硬件課程設計報告之順序控制系統(tǒng)

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文檔簡介

1、　　計算機科學與技術學院　　硬件課程設計報告　　姓名：學號： 　　專業(yè)：計算機科學與技術 　　班級：計科11-1班

2、 　　設計題目：順序控制系統(tǒng) 　　成員： 　　指導教師： 　　摘要</

3、b>　　順序控制系統(tǒng)是一種按照一定順序實現的微機系統(tǒng)，它是實現大型機組自動化，保證安全經濟運行的重要措施。在影響系統(tǒng)完好率和投入率的諸多因素中，合理劃分設計界面及人－機界面的設計是兩個最重要的因素。順序控制是自動控制領域中最基本應用又最廣泛的一個方面,進入21世紀以來，它發(fā)展的非常迅速，在多個行業(yè)都有應用，備受人們的青睞。 　　隨著社會經濟的發(fā)展和

4、科學技術水平的提高，順序控制在社會日常生活中的作用越來越受到人們的重視，經過前一階段的學習和認識，我做出了一個簡單的順序控制系統(tǒng)，用來模擬一些機器生產等，以及生產過程中出現安全隱患的排查情況等。　　我學習了微機原理與接口技術這門課程，課上我學到了一些計算機硬件工作的基本原理，匯編語言程序設計方法，微型計算機接口技術，建立微型計算機系統(tǒng)的整體概念，初步形成微機系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的能力，我決定通過這次

5、大作業(yè)來指導督促自己的學習，培養(yǎng)學習的興趣，使我的學習更有針對性。根據課程設計的要求，我用微機原理與接口實驗儀來模擬機器的工作過程，用到了8254、8255、LED燈、0832、直流電機、步進電機、以及報警燈等等，利用這些器件的工作原理可以模仿正常工作、報警等等一系列過程。在實現運行的過程中，我利用匯編語言，利用上述幾種芯片，增加對計算機硬件系統(tǒng)的了解和熟悉，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和動手能力，將理論與具體的實踐相聯(lián)系，進一步的提升自己的能力。&l

6、t;/p>　　總體報告目錄　　1. 設計步驟流程 ………………………………………………………………5　　2. 電路設計及主要功能 ………………………………………………………5　　2.1 功能簡介 …………………………………………………………

7、………5　　2.2 使用的主要芯片以及元件 ………………………………………………6　　2.3 原理簡介 …………………………………………………………………6　　2.4 8255原理及接線圖 ………………………………………………………6　　2.5 8254原理及接線

8、圖 ………………………………………………………10　　2.6 0832原理及接線圖 ………………………………………………………13　　2.7 步進電機原理及接線圖 …………………………………………………16　　2.8 直流電機原理及接線圖 …………………………………………………19&

9、lt;p>　　2.9 硬件接線圖（由實驗設備所畫） ………………………………………20　　3際連線圖及運行結果：…………………………………………………22　　4．程序流程圖：………………………………………………25　　5. 設計中所遇到的各種問題及解決…………………………………………27</

10、p>　　6. 實驗總結……………………………………………………………………28　　7. 參考文獻……………………………………………………………………29　　8. 附錄（程序代碼）…………………………………………………………29　　1. 設計步驟流程

11、　　首先，設計和分析8254的計數與定時功能，設計8254控制時間脈沖信號來對時間進行控制；　　其次，利用8255控制步進電機的正轉和反轉，用指示燈來顯示；　　第三，利用0832控制直流電機的加速轉和減速；　　第四，利用紅外線報警燈，來判斷是否出現故障，開關控制，當開關閉

12、合，此時紅外線報警燈亮，電機立即停止工作，LED指示燈熄滅報警器喇叭叫起來；　　第五，故障排除后，即開關斷開，系統(tǒng)恢復正常，繼續(xù)進行。　　最后，對整個過程進行調試和分析，畫出流程圖，以及硬件連接圖，調試程序并運行程序　　2. 電路設計及主要功能　　2.

13、1功能簡介　　整個順序控制實驗我將系統(tǒng)分為六個過程：　　第一步：1號指示燈亮，步進電機連續(xù)正轉48圈；（轉多少圈可以進行設置這里為48圈）　　第二步：2號指示燈亮，步進電機連續(xù)反轉48圈；　　第三步：3號指示燈亮，直流電機加速轉動5秒；</p&g

14、t;　　第四步：4號指示燈亮，直流電機減速轉動直至停止轉動；　　第五步：5號指示燈亮，紅外線報警燈亮起來，報警器叫起來，整個系統(tǒng)停止工作；　　第六步：五號燈熄滅，即開關斷開，整個系統(tǒng)恢復正常，繼續(xù)進行工作。　　如果系統(tǒng)沒有故障產生（即控制紅外燈的開關沒有閉合），此時整個順序控制系統(tǒng)將循環(huán)運行

