步进电机转动控制设计1.docx
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步进电机转动控制设计1
华夏学院
《微机原理与接口技术》课程设计
题目:
步进电机转动控制的设计
学院(系):
信息工程系
年级专业:
自动化1083班
学号:
10212408321
学生姓名:
王鑫
指导教师:
周立群
摘要
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。
步进电机控制系统以8088作为控制的核心元件,利用8255的A口控制步进电机,C口连接K0-K7,以选取不同档的移动速度,同时获取控制转动方向(即正转和反转).
本课程设计报告通过步进电机的基本介绍、系统的软硬件设计(包括最小系统介绍、接口电路设计、延时程序设计、步进电机的驱动程序设计等几个主要模块)、完整的汇编语言程序等,我们完成了对步进电机系统的设计,并完成了相应的任务,如正转、反转、正向加速、反向加速等,使我们进一步掌握了汇编语言,也使我们能很好的把书本上的知识与实践相结合,大大提高了我们的动手能力。
关键字:
步进电机;8086CPU;8255可编程I/O接口芯片;汇编语言
前言…………………………………………………………………………………………5
第一章步进电机转动控制的设计要求与设计方案…………6
1.1步进电机转动控制的功能与要求
1.2设计方案的确定
第二章步进电机转动控制的硬件设计……………………………7
2.1步进电机转动控制的硬件框图
2.2步进电机驱动原理
第三章步进电机转动控制的软件设计……………………………10
3.1主程序流程图
3.28255工作方式
第四章步进电机转动控制的安装与调试…………………………13
4.1硬件调试
4.2软件调试
4.3调试过程
第五章设计体会与小结……………………………………………………14
参考文献…………………………………………………………………………………15
附录…………………………………………………………………………………………16
一、系统硬件原理图
二、源程序
前言
微机原理与接口课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节,是将理论知识和实践能力相统一的一个环节,是真正锻炼学生能力的一个环节。
步进电机转动控制具有设计简单应用广泛的特点,非常适合作为课程设计课题。
步进电机转动控制是通过操作实现电机的加速减速正转与反转,广泛用于现实社会生活生产中,如高楼中的电梯,工厂中的机床。
因此,研究步进电机转动控制,有着非常现实的意义。
通过本次课程设计,我提高如何综合运用所学知识解决时间问题的能力,以及获得有关项目管理和团队合作等等众多方面的具体经验,增强对相关课程内容的理解和掌握能力,培养对整体课程知识综合运用和融会贯通的能力。
此次步进电机转动控制利用8255A芯片,以8088微处理器作为CPU,A口为输出,C口为输入来控制步进电机转动,拨动开关来调节速度。
第一章步进电机转动控制的设计要求与设计方案
1.1微机原理与接口技术实现的功能与要求
使用汇编语言外加K0-K7等一系列的开关实现对步行电机转速与方向的控制(实现两个以上功能):
1.启动与停止控制:
用户拨动某一指定键后可以实现电机的启动与停止的控制;
2.方向的控制:
用户将某一指定键拨向上可以实现电机的正转,拨向下实现电机的反转;
3.速度的控制:
用户将另一指定键拨向上可以实现电机的加速转动,拨向下实现电机的减速转动;
4.综合控制:
用户一起拨动上述的按键后可以实现电机的加速正转,减速反转等操作;
1.2设计方案的确定
选用TN88\86实验箱与微机,通过在实验箱构造硬件电路,主要是利用8255A芯片单元模块、步进电机单元模块。
通过微机编程与下载到实验箱上。
实现软硬结合控制步进电机的转动。
第二章步进电机转动控制的硬件设计
2.1步进电机转动控制的元件框图
1、按图2-1连接线路,用8255输出脉冲序列,开关K0~K6控制步进电机转速,K7控制步进电机转向。
2、PA0~PA3接电机的驱动端;PC0~PC7接K0~K7。
3、编写程序实现步进电机的顺时针旋转控制。
当K0~K6中任一开关为“1”(向上拨)时步进电机启动,全部为“0”时步进电机停止,其中K0为“1”时速度最慢,K6为“1”时速度最快。
K7为“1”(向上拨)时步进电机顺时针转动,为“0”(向下拨)时逆时针转动。
图2-1
2.2步进电机驱动原理
步进电机驱动原理:
如图2-2-1是通过对每相线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转。
线圈的通电顺序决定了步进电机的旋转方向(顺时针或逆时针)。
驱动电路由脉冲信号来控制,所以,调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。
如图2-2所示:
本实验使用的步进电机用直流+5V电压,每相电流为0.16A,电机线圈
由四相组成:
即:
φ1(BA)
φ2(BB)
φ3(BC)
φ4(BD)
图2-2-1
驱动方式为二相激磁方式,各线圈通电顺序如下表:
表2-2-2
表2-2-2中首先向Φ1-Φ2线圈输入驱动电流,接着依次向Φ2-Φ3,Φ3-Φ4,Φ4-Φ1输入驱动电流,最后再返回到Φ1-Φ2,按这种顺序切换可使步进电机实现顺时针方向旋转。
实验中可通过不同的时间延时来得到不同频率的步进电机输入脉冲,从而得到各种不同的电机转速。
第三章步进电机转动控制的软件设计
