微机原理步进电机.pdf
华北科技学院计算机系综合性实验 实 验 报 微机原理与接口技术A课程综合性实验报告 开课实验室：接口实验室2009年 5 月 24 日 实验题目微机控制步进电机调速系统 一、实验题目：微机控制步进电机调速系统 二、实验目的： 1、了解计算机控制步进电机原理。 2、掌握步进电机正转反转设置方法。 3、掌握步进电机调速工作原理及程序控制原理。 三、实验设备及环境： TPC-2003A 微机 四、实验内容及要求 1、 按图（ 1）连接线路，用 8255 输出脉冲序列，开关 K0K6 控制步进电机转速， K7控制 步进电机转向。 2、 8255 的片选信号 CS 接288H 28FH 。PA0 PA3 接BA BD ；PC0 PC7 接K0K7。 3、 编写程序实现步进电机的顺时针旋转控制。当K0 K6中任一开关为“ 1” （向上拨）时步 进电机启动，全部为“ 0”时步进电机停止，其中K0为“1”时速度最慢， K6为“1”时 速度最快。 K7为“1” （向上拨）时步进电机顺时针转动，为“0” （向下拨）时逆时针转 动。 硬件接线连接图： 图 1 实验内 容： 步 进 电机 驱 动 原理： 如图 （2）是 通 过 对 每相 线 圈 中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转。线圈的通电顺序决定了步进电机的旋转方向 （顺时针或逆时针） 。驱动电路由脉冲信号来控制， 所 以， 调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。 如图(2) 所示：本实验使用的步进电机用直流 5V 电 压，每相电流为 0.16A，电机线圈 由四相组成： 即： 1（BA ） 2（BB ） 3（BC ） 4（BD ） 图 2 驱动方式为二相激磁方式，各线圈通电顺序如下表： 表 1 中首先向1- 2 线圈输入驱动电流， 接着依次向2-3， 3-4， 4-1 输入驱动电流， 最后再返回到1- 2，按这种顺序切换可使步进电机实现顺时针方向旋转。实验中可通过不 同的时间延时来得到不同频率的步进电机输入脉冲，从而得到各种不同的电机转速。 8255A 芯片一般占用四个连续的口地址，按照从高高到低分别为：控制口、C口、 B口、 A口。 8255 共有三种工作方式： 图 3 表 1 方式 0：基本输入输出； 方式 1：中断工作方式； 方式 2：双通输入输出，仅有A口。 图（4 ）8255A 芯片简 介 实验执行流程图： 参考代码： 1. 数据段代码 DATA SEGMENT ioport EQU 0c800h-0280h ；0c800h 是 I/O 端口的基本地址 P55A EQU ioport+288H ；定义 P55A为 8255 A 端口的地址（ A口做输出） P55C EQU ioport+28AH ；定义 P55C为 8255 C 端口的地址（ C口做输入） P55CTL EQU ioport+28BH ；定义 P55CTL为 8255 控制字端口的地址 BUF DB 0 ；定义一个字节数据（用来存入开关的状态） MES DB 'K0-K6 ARE SPEED CONTYOL',0AH,0DH；写入一些文字用来描述 DB 'K6 IS THE LOWEST SPEED ',0AH,0DH ；各个开关所代表的速度 DB 'K0 IS THE HIGHEST SPEED',0AH,0DH ；K0为最低速， K6为最高速 DB 'K7 IS THE DIRECTION CONTROL',0AH,0DH,'$' ；K7为方向键 DATA ENDS 2. 代码段代码 CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START:MOV AX,CODE MOV CS,AX MOV AX,DATA MOV DS,AX ；程序的初始化（给CS,DS 赋值） MOV DX,OFFSET MES MOV AH,09 INT 21H ；显示各个开关的信息 MOV DX,P55CTL MOV AL,8BH ； （8BH=10001011B, 为控制字） OUT DX,AL ； A 口做输出， C口做输入 送 33H到 A口输出 给后面电机的正反转提供初只调用 BIOS功能的 INT16 的 1 号功能，判断是否按下如果有则返回 DOS 如果没有判断开关的状态。 MOV BUF,33H OUT1: MOV AL,BUF MOV DX,P55A OUT DX,AL ；间接寻址获得 AL的值 push dx MOV AH,06h mov dl,0ffh INT 21H ；检查是否有键按下 pop dx JE IN1 ；有键按下就停止，没有则转向IN1 去执行 MOV AH,4CH INT 21H IN1: MOV DX,P55C IN AL,DX ；获得各个开关的状态 TEST AL,01H JNZ K0 TEST AL,02H JNZ K1 TEST AL,04H JNZ K2 TEST AL,08H JNZ K3 TEST AL,10H JNZ K4 TEST AL,20H JNZ K5 TEST AL,40H JNZ K6 ；检查各个开关的状态，分别转向相应的程序 STOP: MOV DX,P55A MOV AL,0FFH JMP OUT1 ；置停止信息并转向OUT1 判断完状态则跳转到执行的程序献给BL复制实现岩石时间控制转速然后判断 K7 的状态是 1 还是0 。 