15、前四個功能。當出現故障的時候，即控制紅外線燈的開關閉合的時候，此時系統(tǒng)將不能循環(huán)進行下去。所有的過程將停止下來，此時，紅外線燈亮，發(fā)出報警信號。若此時斷開開關，系統(tǒng)將繼續(xù)運轉下去。　　其中最主要的過程是8254控制電機運轉的時間，以及8255控制步進電機的正反轉和0832控制直流電機轉動，這三個過程是整個順序系統(tǒng)的關鍵。其中8254發(fā)出時鐘脈沖信號進行定時，而8255控制電機正反轉，當時間到時，

16、自動調整輸出脈沖的順序，從而實現步進電機的正反轉。0832負責直流電機的轉動，。而紅外線報警燈起到開關和檢測的作用，當危險發(fā)生時，紅外線報警燈自動發(fā)光，報警器叫起來，此時輸給8254和8255的信號均為00H；電機和LED燈全滅，只有斷開開關，此時紅外線報警燈熄滅，才可以恢復正常工作。　　2.2 使用的主要芯片以及元件　　設計所需要的芯片：8254、8

17、255A、0832　　所需要的設備：LED指示燈、步進電機、直流電機、紅外線報警燈、蜂鳴器　　2.3 原理簡介　?。?）8254用于對整個過程計時，步進電機正轉48圈，反轉48圈；直流電機加速轉動5秒；直流電機減速轉動5秒；　　（2

18、）通過對8255A編程初始化，使8255A和燈連接，控制燈的亮與滅，用以指示整個過程中步進電機和直流電機的工作過程；　?。?）用D/A轉換器0832來控制電機的轉動，電機轉動的時間由8254來控制；　?。?）紅外線報警燈及合成，送給一定頻率的脈沖就可以是紅外燈發(fā)光，此時來控制系統(tǒng)的運行和停止。　　2.4 825

19、5原理及接線圖　　8255的基本工作原理　　8255A是Intel公司為其80系列微處理器生產的通用可編程并行輸入輸出接口芯片，也可以與其他系列的微處理器配套使用。由于其通用性強，與微機接口方便，且可通過程序指定完成各種輸入輸出操作，因此，8255獲得了廣泛的應用。它是具有3個8位的并行I/O端口，具有三種工作方式，被廣泛地使用于單片機的并行I/O端口。

20、　　工作方式0：基本輸入輸出方式　　工作方式1：選通輸入輸出方式　　工作方式2：雙向傳送方式　　8255引腳功能說明：RESET:復位輸入線，當該輸入端外于高電平時，所有內部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式。 PA0～PA7:端口A輸入輸

21、出線，一個8位的數據輸出鎖存器/緩沖器，一個8位的數據輸入鎖存器。 PB0～PB7:端口B輸入輸出線，一個8位的I/O鎖存器，一個8位的輸入輸出緩沖器。 PC0～PC7:端口C輸入輸出線，一個8位的數據輸出鎖存器/緩沖器，一個8位的數據輸入緩沖器。端口C可以通過工作方式設定而分成2個4位的端口，每個4位的端口包含一個4位的鎖存器，分別與端口A和端口B配合使用，可作為控制信號輸出或狀態(tài)信號輸入端口。CS:片選信號線，當這個輸

22、入引腳為低電平時，表示芯片被選中，允許8255與CPU進行通訊。 RD:讀信號線，當這個輸入引腳為低電平時，允許8255通過數據總線向CPU發(fā)送數據或狀態(tài)信息，即CPU從8255讀取信息或數據。 WR:寫入信號，當這個輸入引腳為低電平時，允許CPU將數據或控制字寫8255。 D0～D7:三態(tài)雙向數據總線，8255與CPU數據傳送的通道，當CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時，通過它實現　　8255A

23、的工作方式與控制字 8255A的工作方式 8255A在使用前要先寫入一個工作方式控制字，以指定A、B、C三個端口各自的工作方式。8255A共有三種工作方式：方式0——基本輸入輸出方式，即無須聯(lián)絡就可以直接進行8255A與外設之間的數據輸入或輸出操作。A口、B口、C口的高四位和低四位均可設置為方式0。方式1——選通輸入輸出方式，此時8255A的A口和B口與外設之間進行輸入或輸出操作時，需要C口的部分I/O線提

24、供聯(lián)絡信號。只有A口和B口可工作在方式1。 　　方式2——選通雙向輸入輸出方式，即同一端口的I/O線既可以輸入也可以輸出，只有A口可工作于方式2。此種方式下需要C口的部分I/O線提供聯(lián)絡信號。有關8255A三種工作方式的功能及應用的詳細介紹見下一節(jié)。　　8255A的控制字 <

25、;p>　?。?）工作方式選擇控制字 8255A的工作方式可由CPU寫一個工作方式選擇控制字到8255A的控制寄存器來選擇?？刂谱值母袷剑梢苑謩e選擇端口A、端口B和端口C上下兩部分的工作方式。端口A有方式0、方式1和方式2共三種工作方式，端口B只能工作在方式0和方式1，而端口C僅工作在方式0。注意：在端口A工作在方式1或方式2，端口B工作在方式1時，C口部分I/O線被定義為8255A與外設之間進行數據傳送的聯(lián)絡信

