步进电机自控制系统.doc

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1、步进电机自动控制系统设计内容设计用PC机对四相步进电机，方向，步数及自动化控制系统，并编写汇编程序实现相应轻能。设计要求（1）设计控制系统硬件电机。（2）由8255键盘控制电机的方向，走的步数,并由数码管显示相应的参数。（3）在命令执行结束后，由PC内部扬声器发出信号提示。设备与器材PC机一台，TPC－1实验台一个，并行接口8255一片，步进电机一个，LED数码管4个，74ls164按键11个，GAL芯片一个，74LS245一片。硬件方案硬件共分成5个模块：①译码驱动电路，②8255控制键盘模块③8

2、255LED显示模块，④步电机驱动模块，⑤步进电机模块a)译码驱动电路方案一　使用适当的门电路来实现不同地址的，用74LS245做数据驱动，缺点：由于只使用门电路，电路连线非常复杂方案二　使用76LS138和适当门电路实现译码，相对于方案一电路复杂度有一定的改观，在TPC实验箱上使用这种译码方案方案三　使用可编程逻辑器件GAL16V8实现译码功能，用GAL优点：成本低，电路连线少。本设计选择这个方案来实现译码功能。a)键盘模块方案一　用8255　12个口直接接按键，此方法成本高，不使用行列法，浪费端

3、口，如用行列法只用7个端口。方案二　使用2个74LS273或74LS373控制键盘，其中一个控制行，273反向从键盘中读数据，另一个控制列选，273正向向键盘发数据。方案三使用7281芯片同时控制键盘和数码，7281通过串行口和总线通信，端口使用少，且操作方便。方案四PC0~4，PB0~4分别控制16个按键。由于本模块技术已经成熟，在应用中广泛使用，所以本设计选择此方案来实现。c)LED数码管显示模块方案一　74LS138一片，ULN2803A一片和74HC573一片，来实现显示，74LS138译码

4、送UNL2083A通过UNL2083A控制位，通过74HC573控制数据，本方案，成本较高，要单片机中有使用比较多。方案二　使用一片8255A控制两个74HC573和一个正相驱动器74LS07和一个反相驱动器74LS06分别控制4个LED位选和编码数据传输。此方案用到了8255A由于模块②中用到的8255A3个口都以使用，再用一个8255A成本比较高。方案三　通过一个片信号，两个74HC373和一个正相驱动器74LS06和一个反相驱动器74LS07分别控制3个LED位选和编码数据传输。此方案成本低，

5、但是软件实现的点复杂。　　方案四　使用4个74HC373和控制4个LED编码数据，用8255A　PC高位和总线片选信号控制数据输入位选，由于是静态显示，一般用于1个或2个数码管的显示。方案五　使用4个74LS164，通过串行移位来实现LED显示。成本不高，使用端口少，可以直接通过8255PC7和PB7口，一个做为移位控制，一个送数据。本设计使用此方案d)步进电机驱动模块方案一　使用4N25光电耦合，隔离步进电机和控制电路的电源，保护电源。使用达林顿管做为驱动。方案二　使用TIP521光电耦合，隔离步

6、进电机和控制电路的电源，并使用三极管9013进行驱动。这里用此方案。e)步进电机模块方案一　方案二　实现判断键按下的先后。本设计使用此方案㈠硬件方案论证1译码驱动电路译码驱动电路如图001所示，有一片GAL16V8芯片和一片74F245芯片组成。其中GAL16V8用于译码，在其内部烧入软件，如图把A2~A9接入并译码成/y0、，/y0做为片选信号地，细详地址编码如下表　二进制地址　十六进制地址　　/y0(8255)　　　10　0000　00××　　　200~203　　74F245芯片用于驱动，由于总

7、线数据信号和各芯片数信号弱，驱动能力差，所以必须在8根总线数据线和各芯片数据线之间加一个双向驱动器74F245。74F245芯片用于总线和外扩芯片间数据交换时74F245芯片有效，/G为低电平有效，/G连接GAL，/gg端口通过A5A6A7A8A9，IOW,IOR，AEN来控制，当符合/GG=A9*/A8*/A7*/A6*/A5*/IOR*/AEN+A9*/A8*/A7*/A6*/A5*/IOW*/AEN这一公式，那么19端口输出为低，74F245允许数据并加强信号。IOR、IOW也通过GAL16V

8、8进行信号驱动加强。　译码驱动电路如下：2、8255控制键盘模块8255控制键盘，在技术上的已经非常成熟，在这里设计为行列描法对键盘进行控制。其中PC0、PC1、PC2、PC3控制行选，PC4、PC5、PC6控制列选。当列选中一列发出0信号时，三行读数据，如有键按下，相应行的电压为0V，即读数为“0”。反之，无按下那么三位读都为“1”。键盘编码从第一行到第三行为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F3、8255LED显示模块　　如图所示,下图为