《微机原理与接口技术》课程设计-步进电机转动控制的设计

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1、《微机原理与接口技术》课程设计项目：步进电机转动控制的设计院系：信息科学技术学院专业班级：姓名：学号：指导老师：时间:目录前言第一章步进电机的工作原理1.1步进电机的工作原理1.2步进电机的驱动原理第二章步进电机转动控制的要求与设计方案2.1步进电机的控制与要求2.2设计方案的确定第三章步进电机转动控制的的硬件电路3.1步进电机的硬件框图3.28255控制部分及开关控制3.3ULN2803部分的设计第四章步进电机转动控制的软件设计4.1主程序流程图4.2主程序及其注释第五章步进电机控制程序的调试5.1硬件调试5.2软件调试5.3调试过程第六章步进电机控制的拓展6.1拓展功能一6.2拓展功能

2、二第七章设计体会与小结附录附录一系统硬件原理图附录二参考文献前言微机原理与接口课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。步进电机转动控制具有设计简单应用广泛的特点，非常适合作为课程设计课题。步进电机转动控制是通过操作实现电机的加速减速正转与反转,广泛用于现实社会生活生产中，如高楼中的电梯，工厂中的机床。因此，研究步进电机转动控制，有着非常现实的意义。通过本次课程设计，我提高如何综合运用所学知识解决时间问题的能力，以及获得有关项目管理和团队合作等等众多方面的具体经验，增强对相关课程内容的理解和掌握能力，培养对整体课程知识

3、综合运用和融会贯通的能力。此次步进电机转动控制利用8255A芯片，以8088微处理器作为CPU，A口为输出，C口为输入来控制步进电机转动，拨动开关来调节速度。第一章步进电机的工作原理1.1步进电机的工作原理该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图：图1四相步进电机步进示意图开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源，SB、SA、S

4、D断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。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2.a、b、c所示：a.单四拍b.双四拍c.八拍图2

5、步进电机工作时序波形图1.2步进电机的驱动原理步进电动机是一种数字元件，易于数字电路接口，但一般数字电路的信号的能量远远不足以驱动步进电动机。因此，必须有一个与之匹配的驱动电路来驱动步进电动机。对步进电动机驱动一般有如下要求：(1)能够提供较快的电流上升和下降速度，使电流波形尽量接近矩形。(2)具有供截止期间释放电流流通的回路，以降低绕组两端的反电动势，加快电流衰减。(3)具有较高的功率及效率。步进电动机的驱动方式很多，如单极性驱动、双极性驱动、高低压驱动、斩波驱动、细分驱动、集成电路驱动等。第二章步进电机转动控制的要求与设计方案2.1步进电机的控制要求使用汇编语言外加K0-K7等一系列的

6、开关实现对步行电机转速与方向的控制（实现两个以上功能）：1.启动与停止控制：用户拨动某一指定键后可以实现电机的启动与停止的控制；2.方向的控制：用户将某一指定键拨向上可以实现电机的正转，拨向下实现电机的反转；3.速度的控制：用户将另一指定键拨向上可以实现电机的加速转动，拨向下实现电机的减速转动；4.综合控制：用户一起拨动上述的按键后可以实现电机的加速正转，减速反转等操作；5.扩展功能：自主创新，综合运用微机原理与接口技术的知识扩展2个功能。2.2设计方案的确定选用TN8886实验箱与微机，通过在实验箱构造硬件电路，主要是利用8255A芯片单元模块、步进电机单元模块。通过微机编程与下载到实

7、验箱上。实现软硬结合控制步进电机的转动。第三章步进电机转动控制的硬件电路3.1步进电机的硬件框图1、按图3连接线路，用8255输出脉冲序列，开关K0～K6控制步进电机转速，K7控制步进电机转向。2、PA0～PA3接电机的驱动端；PC0～PC7接K0～K7。3、编写程序实现步进电机的顺时针旋转控制。当K0~K6中任一开关为“1”（向上拨）时步进电机启动，全部为“0”时步进电机停止，其中K0为“1”时速度最慢，K6为“1”时