26、號線，此時，C口剩下的I/O線仍工作在方式0，是輸入還是輸出則由工作方式控制字的D0和D3位決定。 　?。?）C口按位置位/復位控制字 8255A的C口具有位控功能，即端口C的8位中的任一位都可通過CPU向8255A的控制寄存器寫入一個按位置位/復位控制字來置1或清0，而C口中其他位的狀態(tài)不變?？刂谱指袷?。應注意的是，C口的按位置位/復位控制字必須跟在方式選擇控制字之后寫入控制字寄存器，即

27、使僅使用該功能，也應先選送一個方式控制字。方式選擇控制字只需寫入一次，之后就可多次使用C口按位置位/復位控制字對C口的某些位進行置1或清0操作。　　8255A引腳及功能示意圖　　8255A內部結構框圖　　2.5 8254原理及接線圖　　8254是NMOS工藝制成的可編程

28、計數器/定時器，有幾種芯片型號，外形引腳及功能都是兼容的，只是工作的最高計數速率有所差異，例如8254（5MHz）。 　　8254內部有三個計數器，分別成為計數器0、計數器1和計數器2，他們的機構完全相同。每個計數器的輸入和輸出都決定于設置在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨立。每個計數器通過三個引腳和外部聯(lián)系，一個為時鐘輸入端CLK，一個為門控信號輸入端GATE，另一個為輸出端OUT。每

29、個計數器內部有一個8位的控制寄存器，還有一個16位的計數初值寄存器CR、一個計數執(zhí)行部件CE和一個輸出鎖存器OL。 　　執(zhí)行部件實際上是一個16位的減法計數器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通過程序設置的。輸出鎖存器的值是通過程序設置的。輸出鎖存器OL用來鎖存計數執(zhí)行部件CE的內容，從而使CPU可以對此進行讀操作。順便提一下，CR、CE和OL都是16位寄存器，但是也可以作8位

30、寄存器來用　　8254在本實驗中工作于方式2和方式3。　　8254在方式2時有它自己的工作的特點。對某一計數通道寫入控制字，選定工作方式2時，OUT端輸出高電平。如果GATE為高電平,則在寫入計數值后的下一個時鐘脈沖時,將計數值裝入執(zhí)行部件.此后,計數器隨著時鐘脈沖的輸入而遞減計數.當計數值減為1時, OUT端由高電平變?yōu)榈碗娖?待計數器的值減為0時,

31、OUT端引腳又回到高電平, 與此同時,還將計數初值重新裝入計數器,開始一個新的計數過程,并由些周而復始地計數.如果裝入計數器的初值為n,那么在OUT引腳上,每隔n個周期就產生一個負脈沖,其寬度與時鐘脈沖的周期相同,頻率為輸入時鐘脈沖頻率的n分之一.所以,這實際上是一種分頻工作方式。　　在操作過程中,任何時候都可由CPU重新寫入新的計數值,它不會影響當前計數過程的進行.比如說,原來的計數值N=4,

32、在計數過程中計數值回零前,又寫入新的計數值N=3,8254仍按N=4進行計數.當計數值減為0時,一個計數周期結束,8254將按新寫入的計數值N=3進行計數.　　當需要產生連續(xù)的負脈沖序列信號時,可使8254工作于方式2.在本實驗當中,就是讓0通道工作在方式2下.　　通道0的工作在實驗中起到的作用是在OUT1端輸出一個比較合適的時鐘頻率，然后用通道1進行時

33、間的控制。通道1在控制燈閃爍的時候采用的工作方式是方式3，這樣可以讓8255的A端口檢測到輸出端的方波信號。　　對于方式3來說,它的工作方式與方式2有著很多相似的地方,然而,又不能等同.因為它們各自有著不同的特點.使用的時候就要加以區(qū)別。　　我可以從輸出的波形上看出它們的一些不同之處。因為方式3輸出的不是序列負脈沖,而是對稱的方波或基本對稱的矩形波.當然

34、,無論是方式2,還是方式3,都要將GATE端置為高電平才可實現它的功能。　　8254有一些它的特點。如果寫入計數器的初值為偶數，則當8254進行計數時，每輸入一個時鐘脈沖，均使計數值減2。計數值減為0時，OUT輸出引腳由高電平變成低電平，同時自動重新裝入計數初值，繼續(xù)進行計數。當計數值減為0時，OUT引腳又回到高電平，同時再一次將計數初值裝入計數器，開始下一輪循環(huán)計數；如果寫入的計數初值為奇數，

