轉(zhuǎn)速控制模塊，轉(zhuǎn)向控制模塊，驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>

7、;　　2.2 各模塊的方案的選擇和功能簡(jiǎn)述</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)是基于星研環(huán)境下的匯編，以及給定實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)儀器，PC機(jī)部分已經(jīng)給定，可以直接利用。</p><p>　　轉(zhuǎn)向控制模塊：在設(shè)計(jì)當(dāng)中，利用《微機(jī)原理和接口技術(shù)》所學(xué)知識(shí)，用8255外圍接口芯片，通過(guò)對(duì)PC口的輸出操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制。</p><p>　　轉(zhuǎn)速控制模塊：在做8255并口實(shí)

8、驗(yàn)的時(shí)候，利用對(duì)8255 A口或B口進(jìn)行輸入操作，檢測(cè)各個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，而每個(gè)開(kāi)關(guān)代表不同的速度，可以加速和減速。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)電路部分：經(jīng)過(guò)查詢(xún)，有兩種方案可以進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　方案一：利用驅(qū)動(dòng)芯片L297/L298芯片。SGS公司的L297單片步進(jìn)電機(jī)控制集成電路適用于雙極性?xún)上嗖竭M(jìn)電機(jī)或四相單極性步進(jìn)電機(jī)的控制，與兩片H橋式驅(qū)動(dòng)芯片L298組合，組成完整的步進(jìn)

9、電機(jī)固定斬波頻率的PWM恒流斬波驅(qū)動(dòng)器。采用L297和L298實(shí)現(xiàn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，該電路為固定斬波頻率的PWM恒流斬波驅(qū)動(dòng)方式，適用兩相雙極性步進(jìn)電機(jī)，最高電壓46V，每相電流可達(dá)2A。采用此設(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在驅(qū)動(dòng)二相或四相混合式步進(jìn)電機(jī)時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，速度快，噪音低，控制精高,而且可選整步半步驅(qū)動(dòng)。外觀(guān)采用鋁鎂合金，散熱性好，價(jià)格低廉，可廣泛應(yīng)用于需要驅(qū)動(dòng)電流小于2A的混合式兩相或四相步進(jìn)電機(jī)的系統(tǒng)中。</p>&l

10、t;p>　　方案二：利用驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003A。ULN2003A是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類(lèi)要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。 輸入5VTTL電平，是高耐壓、大電流、內(nèi)部由七個(gè)硅NPN 達(dá)林頓管組成的驅(qū)動(dòng)芯片，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等電路中。</p>&

11、lt;p>　　最終我選擇了方案二。這兩種驅(qū)動(dòng)電路的不同之處在于驅(qū)動(dòng)能力的不同，ULN2003的驅(qū)動(dòng)電路只有500mA，可以驅(qū)動(dòng)一些小型的電機(jī)，而298,297可以帶動(dòng)2A以上的電機(jī)。因?yàn)殡m然方案一有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是要控制PWM斬波，調(diào)節(jié)占空比，對(duì)我來(lái)說(shuō)有點(diǎn)困難，而且在實(shí)驗(yàn)儀器上的步進(jìn)電機(jī)的功率不大，且儀器上用的ULN2003A驅(qū)動(dòng)，用方案二完全可以完成實(shí)驗(yàn)，鑒于時(shí)間問(wèn)題，只能在實(shí)驗(yàn)儀器上搭建硬件電路，綜合以上考慮，選擇了方案二。&

12、lt;/p><p>　　2.3 最終總體方案</p><p>　　以PC機(jī)為信息處理的核心，設(shè)計(jì)一塊以可編程外圍芯片8255為主體的硬件電路另加上驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分的ULN2003A芯片驅(qū)動(dòng)，配合PC機(jī)對(duì)軟件的控制處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速、方向、加速和減速的控制。</p><p>　　2.4系統(tǒng)各模塊的最終方案圖</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)如圖1

13、所示</p><p>　　圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案</p><p>　　2.5 步進(jìn)電機(jī)的工作原理</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或線(xiàn)位移的機(jī)電式元件，結(jié)構(gòu)圖如圖2。這次試驗(yàn)儀上的電機(jī)是四相六線(xiàn)的。分A、B、C、D四相，其工作方式分為單四拍（A→B→C→D→A）、雙四拍(AB→BC→CD→DA→AB)和單雙八拍(A→AB→B→BC→C→CD→D

14、→DA→A)。根據(jù)對(duì)各個(gè)相組合進(jìn)行依次通電，便可以獲得相應(yīng)的節(jié)拍。本文采用的是雙四拍的節(jié)拍信號(hào)。如圖2所示為電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu).</p><p>　　圖2 電機(jī)內(nèi)部鏈接</p><p><b>　　正轉(zhuǎn)控制模型</b></p><p><b>　　反轉(zhuǎn)控制模型</b></p><p>　　2.6 82

