微机原理课程基于80x86的步进电机控制系统

微机原理课程基于80x86的步进电机控制系统

《微机原理与接口技术》

课程设计

姓名：厉小洋

学号：0945533117

班级：09电气1班

专业：电气工程及其自动化

学院：电气与信息工程学院

江苏科技大学张家港校区

2012年9月

目录

一理论部分 (2)

1课题要求与内容 (2)

2 系统方案设计 (3)

3 系统硬件的设计 (4)

4 系统软件设计 (5)

二实践部分 (6)

1 系统硬件原理简介 (6)

2 系统硬件调试中出现的问题及解决措施 (10)

3 系统软件 (11)

3.1 软件设计 (11)

3.2软件调试中出现的问题及解决措施 (14)

三附录 (15)

题目：《基于80x86的步进电机控制系统》第一章、理论部分

一微机原理课程设计课题要求与内容

内容要求：

（1）使用8255A控制步进电机的运转。

（2）使用数码管LED显示速度的大小。

（3）使用8253定时器调节速度的大小。

（4）使用4个独立按键控制步进电机，即“正传”、“反转”、“停止”、“调速”。（5）使用8259A产生中断控制按键；

（6）使用DAC0832显示速度的波形。

拓展功能：

（1）按键部分可以增加“加速”、“减速”等功能；

（2）考虑可以加蜂鸣器来区分“正转”和“反转”；

（3）其他可以有自己特色的功能均可。

二系统方案设计

在课程要求的前提下，步进电机为四相八拍步进电机，这样可以用8255的一个端口控制电机的驱动，LED显示为十六位

图1系统流程图

在8255中可用两个端口控制，按键单元可与电机共用一个八位端口，由8254产生可编程脉冲，进入8259产生中断，反馈给80x86，控制8255。

再执行到步进电机及其LED显示上，一个脉冲步进电机一拍。由按键读入系统状态。

具体的系统设计如图1为系统概况流程图

三系统硬件设计

在硬件设计中，主要是通过步进电机模块、8255模块、LED模块、8254模块。

在8255芯片上用A，B口控制数码管的显示（A为位选B为段选）,C口的高四位为四个按键单元，低四位作为输出，控制步进电机。

片选CS接IOY2。在8259和8254上，采用一个脉冲一拍的方式。给8254一个1.8432MHZ在CLK2，OUT2输出给CLK0，由OUT0给8259的INT，输出一个脉冲，经由IR0给80x86的中断口INTR。如图2为硬件连接图，如下硬件连接：8254,8255,8259的CS分别接在IOY2，IOY0，IOY1

8255芯片连接：8255的A，B控制LED，A口接位选，B口接段选，将C 口分为两段，高四位读取按键，低四位控制步进电机，按键分为四个如下表1所示

图2硬件连接图

四系统软件设计

图3软件系统工作流程图

过8255读取按键的信号，来控制步进电机的开关，正转，反转，速度的大小。通过8254计数器工作在方式0的状态下来控制每拍运行的时间，步进电机速度不同，赋给8254的初始值不同，同时8255的PA,PB口向LED接口输出信号，LED数码管显示步进电机每分钟的转速。8254计数器每次运行结束，向8259发出一个高电平，8259IR0接口检测到高电平信号，即进入中断服务程序，在中断服务程序里，执行对下一拍给步进电机信号的赋值。在每次循环中，执行键盘按键检测程序，如有按键，退出程序，否则，反复循环。如图3为软件系统的工作流程图

第二章实践部分

一系统硬件原理简介

1.1步进电机的简介及其工作原理

步进电机的驱动原理是通过它每相线圈的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转，驱动电路由脉冲来控制，所以调节脉冲的频率便可改变步进电机的转速，微控制器最适合控制步进电机。另外，由于电机的转动惯量的存在，其转动速度还受驱动功率的影响，当脉冲的频率大于某一值时，电机便不再转动。本次课程设计中电机共有四个相位（A,B,C,D），按转动步骤可分单4拍

（A->B->C->D->A）,双4拍（AB->BC->CD->DA->AB）和单双8拍

（A->AB->B->BC->C->CD->D->DA->A）.

此模块的主要功能是通过接收8255的C口输入信号来控制步进电机的转动，A,B,C,D分别代表不同的四个相位，分别接入到PC0,PC1,PC2和PC3实现转动控制

表 2

如上述表2所示，通过编程对8255的输出进行控制，使输出按照相序表给驱动电路供电，则步进电机的输入也和相序表一致，这样步进电机就可以正向转动，反之，则反向转动。

1.2实验所用芯片的介绍及其控制方式

1.2.1 8254的简介

8254是Intel公司生产的课可编程定时器，8254芯片主要由四部分组成：1 数据总线缓冲器

数据总线缓冲器是一个三态、双向8位寄存器主要作用是与CPU进行数据交换，8位数据线D7～D0与CPU的系统数据总线连接，构成CPU和8254之间信息传送的通道，CPU通过数据总线缓冲器向8254写入控制命令、计数初始值或读取计数值。

2 读写逻辑

读写逻辑是芯片的控制部分，编程人员通过控制信号的选择来选择芯片的工作方式。读/写控制逻辑用来接收CPU系统总线的读、写控制信号和端口选择信号，用于控制8254内部寄存器的读/写操作。

3 控制字寄存器

控制寄存器是一个只能写不能读的8位寄存器，系统通过指令将控制字写入控制寄存器，设定8254的不同工作方式。

4 计数器

8254内部有三个结构完全相同而又相互独立的16位减“1”计数器，每个计数器有六种工作方式，各自可按照编程设定的方式工作。

1）.有3个独立的16位计数器

2）.每个计数器可按十进制或二进制计数