35、則當輸出端OUT為高電平時，第一個時鐘脈沖使計數器減1，以后每來一個時鐘脈沖，都使計數器減2，當計數值減為0時，輸出端OUT由高電平變成低電平，同時重新裝入計數初值，繼續(xù)進行計數。這時第一個時鐘脈沖使計數器減3，以后每個時鐘脈沖都使計數器減2，計數值減為0時，OUT引腳又回到高電平，并重新裝入計數初值后，開始下一輪循環(huán)計數。這兩種情況下，從OUT端輸出的方波頻率都等于時鐘脈沖的頻率除以計數初值。但要注意，當寫入的計數初值為偶數時，輸出完

36、全對稱的方波，寫入計數初值為奇數時，其輸出波形的高電平寬度比低電平多一個時鐘周期。　　如果希望改變輸出方波的速率，CPU可在任何時候重新裝入新的計數初值，在下一個計數周期就可按新的計數初值計數，從而改變方波的速率。　　8254采用級聯(lián)方式。此實驗中使用8254的0通道和1通道以實現級聯(lián)。　　8254的地址是如何安

37、排的呢？它的三個通道是怎樣分配地址的端口的呢？我在這個實驗當中采用的端口的起始的地址是200H，所以就有這樣的分配：通道0的地址端口為200H，通道1的地址端口為201H，通道2的地址端口為202H，8254的控制端口的地址為203H。這就是它們的地址端口的分配。　　8254引腳及功能示意圖：　　2.6 0832原理及接線圖&l

38、t;p>　　NSC公司生產的DAC0832是一種內部帶有數據輸入寄存器的8位D/A轉換器，采用先進的CMOS工藝制成，芯片內有R-2R梯形電阻網路，用于對參考電壓產生的電流進行分流，完成模數轉換，轉換結果以一組差動電流Iout1和Iout2輸出。在DAC0832內部有一個8位輸入寄存器和一個8位DAC寄存器，它們可以分別選通。這樣，就可以把從CPU送來的數據先打入輸入寄存器，在需要進行D/A轉換時再選通DAC寄存器，實現D/A轉換

39、，這種工作方式稱為雙緩沖工作方式。　　DAC0832結構：　　* D0～D7：8位數據輸入線，TTL電平，有效時間應大于90ns(否則鎖存器的數據會出錯)；　　* ILE：數據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效；　　* CS：片選信號輸入線（選通數據鎖存器），低電平有效；

40、　　* WR1：數據鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產生LE1，當LE1為高電平時，數據鎖存器狀態(tài)隨輸入數據線變換，LE1的負跳變時將輸入數據鎖存；　　* XFER：數據傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效；　　* WR2：DA

41、C寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由WR1、XFER的邏輯組合產生LE2，當LE2為高電平時，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負跳變時將數據鎖存器的內容打入DAC寄存器并開始D/A轉換。　　* IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內容線性變化；　　* IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數

42、；　　* Rfb：反饋信號輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調整轉換滿量程精度；　　* Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V～+15V；　　* VREF：基準電壓輸入線，VREF的范圍為-10V～+10V；　　* AGND：模擬信號地<p&

43、gt;　　* DGND：數字信號地 　　DAC0832工作方式：　　根據對DAC0832的數據鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。 　　DAC0832引腳功能電路應用原理圖DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉換芯片，集成電路內有兩級輸入寄存器，

44、使DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路D/A異步輸入、同步轉換等)。所以這個芯片的應用很廣泛,關于DAC0832應用的一些重要資料見下圖： D/A轉換結果采用電流形式輸出。若需要相應的模擬電壓信號，可通過一個高輸入阻抗的線性運算放大器實現。運放的反饋電阻可通過RFB端引用片內固有電阻，也可外接。DAC0832邏輯輸入滿足TTL電平，可直接與TTL電路或微機電路連接。

45、;　　DAC0832的工作方式 　　DAC0832進行D/A轉換，可以采用兩種方法對數據進行鎖存。 　　第一種方法是使輸入寄存器工作在鎖存狀態(tài)，而DAC寄存器工作在直通狀態(tài)。具體地說，就是使和都為低電平，DAC寄存器的鎖存選通端得不到有效電平而直通；此外，使輸入寄存器的控制信號ILE處于高電平、處于低電平，這樣，當端來一個負

46、脈沖時，就可以完成1次轉換。 　　第二種方法是使輸入寄存器工作在直通狀態(tài)，而DAC寄存器工作在鎖存狀態(tài)。就是使和為低電平，ILE為高電平，這樣，輸入寄存器的鎖存選通信號處于無效狀態(tài)而直通；當和端輸入1個負脈沖時，使得DAC寄存器工作在鎖存狀態(tài)，提供鎖存數據進行轉換。 　　根據上述對DAC0832的輸入寄存器和DAC寄存器不同的控制方法，DAC08