K0: MOV BL,10H SAM: TEST AL,80H；继续判断 K7是否为 0 JZ ZX0 ；为 0 就转向 ZX0（循环右移程序） JMP NX0 ；为 1 就转向 NX0 （循环左移程序） K1: MOV BL,2FH ；BL为延时子程序的内层循环计数器 JMP SAM K2: MOV BL,4FH JMP SAM K3: MOV BL,6FH JMP SAM K4: MOV BL,8FH JMP SAM K5: MOV BL,0AFH JMP SAM K6: MOV BL,0CFH JMP SAM ZX0: CALL DELAY ；调用延时子程序 MOV AL,BUF ROR AL,1 MOV BUF,AL JMP OUT1 ；循环右移 NX0: CALL DELAY；调用延时子程序 MOV AL,BUF ROL AL,1 MOV BUF,AL JMP OUT1 ；循环左移 延时程序是由两曾循环程序构成的 BL 是外曾循环的次数 CX是内层循环的次数严实时 间长则脉冲频率小转速慢 DELAY PROC NEAR ；定义延时子程序 DELAY1: MOV CX,0FFFFH DELAY2: LOOP DELAY2 DEC BL JNZ DELAY1 RET DELAY ENDP CODE ENDS END START 实验总结 ： 微机原理这门课程学完后我有很大的收获，对汇编语言有了初步的了解。并且通过 本实验让我对汇编语言产生很大的兴趣，让我掌握了汇编编程的总体思路，本实验利用 微机控制步进电机的调速，在实验过程中遇到的问题告诉我们理论的编程要结合实际的 电动机技术指标调试延迟时间和实验箱的。可以通过改变CX的赋值来控制电动机的转 动速度。 CX越小电动机的转动速度越大。也可以通过改变BL的值来改变单个开关的速 度。我们把 CX称为总开关， BL成为分开关。从而达到从K0到 K6 速度逐渐变快，而 K7 控制电动机的反转。当K7闭合时 电动机反转。从这次实验中并让我进一步的学习到了 8255的应用和掌握了8255 的初始化和其编程。对我们以后的工作和学习起到的积极的 作用。 考核标准： 硬件连接正确，原理清楚。3 分。 完成步进电机控制、分析控制规律或有一定调速能力。5分。 报告书写格式与数据分析及结论。2 分。 教 师 评 价 评定项目A B C D 评定项目A B C D 算法正确界面美观，布局合理 程序结构合理操作熟练 语法、语义正确解析完整 实验结果正确文字流畅 报告规范题解正确 其他： 评价教师签名： 年月日 汇编源程序 ( 部分, 多了发不出来 ) P55A EQU 288H ;8255 A PORT OUTPUT P55C EQU 28AH ;8255 C PORT INPUT P55CTL EQU 28BH ;8255 COUTRL PORT stack segment stack stack ends DATA SEGMENT BUF DB 0 START: MOV AX,CS MOV DS,AX MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,OFFSET MES MOV AH,09 INT 21H MOV DX,P55CTL MOV AL,8BH OUT DX,AL ;8255 C INPUT, A OUTPUT MOV BUF,33H OUT1: MOV AL,BUF MOV DX,P55A OUT DX,AL push dx MOV AH,06h mov dl,0ffh INT 21H ;ANY KEY PRESSED pop dx JE IN1 MOV AH,4CH INT 21H IN1: MOV DX,P55C IN AL,DX ;INPUT SWITCH VALUE TEST AL,01H JNZ K0 TEST AL,02H JNZ K1 TEST AL,04H JNZ K2 TEST AL,08H JNZ K3 TEST AL,10H JNZ K4 TEST AL,20H JNZ K5 TEST AL,40H JNZ K6 STOP: MOV DX,P55A MOV AL,0FFH JMP OUT1 K0: MOV BL,10H SAM: TEST AL,80H 步进电机原理及使用说明 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。为此，51 测试网在腾龙开发套 件中首次引入 了步进电机技术，方便用户应用掌握。 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使 用。它必 须由双环形脉冲信号、 功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事， 它涉及到机 械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 步进电机的主要特性： 1 步进电机必须加驱动才可以运转，驱动型号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进 电机静止，如 果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度（称为步角）转动。转动的速度和脉冲的频率 成正比。 2 腾龙版步进电机的步进角度为7.5 度，一圈360 度，需要 48 个脉冲完成。 3 步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。 4 改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。 因此，目前打印机，绘图仪，机器人，等等设备都以步进电机为动力核心。 1、 单片机原理与应用 ，徐泳龙等，机械工业出版社，2004 2、 单片微型机原理、应用与实验，张友德等，复旦大学出版社，2000 3、 单片机技术实验指导书 4、 机械设备电气与数字控制，黄义源，中央广播电视大学出版社
