微型计算机控制技术课程设计--步进电机控制系统 

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1、微型计算机控制技术课程设计设计题目：步进电机控制系统班级：电升本1103姓名：何世宁学号：29小型步进电机控制系统一、课程设计目的课程设计是本科教学全过程中的重要环节。《微机应用系统设计与综合实验(实践)》课程设计主要培养我们自动化专业学生，运用所学知识解决计算机应用领域内实际问题能力，进一步提高学生运用计算机编程语言综合编程能力、程序调试技能和微机系统接口综合应用及电路设计能力。1、学习在PC系统中扩展简单的I／O接口的方法。2、熟练掌握和运用汇编和C语言编写程序控制8255各口的输入输出，并正确带动数码管及步进电机；能熟

2、练运用汇编和C语言实现8254的定时功能，以确保8255输出的脉冲频率稳定。3、熟练掌握ISA总线配置方式下硬件实验的调试,并能独立的排除故障,以确保实验的顺利进行。4、.巩固和加深课堂所学知识；5、学习掌握一般的软硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力；6、通过步进电机控制系统设计与制作，深入了解与掌握步进电机的运行方式、方向、速度、启/停的控制。二、设计的题目名称及要求设计题目：小型步进电机控制系统设计。设计要求：（1）分别用C语言和汇编语言编程完成硬件接口功能设计；（2）基于80x86微机接口硬件电路设计调试；（3）控制

3、功能要求：小键盘给定分段速度，数码管显示当前步进电机启动与停止、方向、速度信息；（4）具有本地与远程（串行方式下）功能。三、实验设备PC机一台（装有TDPIT软件）、唐都AEDK8688ET实验箱。使用硬件：8086PC，8255芯片，键盘数码管，步进电机驱动电路，步进电机。系统设计：键盘采用实验板提供的4*4键盘，使用4个数码管实时显示系统当前状态。四、设计的思想和实施方案4.1.2步进电机的工作原理步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉

4、冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。步进电机动态指标及术语：1、步距角精度：步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。2、失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。称之为失步。3、失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由

5、失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。4、电机正反转控制：当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA或()时为正转，通电时序为DA-CA-BC-AB或()时为反转。驱动控制系统组成:使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如下：脉冲信号的产生:脉冲信号一般由单片机或CPU产生，一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右，电机转速越高，占空比则越大。下图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

6、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、sd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

7、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.步进电机工作时序波形图4.1.28255A的功能简介　Intel8086/8088系列的可编程外设接口电路（ProgrammablePeripheralInterface)简称PPI，型号为8255（改进型为8255A及8

8、255A-5），具有24条输入/输出引脚、可编程的通用并行输入/输出接口电路。它是一片使用单一+5V电源的40脚双列直插式大规模集成电路。8255A的通用性强，使用灵活，通过它CPU可直接与外设相连接。　　8255A在使用前要写入一个方式控制字，选择A、B、C三个端口各自的工作方式，共有三