47、32有如下3種工作方式： 　?、艈尉彌_方式。單緩沖方式是控制輸入寄存器和DAC寄存器同時接收資料，或者只用輸入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。此方式適用只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸出的情形。 　　⑵雙緩沖方式。雙緩沖方式是先使輸入寄存器接收資料，再控制輸入寄存器的輸出資料到DAC寄存器，即分兩次鎖存輸入資料。此方式適用于多個D/A轉換同步輸出

48、的情節(jié)。 　?、侵蓖ǚ绞?。直通方式是資料不經兩級鎖存器鎖存，即，，，均接地，ILE接高電平。此方式適用于連續(xù)反饋控制線路，不過在使用時，必須通過另加I/O接口與CPU連接，以匹配CPU與D/A轉換。　　DAC0832引腳以及功能示意圖　　2.7 步進電機原理及接線圖<p&g

49、t;　　步進電機的組成：　　步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步進角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。可以通

50、過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。　　以三相步進電機為例，電機轉子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉子齒軸線錯開。0、1/3て、2/3て,（相鄰兩轉子齒軸線間的距離為齒距以て表示），即A與齒1相對齊，B與齒2向右錯開1/3て，C與齒3向右錯開2/3て。其內部結構如圖1所示。

51、　　步進電機旋轉原理：　　如A相通電，B，C相不通電時，由于磁場作用，齒1與A對齊，（轉子不受任何力以下均同）。　　如B相通電，A，C相不通電時，齒2應與B對齊，此時轉子向右移過1/3て，此時齒3與C偏移為1/3て，齒4與A偏移（て-1/3て）=2/3て。

52、　　如C相通電，A，B相不通電，齒3應與C對齊，此時轉子又向右移過1/3て，此時齒4與A偏移為1/3て對齊。　　如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對齊，轉子又向右移過1/3て 　　這樣經過A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機轉子向右轉過一個齒距，如果不斷地按A，B，C，A……通電，電機就每步（每脈沖）1/

53、3て,向右旋轉。如按A，C，B，A……通電，電機就反轉。　　由此可見：電機的位置和速度由導電次數（脈沖數）和頻率成一一對應關系，而方向由導電順序決定。　　不過，出于對力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A這種導電狀態(tài)，這樣將原來每步1/3て改變?yōu)?/6て。甚至于通過二相電流不同的組合，使其1/3て變?yōu)?/12て，1

54、/24て，這就是電機細分驅動的基本理論依據。　　不難推出：電機定子上有m相勵磁繞阻，其軸線分別與轉子齒軸線偏移て/m, 2て/m……(m-1)て/m,て。并且導電按一定的相序電機就能正反轉被控制這是步進電機旋轉的物理條件。只要符合這一條件我理論上可以制造任何相的步進電機。　　步進電機的技術參數與控制　　步進電機的

55、三個重要參數是相數、拍數和步距角。　　相數：產生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數。常用m表示。　　拍數：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數或導電狀態(tài)，或指電機轉過一個齒距角所需脈沖數，用n表示。以三相電機為例，有三相三拍運行方式即AB-BC-CA-AB，三相六拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CA-A。電機正反轉控制：當電機繞組通電時序為AB-BC-CA

56、或A-AB-B-BC-C-CA-A為時正轉，通電時序為CA-BC-AB或A-CA-C-BC-B-AB-A時為反轉。　　步距角：對應一個脈沖信號，電機轉子轉過的角位移用θ表示。θ=360度/（轉子齒數*運行拍數），以常規(guī)二、四相，轉子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為θ=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。</

57、p>　　步進電機的方向控制　　以下以三相六拍的步進電機，具體說明如下:　　控制繞組的通電方式為AB-BC-CA-AB 或AB-CA-BC-AB，每拍同時有兩相繞組通電，三拍為一個循環(huán)，當A 、B 兩相控制繞組同時通電時，轉子齒的位置應同時考慮到兩對定子極的作用，只有A 相極和B 相極對轉子

58、齒所產生的磁拉力相平衡才是轉子的平衡位置。雙三拍運行時的步距角是30°,但雙三拍運行時每一拍總有一相繞組持續(xù)通電，例如由A、 B 兩相通電變?yōu)锽、 C 兩相通電時，B 相保持持續(xù)通電狀態(tài)，C 相磁拉力使轉子逆時針方向轉動，而B 相磁拉力卻起有阻止轉子繼續(xù)向前轉動的作用。　　步進電動機的速度控制　　步進電機速度的控制是通過控制單片機發(fā)出的步進脈沖

59、的頻率來實現。對于軟件脈沖分配方式采用調整兩個控制字之間的時間間隔來實現調速；對于硬件脈沖分配方式則采用定時中斷方式來調整脈沖頻率從而實現調速。根據以上所述，控制步進電機速度的方法有兩種。　　(1)軟件延時法：通過調用標準的延時子程序，改變兩控制字之間延時時間來實現。采用軟件延時方法實現速度調節(jié)的優(yōu)點是程序簡單，思路清晰，不占用硬件資源，缺點是CPU的等待時間過長，占用大量機時，因此沒有實用價值

