微机原理与接口技术-课程设计报告模板

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1、重庆邮电大学程设计报告纸《微机原理与接口技术》课程设计报告姓名:时翰学号:040210129同组实验者:仇健指导教师:张颖日期:2005.6-12-重庆邮电大学程设计报告纸步进电机控制系统设计一、实验目的1、利用PC机和实验箱设计并实现给定步进电机的控制。2、进一步掌握微机硬件和软件综合设计方法。二、实验内容1、基本要求(1)控制步进电机转动,要求转速1步/秒。(2)基于实验箱,设计并实现接口和驱动电路。(3)用汇编语言编制程序。2、提高要求(1)改善步进电机的控制性能,控制步进电机转/停;正转/反转;改变转速(至少3档);单步。(2)改善人机接口。三、总体设计1、82

2、53定时控制步进速度。2、8255输出控制脉冲,再经75452驱动电机。3、系统运行时,首先显示主菜单,选择子菜单(设置参数)或控制工作,或返回DOS。四、硬件设计因采用了PC机和PC总线接口应用平台,硬件电路相对简单,除利用了PC机本身资源外(如中断资源),还利用了平台上的8253计数/定时器、8255并行接口单元,再加上外围驱动电路,便构成可步进电机控制电路,硬件原理图如图1:图中75452元件是正与非驱动器,OC门输出,所以加上拉电阻;8253的作用是输出定时信号向CPU申请中断要求输出电机走步的控制信号。图1硬件原理图-12-重庆邮电大学程设计报告纸五、软件设计

3、本设计通过软件编程使8253输出定时信号申请中断,CPU发出命令由8255的下C口输出脉宽信号来控制步进电机的走步。电机的转动和停止则是通过8255的A0端子输出高低电平来继续或暂停8253的计数从而控制中断申请来实现的。8253的定时时间决定了电机转动的快慢。相对简单的硬件电路,使软件设计成为本设计课题的中心内容。1、设计思路控制系统分五个功能模块,分别是转速设置、转向设置、固定步数转动、连续转动、退出系统,在前四个功能块中都设置了ESC键来取消或暂停执行当前操作。程序中同时提供五个操作界面,一个主菜单和四个子菜单界面,进行可视控制。(1)转速设置根据赋给计数器的计数

4、初值,我们可以计算出步进电机各相脉宽信号的频率和电机转速,也可以反过来根据对电机转速要求,计算并调整计算初值。这里采用的是8253的0号计数器和方波产生方式,输入时钟为f=46875hz,设计数初值为n,要求转速为0.25转/秒,对四相步进电机而言即为5步/秒,则有:f/n=5n=f/5=46875/5=9375反过来,当计数器初值确定时,决定了电机的转速,如计数初值为0时,有电机转速为1步每秒(本设计中最慢速度);当计数初值为125时,电机转速为375步每秒(本设计中最快速度)。具体设置初值及转速见表2。表2步速转速按键计数初值10.05F14687530.15F21

5、562550.25F39375150.75F43125251.25F51875753.75F66251256.25F737537518.75F8125(2)转向设置在内存单元中设置一方向标志FLAG1,假设FLAG1为0时为顺时针转向,则当设置FLAG1不为0时即可使电机转逆时针转动。判断操作在中断子程序中进行。(3)连续转动设置在此功能模块中,通过让8255的A0口输出高电平到8253的GATE0使其0号计数器继续工作(平常时A0口为低电平使8253的0号计数器暂停计数),并开放中断进入循环等待中断状态,在等待状态中若有键盘的‘ESC’键按下,则认为暂停要求而关闭中断

6、和暂停8253计数回到主菜单。需要继续原转向原速度运行,再选择此功能模块即可。(4)固定步数转动设置通过键盘输入0到999的十进制值来设定转动步数。判断已转步数即中断次数是这样实现的,设置一内存单元FLAG0,中断时在中断子程序中求反,而在循环等待中断的程序中判断其有无变化,无变化继续循环,有变化则使计数寄存器CX减1后继续循环,当CX=0时退出等待中断状态,并关中断和暂停8253计数。在这个等待程序中也判断键盘有无ESC键按下,若有则认为暂停要求而退出。-12-重庆邮电大学程设计报告纸(6)中断子程序在中断子程序中,将值为11001100B的内存单元循环左移或右移一位

7、,通过8255的下C口输出低四位,控制步进电机的相序变化,从而使电机连续转动。左移或右移将使电机顺时针或逆时针转动,它由标志FLAG1来决定。(7)菜单界面设置利用DOS下的BIOS功能调用,设计出简单而易于操作的界面,详细设计特点请参考程序清单。1、程序流程图图3中断服务子程序框图图2主程序框图(1)主程序框图如图2(2)中断服务子程序框图如图3(3)速度设置自程序和方向设置单元程序的流程比较简单,如图4,5。图5方向设置子程序框图图4转速设置子程序框图-12-重庆邮电大学程设计报告纸(4)固定步数转动单元子程序框图如图6图6固定步数转

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