微机原理与接口技术-课程设计报告模板.doc

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1、《微机原理与接口技术》课程设计报告姓名：时翰学号：同组实验者：仇健指导教师：张颖日期：2005.6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、8253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

2、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硬件原理图五、软件设计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8

3、255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

4、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10.05F14687530.15F21562550.25F39375150.75F43125251.25F51875753.75F66251256.25F737537518.75F8125（2）转向设置在内存单元中设

5、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

6、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。（6）中断子程序在中断子程序中，将值为B的内存单元循环左移或右移一位，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。2、程序流程图

7、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（4）固定步数转动单元子程序框图如图6图6固定步数转动单元子程序框图图7连续转动单元子程序框图（5）连续转动单元子程序框图如图7（6）8253和8255初始化子程序、菜单显示子程序请参考程序清单。六、心得体会《微机原理与应用》课程是一门应