60、。　　(2)定時器中斷法。以805l單片機為例，在中斷服務子程序中進行脈沖輸出操作，調整定時器的定時常數就可實現脈沖頻率的調整，從而實現調速。這種方法占用CPU時間較少，容易實現，是一種比較實用的調速方法。　　2.8 直流電機原理及接線圖　　直流電動機因其良好的調速性能而在電力拖動中得到廣泛應用。直流電動機按勵

61、磁方式分為永磁、他勵和自勵3類,其中自勵又分為并勵、串勵和復勵3種。　　直流電動機 - 特點：　　(一)調速性能好。所謂“調速性能”，是指電動機在一定負載的條件下，根據需要，人為地改變電動機的轉速。直流電動機可以在重負載條件下，實現均勻、平滑的無級調速，而且調速范圍較寬。　　(二)起動力矩大。可以均勻而經濟地實現

62、轉速調節(jié)。因此，凡是在重負載下起動或要求均勻調節(jié)轉速的機械，例如大型可逆軋鋼機、卷揚機、電力機車、電車等，都用直流電動機拖動。　　直流電動機 – 工作原理：　　如上圖（a）所示，則有直流電流從電刷 A 流入，經過線圈abcd，從電刷 B 流出，根據電磁力定律，載流導體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導體受到的力形成了一個轉矩，使得

63、轉子逆時針轉動。如果轉子轉到如上圖（b）所示的位置，電刷 A 和換向片2接觸，電刷 B 和換向片1接觸，直流電流從電刷 A 流入，在線圈中的流動方向是dcba，從電刷 B 流出。　　此時載流導體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產生的轉矩仍然使得轉子逆時針轉動。這就是直流電動機的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產生的轉矩

64、的方向卻是不變的。　　實用中的直流電動機轉子上的繞組也不是由一個線圈構成，同樣是由多個線圈連接而成，以減少電動機電磁轉矩的波動，繞組形式同發(fā)電機。　　他勵直流電動機　　他勵直流電動機由勵磁繞組和電樞繞組分別由兩個獨立的直流電源供電。在勵磁電壓Uf的作用下，勵磁繞組中通過勵磁電

65、流If，從而產生主磁極磁通φ。在電樞電壓Ua的作用下，電樞繞組中通過電樞電流Ia。電樞電流與磁場相互作用產生機械以某一轉速n運轉。電樞旋轉時，切割磁感線產生電動勢E.電動勢的方向與電樞電流的方向相反。　　2.9 硬件接線圖（根據實驗設備所畫）　　290---297H　　直流電機</b&g

66、t;　　2MHZ 280---287H 288---28FH　　步進電機:BA BB BC BD　　+Vcc（5V）　　LED燈 : </p

67、>　　L1 L2 L3 L4 L5　　3際連線圖及運行結果：　?。?）：　　（2）：　?。?）：<

68、p>　?。?）：　?。?）：　　4．程序流程圖　　Y　　N<

69、;b>　　Y　　N　　注（在順序控制系統(tǒng)中，前四顆燈每顆燈亮起來實現相應的控制之后，都要檢測設置故障的開關是否閉合，閉合則馬上報警，系統(tǒng)終止運行，否則執(zhí)行下一步順序控制。為了讓流程圖簡單明了，這部分內容沒有在流程圖中畫出來）。　　5.設計中所遇到的各

70、種問題及解決　　要實現順序控制的全過程，需要用到8254計時，用LED燈指示每個過程，用8255來控制步進電機的轉動以及0832控制直流電機轉動等等。　　在運行程序的過程中出現了很多錯誤，給8255送控制字和初值，通過級聯(lián)來給每個過程計時，8255的A口作輸入，8254的輸出接A口；B口作輸出，8255循環(huán)檢測A口的狀態(tài)，通過B輸出到燈上。</p&

71、gt;　　在實驗過程中，我先后遇到了3個困難。　?。?）在剛開始設計時，順序控制的燈總是亮的特別快，電機根本就反應不過來，所以電機不能轉起來。弄了好長時間也沒有解決了這個問題。后來問了王老師和其他的一些同學后，才發(fā)現是自己對步進電機設置的延時太短，對直流電機根本就沒有設置延時程序。然后開始對程序進行相應的修改，最終實現了自己想要的結果。<p&g

72、t;　?。?）其次，就是在步進電機正轉和反轉的時候，遇到了錯誤，主要問題是步進電機的正反轉沒有控制，由于不了解步進電機，我做出來的步進電機老是左右不停地轉動，不能實現連續(xù)的正轉或者反轉，后來我把8255輸出脈沖的順序進行了調換，完成了這一步的過程。　　（3）最后，就是故障設置上出現了問題。老師檢查后發(fā)現故障出現系統(tǒng)停止運行。但是當故障清除了以后，系統(tǒng)不能恢復正常的運行。老師讓我再修改一下自己的程

