微机原理课设 步进电机设计.doc

学号：10063115

南昌航空大学

题目步进电机

学院飞行器工程学院

专业飞行器制造工程

班级100631

姓名周炎

2013 年 1 月15 日

学生姓名：周炎专业班级： 100631

工作单位：飞行器工程学院

题目:步进电机

初始条件：

用汇编语言设计一个步进电机的控制，在Proteus仿真环境下完成，功能上实现步进电机的基本功能。

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1. 通过键盘控制步进电机的启动和停止，正转和反转；

2. 编制完整的程序并调试；

3．撰写符合学校要求的课程设计说明书，内容包括：摘要、目录、正文、参考文献、附录（程序清单）。正文部分包括：设计任务及要求、方案比较及论证、软件设计说明（软件思想，流程，源程序设计及说明等）、程序调试说明和结果分析、课程设计收获及心得体会。

摘要

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。其种类比较多，分为机电式、磁电式及直线式三种基本类型。磁电式步进电动机主要有永磁式、反应式和永磁感应子式3种形式。它主要用于数字控制系统中，精度高，且运行可靠。步进电动机目前已广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表等之中，另外在工业自动化生产线、印刷设备等中亦有应用。因此可知，步进电机在现代控制领域中起着非常重要的作用。

本次设计中，要求使用8086CPU作为主控制器，通过与外部接口芯片的配合工作，以实现控制步进电机的启动、停止、正转、反转等功能。设计要求为，通过编写正确的汇编程序，并使用仿真软件PROTEUS进行该控制系统的仿真。

关键字：步进电机控制 PROTEUS 仿真汇编程序

步进电机

1设计基础分析

1.1 步进电机

步进电机（stepping motor ）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。

它主要用于数字控制系统中，精度高，运行可靠。如采用位置检测和速度反馈，亦可实现闭环控制。步进电动机已广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表等之中，另外在工业自动化生产线、印刷设备等中亦有应用。因此可知，步进电机在现代控制领域中起着非常重要的作用。

步进电动机分为机电式、磁电式及直线式三种基本类型。磁电式步进电动机主要有永磁式、反应式和永磁感应子式3种形式。永磁感应子式步进电动机又称混合式步进电动机。是永磁式步进电动机和反应式步进电动机两者的结合，并兼有两者的优点。

这里着重介绍永磁感应子式步进电动机。

感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。（必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此。例如：四相，八相运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式.小功率电机一般直接接为

二相，而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联或并联使用。感应子式步进电机以相数可分为：二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。

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。不同的场合采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。

1.2 8086CPU

Intel 8086是一个由Intel于1978年所设计的16位微处理器芯片，是x86架构的鼻祖。Intel 8086拥有四个16位的通用寄存器，也能够当作八个8位寄存器来存取，以及四个16位索引寄存器(包含了堆栈指标)。资料寄存器通常由指令隐含地使用，针对暂存值需要复杂的寄存器配置。它提供64K 8 位元的输出输入(或32K 16 位元)，以及固定的向量中断。大部分的指令只能够存取一个内存位址，所以其中一个操作数必须是一个寄存器。运算结果会储存在操作数中的一个。

Intel 8086有四个内存区段(segment) 寄存器，可以从索引寄存器来设定。区段寄存器可以让 CPU 利用特殊的方式存取1 MB内存。8086 把段地址左移 4 位然后把它加上偏移地址。大部分的人都认为这是一个很不好的设计，因为这样的结果是会让各分段有重叠。尽管这样对组合语言而言大部分被接受(也甚至有用)，可以完全地控制分段，使在编程中使用指针 (如C 编程语言) 变得困难。它导致指针的高效率表示变得困难，且有可能产生两个指向同一个地方的指针拥有不同的地址。更坏的是，这种方式产生要让内存扩充到大于 1 MB 的困难。而 8086 的寻址方式改变让内存扩充较有效率。8086处理器的时钟频率介于4.77MHz(在原先的IBM PC)和10 MHz之间。 8086 没有包含浮点指令部分（FPU），但是可以通过外接数学辅助处理器来增强浮点计算能力。

1.3 设计方案

本次课程设计中，按要求，我们采用8086CPU作为主控制器，加上其对应的接口芯片并连接电路，通过电机驱动器驱动步进电机运行并在仿真软件proteus中进行仿真实验。

参考文献

［１］周佩玲，彭虎，傅忠谦编著.微机原理与接口技术.电子工业出版社，2005

［２］艾德才等编著.Pentium/80486实用汇编语言程序设计.清华大学出版社，2000 ［３］吴秀清，周荷琴编著.微型计算机原理与接口技术（第二版）.中国科学技术大学出版社，2002

［４］顾辉，梁惺彦编著.微机原理与接口技术：基于8086和Proteus仿真.电子工业出版社，2011

［５］贾志平主编，石冰副主编.计算机硬件技术教程——微机原理与接口技术.中国水利水电出版社，1999

［６］徐爱钧主编.单片机原理与应用——基于Proteus虚拟仿真技术 .机械工业出版社，2010