15、55的應(yīng)用設(shè)計(jì)</p><p>　　可編程外圍接口芯片8255有三個(gè)8位的輸入輸出端口A、B、C，有兩種控制字：一類(lèi)是定義各端口輸入輸出的工作方式，叫方式選擇控制字。另一種是控制端口C的任一位的置位或復(fù)位操作，叫置位復(fù)位控制字。</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用8255的方式選擇控制字對(duì)其進(jìn)行操作，A作輸入端，C作輸出端，工作于方式0：基本輸入輸出方式。A接在控制轉(zhuǎn)速的開(kāi)關(guān)上，C作輸出操作A

16、輸入的各種響應(yīng)。K0~K7為不同的速度控制鍵，其中K0為最低速度，K6為最高速度，K7控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，K7為0是反轉(zhuǎn)，為1代表正轉(zhuǎn)。硬件設(shè)計(jì)如圖3所示</p><p>　　圖3 8255硬件連接設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.7 轉(zhuǎn)速的控制</b></p><p>　　控制步進(jìn)電機(jī)的速度，實(shí)際上是對(duì)控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖頻率或換相的

17、周期，即在升速的過(guò)程中使輸出的脈沖頻率逐漸增加；在減速的過(guò)程中使輸出的脈沖頻率逐漸減少。脈沖信號(hào)的頻率可有軟件控制和硬件控制。本文中采用了軟件控制法，利用時(shí)間延遲的方法，利用不同的開(kāi)關(guān)，寫(xiě)入不同的的延遲時(shí)間，表示不同的速度，可以加速，可以減速。</p><p><b>　　部分程序如下：</b></p><p>　　;定義延時(shí)子程序:延時(shí)程序是由兩曾循環(huán)程序構(gòu)成的BL

18、是外曾循環(huán)的次數(shù) CX是內(nèi)層循環(huán)的次數(shù)延遲時(shí)間長(zhǎng)則脈沖頻率小轉(zhuǎn)速慢</p><p>　　DELAY PROC NEAR ;</p><p>　　DELAY1: MOV CX,0FFH</p><p>　　MOV BL,10H</p><p>　　DELAY2: LOOP DELAY2</p&

19、gt;<p>　　DEC BL</p><p>　　JNZ DELAY1 </p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY ENDP</p><p>　　2.8 軟件程序流程圖</p><p><b>　　圖4軟件流程圖<

20、/b></p><p>　　2.9 系統(tǒng)的總體硬件原理圖</p><p><b>　　3總結(jié)與致謝</b></p><p>　　微機(jī)原理這門(mén)課程學(xué)完后我有很大的收獲，對(duì)匯編語(yǔ)言有了初步的了解。并且通過(guò)本實(shí)驗(yàn)讓我對(duì)匯編語(yǔ)言產(chǎn)生很大的興趣，讓我掌握了匯編編程的總體思路，本實(shí)驗(yàn)利用微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題告訴我可以通過(guò)改變

21、CX的賦值來(lái)控制電們理論的編程要結(jié)合實(shí)際的電動(dòng)機(jī)技術(shù)指標(biāo)調(diào)試延遲時(shí)間和實(shí)驗(yàn)箱的電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。CX越小電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度越大。也可以通過(guò)改變BL的值來(lái)改變單個(gè)開(kāi)關(guān)的速度。我們把CX稱(chēng)為總開(kāi)關(guān)，BL成為分開(kāi)關(guān)。從而達(dá)到從K0到K6 速度逐漸變快，而K7控制電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。當(dāng)K7閉合時(shí) 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。從這次實(shí)驗(yàn)中并讓我進(jìn)一步的學(xué)習(xí)到了8255的應(yīng)用和掌握了8255 的初始化和其編程。對(duì)我們以后的工作和學(xué)習(xí)起到的積極的作用。</p>

22、<p>　　這次設(shè)計(jì)同時(shí)督促我查了許多的資料，讓我學(xué)到了很多的知識(shí)，</p><p><b>　　附件</b></p><p><b>　　部分匯編程序</b></p><p>　　DATA SEGMENT</p><p>　　COM_ADDDW 00F3H;控制口偏移量</

23、p><p>　　PA_ADDDW 00F0H;PA口偏移量</p><p>　　PB_ADDDW 00F1H;PB口偏移量</p><p>　　PC_ADDDW 00F2H ;PC口偏移量</p><p>　　BUF DB 0 ;定義一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)（用來(lái)存入開(kāi)關(guān)的狀態(tài)）</

24、p><p>　　MES DB 'K0-K6 ARE SPEED CONTYOL',0AH,0DH;寫(xiě)入一些文字用來(lái)描述</p><p>　　DB 'K6 IS THE HIGHEST SPEED ',0AH,0DH ;各個(gè)開(kāi)關(guān)所代表的速度</p><p>　　DB 'K0 IS THE LOWEST SPEED',0AH,

25、0DH ;K0為最低速，K6為最高速</p><p>　　DB 'K7 IS THE DIRECTION CONTROL',0AH,0DH,'$';K7為方向鍵</p><p><b>　　DATA ENDS</b></p><p><b>　　;2.代碼段代碼</b></p>

