《机电一体化》实验指导书-学生.doc

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1、机电一体化系统设计实验指导书周慧编撰湖南工程学院机电教研室2007.91《执行元件的驱动控制及接口》实验1.1实验目的1．掌握软件脉冲分配工作原理。2．设计简单的软件脉冲分配模拟验证电路。1.2实验原理在机电一体化系统中，最常用的执行元件是步进电动机。而步进电动机的运转控制是通过对电动机绕组分配通、断电来完成的，即使用一组脉冲序列来控制电动机绕组的通、断电。当改变脉冲序列的频率时，可以改变绕组通、断电的时间，即改变步进电动机的运转速度。CPU根据轨迹控制要求，产生控制脉冲并启动或终止执行元件的工作。利用开关模拟启/停控制功能；利用修改定时参数实现变

2、速功能；利用电平变换实现通、断电控制；通过改变通、断电顺序实现电动机旋转方向的控制。1.3实验设备与涉及的基本电路1．设备AEDK5196实验机；PC机。2．芯片及基本电路CPU（8031）；译码器（74LS138）；并行接口（8255、74LS273、74LS244）；驱动器（74LS240）。彩色灯电路；单色灯电路；定时器；开关电路；地址锁存电路；地址确认电路等。3．验证参考电路选择不同执行元件和控制元件，软件脉冲环行分配的验证电路有所不同。当不设开关控制环分演示时，可按图1-1所示模式设计验证显示电路。当设置开关控制时，可按图1-2所示模式设

3、计验证显示电路。无开关控制的模拟显示参考电路参见图1-3、1-4、1-5所示，有开关控制的模拟显示参考电路参见图1-6、1-7所示。1.4实验步骤1．设计脉冲环形分配模拟电路按三相、四相或五相步进电机的控制模式，根据指导教师分配的实验任务，在表1-1中选择模拟电路的配置方案，设计脉冲环形分配模拟电路。提示：设计模拟电路图时，可参考《单片机原理与接口》实验指导书提供的基本电路，绘制所需的模拟电路。2．设计脉冲环形分配程序按照单三拍、双三拍、单双混拍供电方式，设计一种脉冲环形分配程序。其中，包括控制方式（无开关、有开关、中断）程序段；延时程序段；数据处

4、理程序段；模拟演示程序段。3．录入并修改程序通过PC机输入已编写好的程序，并汇编作语法检查做适当修改，使其符合自己实验所涉及的控制要求。表1-1模拟电路配置方案一览表控制方案三相环分四相环分五相环分Ⅰ硬件延时1sPO口－彩色灯P1口－彩色灯8255PB－单色灯ⅡP3口－彩色灯PO口－彩色灯P3口－单色灯ⅢP1口－彩色灯PI口－开关P3口－单色灯P1口－开关PO－单色灯P1－开关Ⅳ软件延时1sPO口－彩色灯PI口－开关8255PC－彩色灯P3口－开关P3口－单色灯PI口－开关ⅤPO口－彩色灯P3口－开关P1口－彩色灯8255PC－开关8255PB－单

5、色灯8255PC－开关Ⅵ8255PA－彩色灯8255PB－开关8255PA－彩色灯PI－开关PO－单色灯8255PA－开关4．检查实验装置检查AEDK实验机的实际工作状态，打开机箱电源，按RESET键，检查数码管显示器显示状态是否正常。通过PO口、74LS240驱动器、单色或彩色灯，检查所使用导线是否导通。通过单色或彩色灯、导线连接开关，检查开关的开、合状态。5．观察软件环形分配结果按设计好模拟电路接线，随后合上AEDK实验机的电源，再将调试好的程序传至单片机，并全速运行该程序，观察运行情况，及时记录出现的问题。1.5实验要求与报告1．严格按操作步

6、骤的顺序操作，接线前，先测试连线的导通状态，然后断电连线。2．接线完成后，先自查两遍，再请实验指导老师检查一遍，方可通电。3．不允许随意通电，或拆装实验装置。4．记录实验调试过程中出现的问题，以及解决的方法。5．撰写实验报告：（1）实验目的、实验设备、实验原理；（2）环形分配模拟电路接线图；（3）环形分配控制程序流程框图；（4）环形分配控制程序清单；（5）简述实验中遇到的问题及解决方法；（6）实验结论及实验体会。1.6实验参考资料1．延时参数的计算（1）软件延时假设：AEDK实验机的晶体振荡频率为fOSC=11.0592MHz，需要延时0.2s，采

7、用双重计数循环来延时，则延时程序中的时间参数应按下列方法确定。MOVdirect1，#n1；2TLP1：MOVdirect2，#n2；2TLP2：NOP；1TNOP；1TDJNZdirect2，LP2；2TDJNZdirect1，LP1；2TRET；2T①估算延时程序的最大定时长度t=2T＋[2T＋(1T＋1T＋2T)n2＋2T]n1=4T[1＋(1＋n2)n1]当、n1=n2=256时，程序循环次数最多，定时时间最长。②相对精确计算延时参数∵t=4T[1＋(1＋n2)n1]=0.2（s）∴循环参数计算值参见表1-2.所示。表1-2循环参数取值一览

8、表n1256249245235230179.295n2178.996185.056187.077195.081199.34