江苏科技大学（张家港）《微机原理与接口技术》课程设计《微机原理与接口技术》课程设计姓名：纪宁波学号：0945533115班级：09电气1班专业：电气工程及其自动化学院：电气与信息工程学院江苏科技大学张家港校区2012年9月基于80x86的步进电机控制系统一理论部分1课题要求与内容使用8255A控制步进电机的运转。使用数码管LED显示速度的大小。使用8253定时器调节速度的大小。使用4个独立按键控制步进电机，即“正传”、“反转”、“停止”、“调速”。使用8259A产生中断控制按键；使用DAC0832显示速度的波形。拓展要求：按键部分可以增加“加速”、“减速”等功能；考虑可以加蜂鸣器来区分“正转”和“反转”；其他可以有自己特色的功能均可。2系统方案设计1.步进电机运行方式的控制步进电机的转速与输入脉冲频率成正比，频率越大，转速越高，四相步进电机有双四拍，双八拍双六拍等方式。实验平台可连接的步进电机为四项八拍电机，电压为DC12V。为了实现对各绕组按一定方式轮流加电，需要一个循环脉冲分配器，这里采用软件实现。将相序表存放于内存区，再设置一个地址指针。当地址依次1（或-1）时，可从表中取出通电代码，再输出到步进电机，产生一定的运行方式。2.信号的输入与输出8255内部包含3个8位的输入输出端口A、B和C，端口A和端口B都可以用作一个8位的输入口或8位的输出口，端口C既可以作为一个8位的输入口或8位的输出口，又可以作为两个4位的输入输出口（C口上半部分和C口下半部分）使用，还可以配合A口和B口工作，分别用来产生A口和B口的输出控制信号和输入A口和B口的端口状态信号。8255A内部结构图8255ABC口都工作于方式0，口低四位接键盘及数码管显示单元的X1X4AB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；C口低四位接键盘及数码管显示单元的Y1Y4C口高四位接步进电路的驱动电路，使电机转动起来。8255的A口高四位本次课程设计没有用到。3.步进电机的速度控制：采用软件延时的方法，每发射一个脉冲的间隔中插入数个延时单元。速度共分为9级，对应键盘的9个按键。可以对电机进行方向的改变，并停止电机运行。初始设计时采用了8254作为计数单元，但在实际操作过程中因其过于不稳定，多次出现死机状况，难以调试故改用软件延时的方法。4.键盘及数码管显示单元：键盘的输入左下角9格作为级数的设置，第四列第四行为停止键，4.3为设置负方向，4.2为设置负方向，初始运行时系统默认正方向。键盘最上面一行应为没有使用所以在程序中屏蔽。3系统硬件设计在硬件设计中，主要是通过步进电机模块、LED模块、8253串行通信模块、8253和8259中断延时模块、8259键盘控制模块。图1实验原理图3.1硬件的图表显示字符共阴极断码共阳极断码显示字符共阴极断码共阳极断码03FHC0H9106HF9HA25BHA4HB34FHB0HC466H99HD56DH92HE67DH82HF707HF8HP87FH80HU表18254的方式控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D0计数器选择读/写工作方式选择计数码制选择00-计数器000-锁存计数值000-方式00-二进制数01-计数器101-读/写低8位001-方式11-十进制数10-计数器210-读/写高8位010-方式211-读出控制字标志11-先读/写低8位再读/写高8位011-方式3100-方式4101-方式5表28255的方式选择控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D0特征位A口方式选择A口8位输入/输出方向C口高4位输入/输出方向B口方式选择B口8位输入/输出方向C口低4位输入/输出方向D7=100：方式01：输入1：输入0：方式01：输入1：输入01：方式10：输出0：输出1：方式10：输出0：输出1X：方式24系统软件设计软件设计主要是根据具体的硬件设计，应用汇编语言编写具体的控制程序执行相应的控制功能；通过串口程序使得控制更加方便。4.2.1步进电机模块步进电机的驱动原理是通过它每相线圈的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转，驱动电路由脉冲来控制，所以调节脉冲的频率便可改变步进电机的转速，微控制器最适合控制步进电机。另外，由于电机的转动惯量的存在，其转动速度还受驱动功率的影响，当脉冲的频率大于某一值（本实验为f.>100hz）时，电机便不再转动。本次试验电机中共有四个相位（A,B,C,D），按转动步骤可分单4拍（A->B->C->D->A）,双4拍（AB->BC->CD->DA->AB）和单双8拍（A->AB->B->BC->C->CD->D->DA