步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計

1、<p>　　計算機(jī)控制技術(shù) 課程設(shè)計 </p><p>　　設(shè)計名稱 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) </p><p>　　專業(yè)班級 自動化09-02班 </p><p>　　步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　摘 要

2、 </p><p>　　本次課程設(shè)計采用TDN-AC/ACS計算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱中的35BYJ46型四相八拍步進(jìn)電機(jī)為對象，以8088CPU為基礎(chǔ)設(shè)計計算機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路即以8088為核心的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，編寫步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)60度反轉(zhuǎn)30度速度可調(diào)控制程序，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的變速運(yùn)轉(zhuǎn)以及正反向運(yùn)轉(zhuǎn)的功能。

3、 </p><p>　　關(guān)鍵詞：8088CPU；步進(jìn)電機(jī)；變速；正反向； </p><p>　　Design Of Control System of Stepping Motor </p><p>　　Abstract

4、 The curriculum design using TDN-AC / ACS computer control technique experimental box type 35BYJ46 four phase eight beat stepper motor as the object, on the basis of 8088CPU computer control system

5、 hardware circuit design in 8088 as the core of 60 the stepper motor 30 control system, preparation of stepper motor control program, so as to realize the stepper motor variable speed operation and running reversely.

6、 </p><p>　　Key Words：8088CPU；Stepping motor；Variable speed; Positive and negative; </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I<

7、;/b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第1章8088CPU1</p><p>　　1.1 8088CPU結(jié)構(gòu)圖1</p><p>　　1.2 8088CPU內(nèi)部具體介紹2</p><p>　　1.3 具體應(yīng)用2</p><p>　　第2章

8、82553</p><p>　　2.1 8255芯片3</p><p>　　2.2 8255初始化3</p><p>　　2.3 具體應(yīng)用4</p><p>　　第3章驅(qū)動單元ULN28035</p><p><b>　　3.1 原理圖5</b></p><p&

9、gt;　　第4章35BY46型四相八拍步進(jìn)電機(jī)6</p><p>　　4.1 步進(jìn)電機(jī)原理6</p><p>　　4.2 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速6</p><p>　　第5章總 結(jié)7</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)8</b></p><p>　　附錄A 程序清單9</

10、p><p>　　附錄B 系統(tǒng)方框圖11</p><p>　　附錄C 電路原理圖12</p><p><b>　　8088CPU</b></p><p>　　8088CPU結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　8088CPU內(nèi)部具體介紹</p><p>　　AH: 累加器的高八位，可以

11、參加算術(shù)或邏輯運(yùn)算 </p><p>　　BH：基址寄存器的高八位字節(jié)，可以參加算術(shù)或邏輯運(yùn)算 </p><p>　　CH：計數(shù)寄存器的高八位，可以參加算術(shù)或邏輯運(yùn)算 </p><p>　　DH：為數(shù)

12、據(jù)寄存器的高八位，可以參加算術(shù)或邏輯運(yùn)算 </p><p>　　AL：累加的低八位，可以參加算術(shù)或邏輯運(yùn)算。 </p><p>　　BL：基址寄存器的低八位，可以參加算術(shù)或邏輯運(yùn)算。 </p><p>

13、;　　CL：計數(shù)寄存器的低八位，可以參加算術(shù)或邏輯運(yùn)算。 </p><p>　　DL：為數(shù)據(jù)寄存器的低八位，可以參加算術(shù)或邏輯運(yùn)算。 </p><p>　　SP：稱為堆棧指針。用來指出當(dāng)前堆棧的棧頂位置，在堆棧指令操作時，由它給出 入棧或出棧的數(shù)據(jù)在棧中的地址，但SP必與SS（堆棧段寄

14、存器）相結(jié)合才能確定堆棧 的物理地址。堆棧是由高地址向低地址端擴(kuò)展，即入棧時SP進(jìn)行減操作，隨著入棧數(shù)據(jù)的增多，堆棧擴(kuò)展，SP值減。 </p><p>　　BP：稱為基址指針，用來對堆棧中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，它用來指向堆棧中的一個數(shù)據(jù)區(qū)的基址，可用于對堆棧中任意位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。然而它不具有SP始終指向堆棧棧頂?shù)暮x，

15、同樣BP的使用也必須與SS相結(jié)合才能確定在堆棧中的實(shí)際物理地址。 </p><p>　　DI：稱為目的變址寄存器，有一般通用寄存器的特性它在數(shù)據(jù)串操作指令中通常用來存放目的數(shù)據(jù)串的首地址。 </p><p>　　CS：為代碼段寄存器，給出當(dāng)前代碼段的基址，CPU執(zhí)行指令是從CS段中取得的。<