73、序。我檢查后發(fā)現，原來是我自己沒有添加一個循環(huán)檢測開關的子程序。所以我添加了循環(huán)檢測開關的子程序。開關斷開后系統(tǒng)自動跳到下一步，執(zhí)行完后跳到開頭，重頭開始執(zhí)行，實現不斷地循環(huán)。　　6. 實驗總結　　當選擇這個順序控制這個實驗的時候，首先，因為順序控制實驗首先在機械化生產中用很大的應用，這對我進一步了解電子機械有很大的幫助；其次，因為順序控制實驗應用

74、的器件比較多，使我對以前的很多芯片和器件進行復習。在實驗過程中，我碰到了很多的難題，首先是步進電機的使用，由于以前沒有用過步進電機，所以對于步進電機的正反轉，我無法實現，最終利用輸入的順序將其實現。其次是0832以及8255、8254等芯片的配合使用，難度很大。所以我一方面，去圖書館查閱資料，借閱相關的書籍，另一方面，在老師的幫助和指導下去完成這個實驗?？傊?，在實驗最后，有一些功能并沒有實現，這是很大的遺憾，我已經進了很大的努力了，以后

75、我將會繼續(xù)努力學習這些東西，爭取掌握和能夠應用它們去解決實際問題。　　在實驗過程中，我學到了很多東西，但有的時候還是比較迷茫，不知道從哪些方面努力和下手，幸虧有老師同學幫我解決問題，指導我的實驗過程，才使我的實驗最終可以完成。我十分感謝兩位老師的幫助。這次實驗，從理論上和實踐上都是對我的檢查，我受益匪淺，也認識到了自己基礎知識的不足和欠缺，需要我加倍努力，以后我將更加努力的學習好我的專業(yè)課程。希

76、望以后能夠更加努力，更加踏實的做好自己應該做的事情。　　7.參考文獻　　[1] 微型計算機原理與接口技術（第四版）周荷琴吳秀清編著 　　[2] 計算機硬件課程設計指導書　　[3] 百度文庫

77、;　　[4] CSDN源碼下載網　　8.附錄（程序代碼）　　;8255A -Y1,288H-28FH　　;8254 -Y0 ,280H-287H　　CODE SEGMENT　　AS

78、SUME CS:CODE　　START:　　MOV DX,28BH ;8255的初始化　　MOV AL,10010000B;A口輸入，B口C口輸出，方式0　　OUT DX,AL

79、;　　MOV DX,283H　　MOV AL,00110101B ;通道0，讀寫，方式2，BCD計數　　OUT DX,AL ; 向8254的控制口寫控制字　　MOV DX,280H　　MOV AL,00H

80、 ;向通道0寫初值計數2000　　OUT DX,AL　　MOV AL,20H　　OUT DX,AL 　　MOV DX,283H　　MOV AL,01110111B ;通道1，讀

81、寫，方式3，BCD　　OUT DX,AL 　　MOV DX,281H　　MOV AL,00H　　OUT DX,AL　　MOV AL,10H　　OUT DX,AL

82、 ;向通道1寫初值1000， 8254輸出2MHZ方波　　;-----------------------------------------------　　CALL S1　　NOP

83、;　　NOP　　CALL S2　　NOP　　NOP　　CALL S3</p&

84、gt;　　NOP　　NOP　　CALL S6　　NOP　　NOP</b&g

85、t;　　CALL S4　　NOP　　NOP　　;--------------------------------------------- <

86、;/p>　　S1 PROC NEAR 　　A:MOV DX,28AH;8255B　　MOV AL,00H;先送0　　OUT DX,AL　　MOV AL,01H

87、;送低電平，使第一個燈亮 1111 1110　　OUT DX,AL 　　MOV BX,48　　WORK:;依次給步進電機送脈沖，使其正轉　　MOV AL,01H;送01H

