步进电机控制系统设计.doc

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计算机控制技术
课程设计报告
设计题目： 步进电机控制系统设计

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目录
HYPERLINK \l "_Toc295636321" 1 系统概述 0
HYPERLINK \l "_Toc295636322" 2 系统硬件设计 0
HYPERLINK \l "_Toc295636323" 系统硬件原理图 0
HYPERLINK \l "_Toc295636324" 各硬件单元功能说明及I/O口、功能键分配 0
HYPERLINK \l "_Toc295636325" 硬件连接图 1
HYPERLINK \l "_Toc295636326" 3 系统软件设计 2
HYPERLINK \l "_Toc295636327" 工作方式下的控制模型 2
HYPERLINK \l "_Toc295636328" 流程图 4
HYPERLINK \l "_Toc295636329" 4 结束语 5
I
计算机控制技术课程设计
1 系统概述
步进电动机是一种将电脉冲信号转换相应的角位移的特种电动机。是工业过程控制及仪表中的主要控制元件之一。步进电动机具有快速起动能力，而且精度高，在数字控制系统中可以直接接受来自计算机的数字信号，不需要进行数/模转换，所以步进电动机在定位场合得到了广泛应用。
本次课程设计通过键盘控制四相电动机的起动，单四拍、双四拍、四相八拍三种
工作方式及正反转的选择。并通过七段数码管显示剩余工作步数。从而达到手动控制与直观显示的结合。
本系统应用芯片8255，LED显示单元，键盘模拟控制键，四相步进电动机及其驱动电路，接线较为简单。软件编程采用的是汇编语言，程序中包括主程序，显示子程序，延时子程序。
2 系统硬件设计
系统硬件原理图
系
统
总
线
数码管显示
芯片8255
驱动电路
步进电机
LED显示
图1 系统硬件原理图
各硬件单元功能说明及I/O口、功能键分配
（1） 8255芯片：8255作为整个系统的主控单元，与系统总线连接，接受外部控制信息，并通过设定的I/O口将控制信息输出到数码管显示单元，LED显示单元及驱动电路。系统设置8255工作方式0，A、B、C口均为输出，PA0—PA7与数码管相连显示剩余工作步数，PB0—PB3连接电动机的A、B、C、D四相控制电动机的运转，PC0，PC1分别与LED0、LED1连接，PB4—PB7及PC3—PC7不用。
（2） 键盘模拟功能键：“0” 键控制起动，“1”键控制选择单四拍正转工作方式，“2”健控制选择单四拍反转工作方式，“3”键控制选择双四拍正转工作方式，“4”键控制选择双四拍反转工作方式，“5”键控制四相八拍正转工作方式，“6”键控制选择四相八拍反转工作方式，“7”键控制选择停止退出程序。
（3） 驱动电路:驱动步进电机。
I/O及功能键分配表如表1所示
表1 I/O及功能键分配表
I/O口及功能键
PA0—PA7
PB0—PB3
PC0
PC1
0键
1键
2键
分配
数码管控制接口
步进电机驱动接口
反转指示
正转指示
起动
单四拍正转
单四拍反转
I/O口及功能键
3键
4键
5键
6键
7键
--
--
分配
双四拍正转
双四拍反转
四相八拍正转
四相八拍反转
退出
--
--
硬件连接图
3 系统软件设计
工作方式下的控制模型
单四拍正转、单四拍反转、双四拍正转、双四拍反转、四相八拍正转及四相八拍反转六种工作方式下的控制模型分别如表2、3、4、5、6、7所示。
表2 单四拍正转控制数字模型
步序
D相
C相
B相
A相
字模
PB3
PB2
PB1
P