16、;/p><p>　　DS：為數(shù)據(jù)段寄存器，給出當(dāng)前數(shù)據(jù)段的首址，程序變量和數(shù)據(jù)存放在這個段中。</p><p>　　SS：為堆棧寄存器，給出當(dāng)前堆棧段的基址，堆棧進(jìn)行的操作在這個段中。 </p><p>　　ES：附加段寄存器，給出了當(dāng)前使用的附加段的基址，用來存放待處理的數(shù)據(jù)。 </p><p>　　IP：指令指針寄存器，它用來存放待

17、要取出指令的地址偏移量，只有與CS寄存器相結(jié)合，才能形成指向指令的真正物理地址。 </p><p>　　指令隊列：為一個四字節(jié)寄存器（8088）隊列中同時最多可存放4個字節(jié)的指令，是一個先進(jìn)先出的棧。 </p><p&g

18、t;　　總線控制電路：用來控制BIU各部件的協(xié)同操作。 </p><p>　　具體應(yīng)用 </p><p>　　本次課設(shè)8088CPU的地址為63H，即01100011B，A0，A1，A5，A6為置位狀態(tài)。</p><p>

19、<b>　　8255</b></p><p>　　2.1 8255芯片 </p><p>　　8255是一個40引腳的雙列直插式芯片, 圖1為8255的引腳圖。8255與CPU的連接方式是多種多樣的，本節(jié)以AT89C52與8255的連接為例說明8255與CPU的連接方法，同時也

20、介紹8255各芯片引腳的功能與作用。 </p><p>　　2.2 8255初始化</p><p>　　8255工作方式選擇字共8位，如圖所示，存放在8255控制寄存器中。最高位D7為標(biāo)志位，D7=1表示控制寄存器中存放的是工作方式選擇字，D7 = 0表示控制寄存器中存放的是C口置位/復(fù)位控制字。

21、 </p><p>　　D3～D6用于A組的控制，D6D5 = 00表示A組工作于基本I/O方式0，D6D5 = 01表示A組工作于應(yīng)答I/O方式1，D6D5 = 1x表示A組工作于雙向應(yīng)答I/O方式2（x取0或1）。D4 = 1表示A口工作于輸入方式，D4 = 0表示A口工作于輸出方式，D3 = 1表示上C口工作于輸入方式，D3 = 0表示上C口工作于輸出

22、方式。 </p><p>　　D0～D2用于B組的控制，D2 = 0表示B組工作于基本I/O方式0，D2 = 1表示B組工作于應(yīng)答I/O方式1。D1 = 1表示B口工作于輸入方式，D1 = 0表示B口工作于輸出方式，D0 = 1表示下C口工作于輸入方式，D0 = 0表示下C口工作于輸出方式。工作方式字應(yīng)輸入控制寄存器。

23、 </p><p>　　所謂8255初始化，就是要根據(jù)工作要求確定8255工作方式選擇字，并輸入8255控制寄存器。 </p><p>　　2.3 具體應(yīng)用

24、 </p><p>　　初始化8255B口為輸出，控制字為90H，即10010000B。 </p><p>　　驅(qū)動單元ULN2803</p><p><b>　　3.1 原理圖</b></p><p>　　ULN2803，采用AP=DIP16,AFW=SOL

25、16封裝方式。 </p><p>　　八路NPN達(dá)林頓連接晶體管陣系列特別適用于低邏輯電平數(shù)字電路（諸如TTL, CMOS或PMOS/NMOS）和較高的電流/電壓要求之間的接口，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)，工業(yè)用和消費(fèi)類產(chǎn)品中的燈、繼電器、打印錘或其它類似負(fù)載中。所有器件具有集電極開路輸出和續(xù)流箱位二極管，用于抑制躍變。ULN2803的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)TTL系列兼容，而ULN2804 最適于6至15伏高電平CMOS或PMOS。

26、 </p><p>　　35BY46型四相八拍步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　4.1 步進(jìn)電機(jī)原理</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。四相步進(jìn)電機(jī)定子上有四組相對的磁極，每對磁極纏有同一繞組，形成一相。定子和轉(zhuǎn)子上分布著大小、間距相同的多個小齒。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)某一相通電形成磁場后，在電磁力的作用下，

27、轉(zhuǎn)子被強(qiáng)行推動到最大磁導(dǎo)率（或最小磁阻）的位置。 </p><p>　　4.2 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速 </p><p>　　四相八拍運(yùn)行方式下步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速計算：

28、 </p><p>　　1、拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，四相八拍運(yùn)行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. </p><p>　　2、步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運(yùn)行拍數(shù)），八拍運(yùn)行時步距角為θ=360度/（12*

