微机控制技术课程设计报告-步进电机控制系统设计

微机控制技术课程设计报告-步进电机控制系统设计内容摘要：

的非常的简单。 步进电机的特点 (1) 输出转角大小与输入脉冲数严格成比例，即来一个脉冲，转一个步距角，且在 时间上与输入脉冲同步。 (2) 电机转子转速随输入信号的脉冲频率而变化。 即控制脉冲频率，可控制电机转速。 (3) 借助控制线路，易于获得正反转、间歇运动等特殊功能。 即改变脉冲顺序，改变方向。 (4) 转子的转动惯量小，启动、停止时间短。 一般在信号输入几毫秒或几十毫秒后，即能使电机转动或达到同步转速。 信号切断后，电机立即停止转动。 (5) 输出转角精度高，无累积误差。 (6) 步进电机的工作状态对各种干扰因素不敏感。 步进电机控制系统设计 2 (7) 控制特性好。 (8) 步距值不受各种干扰因素的影响。 (9) 总位移量取决于总的脉冲数 步进电机换相、转向及加 /减速控制方案 (1) 控制换相顺序 通电换相这一过程称为脉冲分配。 四相步进电机的八拍工作方式，其各相通电顺序为 AABBBCCCDDDAA. ,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制 A,B,C，D 相的通断。 (2) 控制步进电机的转向 如果给定工作方式正序通电，步进电机正转，如 果按反序通电换相，则电机就反转。 (3) 控制步进电机的速度 如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。 两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。 调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。 步进电机工作方式 四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。 单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。 八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。 单四拍、双四拍与八拍工作 方式的电源通电时序与波形分别如图 、 b、 c 所示： a. 单四拍 b. 双四拍 c. 八拍 图 11 步进电机工作时序波形图 计算机控制技术课程设计报告 3 第 2章 系统硬件设计 设计思路 以 8088CPU 为基础设计计算机控制系统硬件电路，包括支持计算机 工作的外围电路（ EPROM、 RAM、键盘、显示、通信端口等）。 选用 8255 扩展 I/O 接口 ,选取 ULN2803芯片作为驱动单元，通过编程实现步进电机调速控制和正反转控制。 芯片 介绍 8088CPU 图 21 8088CPU 结构图 AH:累加器的高八位，可以参加算术或逻辑运算 BH：基址寄存器的高八位字节，可以参加算术或逻辑运算 CH：计数寄 存器的高八位，可以参加算术或逻辑运算 步进电机控制系统设计 4 DH：为数据寄存器的高八位，可以参加算术或逻辑运算 AL：累加的低八位，可以参加算术或逻辑运算。 BL：基址寄存器的低八位，可以参加算术或逻辑运算。 CL：计数寄存器的低八位，可以参加算术或逻辑运算。 DL：为数据寄存器的低八位，可以参加算术或逻辑运算。 SP：称为堆栈指针。 它用来指出当前堆栈的栈顶位置，在堆栈指令操作时。 由它给出入栈或出栈的数据在栈中的地址。 但是 SP 必与 SS（堆栈段寄存器） 相结合才能确定堆栈的物理地址。 堆栈是由高地址向低地址端扩展。 既 入栈时 SP 进行减操作。 随着入栈数据的增多，堆栈扩展， SP 值减。 BP：称为基址指针，它也用来对堆栈中的数据进行操作，但是它用来指向堆栈中的一个数据区 的基址，可以用它对堆栈中任意位置的数据进行操作。 然而它不具有 SP 始终指向堆栈栈顶的。 含义。 同样 BP 的使用也必须与 SS 相结合才能确定在堆栈中的实际物理地址。 DI：称为目的变址寄存器，有一般通用寄存器的特性它在数据串操作指令中通常用来存放目的数据串的守 首地址。 CS：为代码段寄存器，给出当前代码段的基址， CPU 执行指令是从 CS 段中取得的。 DS： 为数据段寄存器，给出当前数据段的首址，程序变量和数据存放在这个段中。 SS：为堆栈寄存器，给出当前堆栈段的基址，堆栈进行的操作在这个段中。 ES：附加段寄存器，给出了当前使用的附加段的基址，用来存放待处理的数据。 IP：指令指针寄存器，它用来存放待要取出指令的地址偏移量，它只有与 CS 寄存器相结合， 才能形成指向指令的真正物理地址。 指令队列：为一个四字节寄存器（ 8088）队列中同时最多可存放 4 个字节的指令，它是一个先进先出的栈。 总线控制电路：是用来控制 BIU 各部件的协同操作的。 计算机控制技术课程设计报告 5 图 22 8088 引脚图 A16～ Al9／ S3～ S6 地址 /状态复用引脚（输出、三态）。 当 8088 输出地址时，这 4 个引脚上送出地址的最高 4 位 A16～ A19。 当 8088 输出状态时，这 4 个引脚送出状态信号 S3～ S6，其中S6 始终为逻辑 0， S5 指示中断允许标志位 IF 的状态， S S3 的指示 CPU 当前正在使用的段寄存器。 A8～ A15 地址（输出、三态）。 CPU 访问存储器或 I/O 接口时，从这些引脚送出地址信号A8～ A15。 AD0～ AD7 地址 /数据复用引 脚（双向、三态）。 当 ALE=1 时，这些引脚上传输的是地址，而不是数据。 M/IO IO/存储器控制（输出、三态）。 低电平表示 CPU 当前访问的是存储器，高电平表示访问的是 I/O 接口。 WR 写控制（输出、三态）。 低电平表示 CPU 正在对存储器或 I/O 接口进行写操作。 DT/R 步进电机控制系统设计 6 数据传送方向控制（输出、三态）。 用于确定数据传送的方向。 高电平时表示 CPU向存储器或 I/O 接口发送数据；低电平表示 CPU 从存储器或 I/O 接口接收数据。 此信号常用于控制总线收发器的传送方向。 DEN 数据允许（输出、三态）。 低电平表 示数据总线上有有效数据。 它在每次访问内存或 I/O 接口以及在中断响应期间有效。 它常用作数据总线驱动器的片选信号。 ALE 地址锁存允许（输出、三态）。 高电平表示地址线上有有效地址。 它常作为锁存控制信号将 A0～ A19 锁存到地址锁存器。