3.1主程序流程图
N
图3-1主程序流程图
选用8255的A口做输出,C口做输入。
BUF输出给电机驱动端,通过检测开关,赋给不同的延时值和不同的移位命令,改变转速转向。
不停的循环输出,使得电机转动。
通过改变CX的赋值来控制电动机的转动速度。
CX越小电动机的转动速度越大。
也可以通过改变BL的值来改变单个开关的速度。
我们把CX称为总开关,BL成为分开关。
从而达到从K0到K6速度逐渐变快,而K7控制电动机的反转。
当K7闭合时电动机反转
3.28255工作方式
8255的片选信号CS接288H~28FH。
PA0~PA3接电机的驱动端;PC0~PC7接K0~K7。
8255A芯片一般占用四个连续的口地址,按照从高到低分别为:
控制口、C口、B口、A口。
8255共有三种工作方式:
方式0:
基本输入输出;
方式1:
中断工作方式;
方式2:
双通输入输出,仅有A口。
D7—D0:
10001001A口输出,C口输入。
MOVDX,P55CTL
MOVAL,89H;(89H=10001001B,为控制字)
OUTDX,AL
图3-28255A管脚分配图
第四章步进电机转动控制的安装与调试
4.1硬件调试
4.1.1断电调试
为了安全,首先进行断电调试,用万用表检测系统是否有短路现象,再检查严原理是否正确。
经检测,原理正确也没有短路现象。
4.1.2通电调试
打开电源,下载程序,看是否正常。
4.2软件调试
将写好的源程序在软件上编译连接,直接下载到实验箱,观察现象。
经过多次调试后达到了设计要求。
4.3调试过程
在第一次下载后运行时,电机不转动,查找原因,发现电源接口没有接对,经修改后运行正确。
第五章设计体会与小结
通过本次课程设计,使自己的动手实践与所学知识结合应用的能力有了很大的提高,让我认识到实践的重要性,但同时要实际应用过和当中,也发现理论知识的重要性,没有理论知识的支撑,是不能很好的完成本次课程设计的。
本次设计步进电机转动控制,通过我掌握了的微机原理与接口技术知识,查资料、XX、请教同学老师等等。
虽然,知识固然重要,但废寝忘食般的研究态度和乐于助人的品格更需要提倡。
通过利用8255A芯片来实现步进电机控制转动的设计应用,不仅为以后的学习实践打下了基础,并且很好的消化了所学知识的难点、问题。
在设计过程当中也发现了自己经验的不足。
首先是对试验箱的认识和应用,很多模块的使用存在误解。
然后就是在编程序方面的,有好多程序只是一知半懂,不能熟练地操作,需要提示和看书,需要大量的练习,为以后的学习指明方向。
在完成自己所涉及项目后参与到其他同学的项目里,共同研究学习,互相帮助,不仅帮助了他人,还扩展了自己的实践能力。
感谢指导老师提供给我们实践课本知识的机会,并且认真地陪同学生一起设计课程设计,奠基了以后自主研究设计项目的能力
参考文献
1.彭虎.《微机原理与接口技术(第2版)》.电子工业出版社.2006.
2.冯博琴,吴宁.《微型计算机原理与接口技术(第2版)》.清华大学出版社.2007
3.汪汝,夏帆.《微机原理与接口技术实验指导书》.武汉理工大学华夏学院计算机专业实验室.2010.
4.杨全胜,胡友彬.《现代微性计算机原理与接口技术》国防工业出版社.1999.
5.宋杰,江敏.《微机原理与接口技术》机械工业出版社.2005
附录
附录一系统硬件原理图
附录二源程序
P55AEQU60H;8255A口输出
P55CEQU62H;8255C口输入
P55CTRLEQU63H;8255控制口
DATASEGMENT
BUFDB0
DATAENDS
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
DATA
START:
MOVDX,P55CTRL
MOVAL,89H
OUTDX,AL;8255C输入,A输出
MOVBUF,33H
OUT1:
MOVAL,BUF
MOVDX,P55A
OUTDX,AL
IN1:
MOVDX,P55C
INAL,DX;读开关状态
TESTAL,01H
JNZK0
TESTAL,02H
JNZK1
TESTAL,04H
JNZK2
TESTAL,08H
JNZK3
TESTAL,10H
JNZK4
TESTAL,20H
JNZK5
TESTAL,40H
JNZK6
STOP:
JMPOUT1
K0:
MOVBL,10H;00010000B
SAM:
TESTAL,80H;K7是否为1
JZZX0
JMPNX0
K1:
MOVBL,18H;00011000B
JMPSAM
K2:
MOVBL,20H;00100000B
JMPSAM
K3:
MOVBL,40H;01000000B
JMPSAM
K4:
MOVBL,80H;10000000B
JMPSAM
K5:
MOVBL,0C0H;11000000B
JMPSAM
K6:
MOVBL,0FFH;11111111B
JMPSAM
ZX0:
CALLDELAY
MOVAL,BUF
RORAL,01H;循环右移
MOVBUF,AL
JMPOUT1
NX0:
CALLDELAY
MOVAL,BUF
ROLAL,01H;循环左移
MOVBUF,AL
JMPOUT1
DELAYPROCNEAR
DELAY1:
MOVCX,0100H
DELAY2:
LOOPDELAY2
DECBL;减1指令
JNZDELAY1;ZF位标志是否为1
RET
DELAYENDP
CODEENDS
ENDSTART
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