29、8）=3.75度，電機(jī)轉(zhuǎn)動一圈轉(zhuǎn)了96步。 </p><p>　　3.本次課程設(shè)計中，采用的控制是正傳60度，反轉(zhuǎn)30度。速度的調(diào)整是使用DELAY子程序中的CX 0100H 0200H的值變化改變的。

30、 </p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　這次課設(shè)我學(xué)習(xí)了怎樣系統(tǒng)地設(shè)計一個軟硬件控制系統(tǒng)，加深了對8088、驅(qū)動模塊、步進(jìn)電機(jī)等模塊工作方式的理解運(yùn)用，也強(qiáng)化了軟件編寫能力，受益匪淺。在編寫程序的過程中，我們小組先理清了四相八拍步進(jìn)電機(jī)與口地址的對應(yīng)關(guān)系，確定了正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的地址順序，剛

31、開始決定用同一個地址表的INC，命令控制正反轉(zhuǎn)，但發(fā)現(xiàn)有錯誤，于是改成用兩個地址查詢表尋址，但還是有錯誤出現(xiàn)，經(jīng)過我們的仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)是循環(huán)語句上考慮不周，出現(xiàn)了問題，修改之后電機(jī)終于能夠按照指定的方向速度進(jìn)行工作了。軟件實(shí)現(xiàn)了，老師又提出了關(guān)于硬件的問題，才發(fā)現(xiàn)之前忽略了硬件的具體研究，只是簡單地連了下線，于是上網(wǎng)搜，與同學(xué)討論，終于把硬件各部件的工作關(guān)系原理基本上弄清了，這次課設(shè)我學(xué)到了很多，更多的是對待小小元件、小實(shí)驗(yàn)的認(rèn)真負(fù)責(zé)的

32、態(tài)度，非常感謝老師的耐心解答與啟發(fā)，希望以后能夠多進(jìn)行這樣的實(shí)驗(yàn)。 </p><p>　　參 考 文 獻(xiàn) </p><p>　　[1] 潘新民，王艷芳。 微型計算機(jī)控制技術(shù). 高等教育出版社, 2007年7月. </p><p>　　[2] 太原理

33、工大學(xué)信息工程學(xué)院自動化實(shí)驗(yàn)室. 計算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書. </p><p><b>　　附錄A 程序清單</b></p><p>　　STACK SEGMENT STACK </p><p

34、>　　DW 256 DUP(?) </p><p>　　STACK ENDS </p><p>　　DATA SEGMENT

35、 </p><p>　　TABLE DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H ; ；正傳控制字 </p><p>　　TABLE1 DB 01H,09H,08H,0CH,0

36、4H,06H,02H,03H ；反轉(zhuǎn)控制字 </p><p>　　DATA ENDS </p><p>　　CODE SEGMENT

37、 </p><p>　　ASSUME CS:CODE,DS:DATA </p><p>　　START: MOV AX,DATA

38、 </p><p>　　MOV DS,AX </p><p>　　MAIN: MOV AL,90H ；主程序 </

39、p><p>　　OUT 63H,AL ；設(shè)置輸出接口 </p><p>　　A0: MOVCX,000CH </p><p>　　A1:

40、 MOV BX,OFFSET TABLE </p><p>　　PUSH CX </p><p>　　MOV CX,0001H ；反轉(zhuǎn)1周

41、 </p><p>　　A2: MOV AL,[BX] </p><p>　　OUT61H,AL

42、 </p><p>　　CALLDALLY ；調(diào)用延時程序 </p><p>　　INCBX </p>&l

43、t;p>　　LOOPA2 </p><p>　　POPCX </p><p>　　LOOPA1

44、 </p><p>　　MOV CX,0002H ；正傳2周 </p><p>　　A4:MOV BX,OFFSET TABLE1

45、 </p><p>　　PUSH CX </p><p>　　MOV CX,0008H </p><p>　　A5:

46、MOVAL,[BX] </p><p>　　OUT61H,AL </p><p>　　CALLDALLY ；調(diào)用延時程序

47、 </p><p>　　INCBX </p><p>　　LOOPA5 </p>&

48、lt;p>　　POPCX </p><p>　　LOOPA4 </p><p>　　JMP A0

49、 </p><p>　　DALLY:PUSHCX ；延時子程序 </p><p>　　MOV CX,0100H ；速度調(diào)節(jié)

50、 </p><p>　　A3:PUSHAX </p><p>　　POPAX </p><p>　　LOOPA3

51、 </p><p>　　POPCX </p><p>　　RET

52、 </p><p>　　CODE ENDS </p><p>　　END START <