88、;　　MOV DX,289H ;8255C　　OUT DX,AL　　MOV CX,0FFFFH　　DELAY1:DEC CX　　CMPCX,00　　J

89、NZ DELAY1　　MOV AL,02H;送02H　　MOV DX,289H　　OUT DX,AL　　MOV CX, 0FFFFH　　DELAY2:DEC CX<p&g

90、t;　　CMPCX,00　　JNZ DELAY2　　MOV AL,04H;送04H　　MOV DX,289H　　OUT DX,AL　　MOV CX, 0FFFFH

91、　　DELAY3:DEC CX　　CMPCX,00　　JNZ DELAY3　　MOV AL,08H;送08H　　MOV DX,289H<p&

92、gt;　　OUT DX,AL　　MOV CX,0FFFFH　　DELAY4:DEC CX　　CMPCX,00　　JNZ DELAY4　　MOV AL,10H;送10H&

93、lt;/p>　　MOV DX,289H　　OUT DX,AL　　MOV CX,0FFFFH　　DELAY5:DEC CX　　CMPCX,00

94、　JNZ DELAY5　　MOV AL,20H;送20H　　MOV DX,289H　　OUT DX,AL　　MOV CX,0FFFFH　　DELAY6:DEC CX<p&

95、gt;　　CMPCX,00　　JNZ DELAY6　　MOV AL,40H;送40H　　MOV DX,289H　　OUT DX,AL　　MOV CX,0FFFFH

96、　　DELAY7:DEC CX　　CMPCX,00　　JNZ DELAY7　　MOV AL,80H;送80H　　MOV DX,289H<p

97、>　　OUT DX,Al　　MOV CX,0FFFFH　　DELAY8:DEC CX　　CMPCX,00　　JNZ DELAY8　　DEC BX;依次從A到D輸

98、入以上八個脈沖，可使其正轉　　CMPBX,00　　JNEWORK ;循環(huán)，達到連續(xù)正轉的效果　　MOVDX,288H　　INAL,DX;檢測A口第二位的開關狀態(tài)　　ANDAL,000000

99、10B　　CMP AL,00H;若開關閉合　　JZ T3 ;則跳到T3　　JMP S2;否則重新循環(huán)轉動　　T3:MOV DX,28AH　　MOV AL,10H;報警燈燈亮，報警器響起來，

100、系統(tǒng)停止工作　　OUT DX,AL　　MOVDX,288H　　INAL,DX;檢測A口第二位的開關狀態(tài)　　ANDAL,00000010B　　CMP AL,00H;若開

101、關閉合　　JZ T3 ;則跳到T3　　JMP S2;否則重新循環(huán)轉動　　S1 ENDP　　;B:----------------------------------------------------------

102、-----　　S2 PROC NEAR　　MOV DX,28AH　　MOV AL,00H　　OUT DX,AL　　MOV AL,02H;給第二個燈送低電平，使其亮

103、　　OUT DX,AL　　MOV BX,48　　WORK1:;依次反向輸入脈沖，使其反轉　　MOV AL,80H;送80H　　MOV DX,

104、289H　　OUT DX,AL　　MOV CX,0FFFFH　　DELAY11:DEC CX　　CMPCX,00　　JNZ DELAY11

105、;　　MOV AL,40H;送40H　　MOV DX,289H　　OUT DX,AL　　MOV CX,0FFFFH　　DELAY22:DEC CX　　CMPCX,00</b&

106、gt;　　JNZ DELAY22　　MOV AL,20H;送20H　　MOV DX,289H　　OUT DX,AL　　MOV CX,0FFFFH　　DELAY3

107、3:DEC CX　　CMPCX,00　　JNZ DELAY33　　MOV AL,10H;送10H　　MOV DX,289H　　OUT DX,AL　　M

108、OV CX,0FFFFH　　DELAY44:DEC CX　　CMPCX,00　　JNZ DELAY44　　MOV AL,08H;送08H　　MOV DX,289H<

109、;/p>　　OUT DX,AL　　MOV CX,0FFFFH　　DELAY55:DEC CX　　CMPCX,00　　JNZ DELAY55　　MOV

110、AL,04H;送04H　　MOV DX,289H　　OUT DX,AL　　MOV CX,0FFFFH　　DELAY66:DEC CX　　CMPCX,00<

111、/p>　　JNZ DELAY66　　MOV AL,02H;送02H　　MOV DX,289H　　OUT DX,AL　　MOV CX,0FFFFH　　DELAY77:DEC

112、CX　　CMPCX,00　　JNZ DELAY77　　MOV AL,01H;送01H　　MOV DX,289H　　OUT DX,Al<

113、p>　　MOV CX,0FFFFH　　DELAY88:DEC CX　　CMPCX,00　　JNZ DELAY88　　DEC BX<b&g

114、t;　　CMPBX,00　　JNZ WORK1;循環(huán)使其連續(xù)反轉　　MOVDX,288H　　INAL,DX;檢測A口第二位的開關狀態(tài)　　ANDAL,00000010B　　CMP AL

115、,00H;若開關閉合　　JZ T4 ;則跳到T4　　JMP S3;否則重新循環(huán)轉動　　T4:MOV DX,28AH　　MOV AL,10H;報警燈燈亮，報警器響起來，系統(tǒng)停止工作<b&g

116、t;　　OUT DX,AL　　MOVDX,288H　　INAL,DX;檢測A口第二位的開關狀態(tài)　　ANDAL,00000010B　　CMP AL,00H;若開關閉合　　JZ T4

117、 ;則跳到T4　　JMP S3;否則重新循環(huán)轉動　　S2 ENDP　　;C-----------------------------------------------------　　S3 PROC NEAR

118、　　MOV DX,28AH　　MOV AL,00H　　OUT DX,AL　　MOV AL,04H;給第三個燈送低電平，使其亮　　OUT DX,AL

119、　　MOV DX,290H　　MOV AL,00H　　UP:MOV CX,0FFFFH　　DELAY000:DEC CX　　CMPCX,00

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