26、<p>　　CODE SEGMENT</p><p>　　ASSUME CS:CODE,DS:DATA</p><p><b>　　START:</b></p><p>　　MOV AX,DATA</p><p>　　MOV DS,AX ;程序的初始化</p><p>

27、;　　MOV DX,OFFSET MES</p><p>　　MOV AH,09</p><p>　　INT 21H ;顯示各個(gè)開(kāi)關(guān)的信息</p><p>　　MOV DX,COM_ADD</p><p>　　MOV AL,92H ;（92H=10010010B,為控制字）</p>

28、<p>　　OUT DX,AL ; C口做輸出，A口做輸入</p><p>　　;送33H到A口輸出 給后面電機(jī)的正反轉(zhuǎn)提供初只 調(diào)用BIOS功能的INT16的1號(hào)功能，判斷是否按下 如果有則返回DOS 如果沒(méi)有判斷開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。</p><p>　　MOV BUF,33H</p><p>　　OUT1: MOV AL,B

29、UF</p><p>　　MOV DX,PC_ADD</p><p>　　OUT DX,AL ;間接尋址獲得AL的值</p><p>　　PUSH DX</p><p>　　MOV AH,06h</p><p>　　MOV D1,0ffh</p><p>

30、　　INT 21H ;檢查是否有鍵按下 </p><p>　　POP DX</p><p>　　JE IN1 ;有鍵按下就停止，沒(méi)有則轉(zhuǎn)向IN1去執(zhí)行</p><p>　　MOV AH,4CH</p><p>　　INT 21H</p>&l

31、t;p>　　IN1: MOV DX,PA_ADD</p><p>　　IN AL,DX ;獲得各個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài) </p><p>　　TEST AL,01H</p><p>　　JNZ K0</p><p>　　TEST AL,02H</p>&l

32、t;p>　　JNZ K1</p><p>　　TEST AL,04H</p><p>　　JNZ K2</p><p>　　TEST AL,08H</p><p>　　JNZ K3</p><p>　　TEST AL,10H</p><p>　　J

33、NZ K4</p><p>　　TEST AL,20H</p><p>　　JNZ K5</p><p>　　TEST AL,40H</p><p>　　JNZ K6 ;檢查各個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，分別轉(zhuǎn)向相應(yīng)的程序 </p><p>　　STOP: MOV DX,PA

34、_ADD</p><p>　　MOV AL,0FFH</p><p>　　JMP OUT1 ;置停止信息并轉(zhuǎn)向OUT1</p><p>　　;判斷完?duì)顟B(tài)則跳轉(zhuǎn)到執(zhí)行的程序 獻(xiàn)給BL復(fù)制 實(shí)現(xiàn)巖石時(shí)間 控制轉(zhuǎn)速 然后判斷K7 的狀態(tài)是1 還是0 。</p><p>　　K0: MOV BL,10H&l

35、t;/p><p>　　SAM: TEST AL,80H;繼續(xù)判斷K7是否為0</p><p>　　JZ ZX0 ;為0就轉(zhuǎn)向ZX0（循環(huán)右移程序）</p><p>　　JMP NX0 ;為1就轉(zhuǎn)向NX0（循環(huán)左移程序）</p><p>　　K1: MOV BL,2FH ;BL為延時(shí)子程序的

36、內(nèi)層循環(huán)計(jì)數(shù)器</p><p>　　JMP SAM</p><p>　　K2: MOV BL,4FH</p><p>　　JMP SAM</p><p>　　K3: MOV BL,6FH</p><p>　　JMP SAM</p><p>

37、　　K4: MOV BL,8FH</p><p>　　JMP SAM</p><p>　　K5: MOV BL,0AFH</p><p>　　JMP SAM</p><p>　　K6: MOV BL,0CFH</p><p>　　JMP SAM&l

38、t;/p><p>　　ZX0: CALL DELAY ;調(diào)用延時(shí)子程序</p><p>　　MOV AL,BUF</p><p>　　ROR AL,1</p><p>　　MOV BUF,AL</p><p>　　JMP OUT1 ;循環(huán)右移</p><

39、p>　　NX0: CALL DELAY;調(diào)用延時(shí)子程序</p><p>　　MOV AL,BUF</p><p>　　ROL AL,1</p><p>　　MOV BUF,AL</p><p>　　JMP OUT1 ;循環(huán)左移</p><p>　　;延時(shí)程序是由兩曾

40、循環(huán)程序構(gòu)成的 BL 是外曾循環(huán)的次數(shù) CX是內(nèi)層循環(huán)的次數(shù)嚴(yán)實(shí)時(shí)間長(zhǎng)則脈沖頻率小 轉(zhuǎn)速慢</p><p>　　DELAY PROC NEAR ;定義延時(shí)子程序</p><p>　　MOV CX,0FFH</p><p>　　DELAY2: LOOP DELAY2</p><p>　　DEC BL</p>