《微机原理课程设计》基于的步进电机控制系统 .docx
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1、精品名师归纳总结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高校张家港校区2021 年 9 月可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目录一 理论部分21 课题要求与内容 .22 系统方案设计 . .33 系统硬件的设计 . .44 系统软件设计 . .5二 实践部分61 系统硬件原理简介 .62 系统硬件调试中显现的问题及解决措施.103 系统软件 . .113.1 软件设计113.2 软件调试中显现的问题及解决措施14三 附录15可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳
2、总结题目:基于 80x86的步进电机掌握系统第一章、 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 掌握步进电机的运转 .(2) ) 使用数码管 LED显示速度的大小 .(3) ) 使用 8253 定时器调剂速度的大小 .(4) ) 使用 4 个独立按键掌握步进电机,即 “正传”、“反转”、“停止”、“调速”.(5) ) 使用 8259A 产生中断掌握按键。(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
3、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 的一个端口掌握电机的驱动, LED显示为十六位可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结80X868255步进电机可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结82598254LED显示按键掌握可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 1 系统流程图在 8255 中可用两个端口掌握,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,掌握 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.详
4、细的系统设计如图 1 为系统简况流程图三 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 口掌握数码管的显示( 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,掌握步进电机 .片选 CS接 IOY2.在 8259 和 8254 上,采纳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: 8254,8
5、255,8259 的 CS分别接在 IOY2,IOY0,IOY18255芯片连接: 8255 的 A,B 掌握 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,低四位掌握步进电机,按键分为四个如下表 1 所示表 1K1判定开关0 开1 关K2判定正反转0 正1 反K30101K40速度 10速度 211速度 3速度 4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结8254:GATE2接电源 +5v 给 CLK2一个信号 OUT2 接 CLK0将输出接 8259的 INT ,在用 8259 的 IRO1连接到 80X86 的中断 INTRXD0XD7D0PC0步进电机单
6、元D7PC3XA2A0A1PC4PC7按键单元可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结IOWIOR IOY0XD0XD78086IOW系IOR统IOY1总线INTR XA2XD0XD7XIOWXIOR IOY2XA28255WRA口RDCSB口D0 D7WRRDINT CS8259IR0 A0D0OUT0D7CLK0WROUT2 RDCSCLK28254A0A1GATE2LE D显示1.8432MHZ+5V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2 硬件连接图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结四 系统软件设计开头系统初始否判定开关是判定正判定速计数器装入初是判
7、定是否进入中断否LED 显判定是否八拍走完是否否判定键盘是否有按键是终止图 3 软件系统工作流程图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结过 8255 读取按键的信号,来掌握步进电机的开关,正转,反转,速度的大小.通过 8254 计数器工作在方式 0 的状态下来掌握每拍运行的时间,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 计数器每次运行终止,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
8、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,否就,反复循环.如图 3 为软件系统的工作流程图其次章 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次序切换来使电机作步进 式旋转,驱动电路由脉冲来掌握,所以调剂脉冲的频率便可转变步进电机的转 速,微掌握器最适合掌握步进电机 .另外,由于电机的转动惯量的存在,其转动速度仍受驱动功率的影响,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-A)
9、B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口输入信号来掌握步进电机的转动,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结A,B,C,D分别代表不同的四个相位,分别接入到PC0,PC1,PC和2制PC3实现转动控可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结相12345678A11000001B01110000C00011100D00000111可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结表 2如上述表 2 所示,通过编程对 8255 的输出进行掌握,使输出根据相序表给驱动电路供电,就步进电机的输入也和相序表一样,这样
10、步进电机就可以正向 转动,反之,就反向转动 .1.2 试验所用芯片的介绍及其掌握方式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 写入掌握命令、计数初始值或读取计数值 .2 读写规律读写规律是芯片的掌握部分,编程人员通过掌握信号的挑选来挑选芯片的工作方式 .读/ 写掌握规律用来接收 CPU系统总线
11、的读、写掌握信号和端口挑选信号,用于掌握 8254 内部寄存器的读 / 写操作.3 掌握字寄存器掌握寄存器是一个只能写不能读的8 位寄存器,系统通过指令将掌握字写入掌握寄存器,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,各自可根据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3).8254 每个计数器答应最高计数为 10MHZ可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4).8254 有读回指令,仍可以读出状态寄存器的内容5).每个计数器可编程
12、工作于 6 中不同的方式6)计数脉冲可以是有规律的时钟信号,也可以是随机信号,计数初值公式为 n=fclki/foutifclki 是输入时钟脉冲的频率, fouti 是输出波形的频率 工作方式的分类:1) 方式 0:计数到 0 终止输出正跳动信号方式2) 方式 1:硬件可重触发单稳方式3) 方式 2:频率发生器4) 方式 3:方波发生器5) 方式 4:软件触发选通方式6) 方式 5:硬件触发选通方式8255 的简介及其掌握8255 是 Intel 公司生产的可编程并行 I/O 接口芯片,有 3 个 8 位并行 I/O 口. 具有 3 个通道 3 种工作方式的可编程并行接口芯片( 40 引脚)
13、 . 其各口功能可由软件挑选,使用敏捷,通用性强 .8255 可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路 .8255 作为主机与外设的连接芯片,必需供应与主机相连的3 个总线接口,即数据线、的址线、掌握线接口 .同时必需具有与外设连接的接口A、B、C口.由于 8255 可编程 ,所以必需具有规律掌握部分,因而8255 内部结构分为 3 个8254 的掌握字有两个:一个用来设置计数工作方式称为方式掌握字.另一个用来设置读回命令,称为读回掌握字 .如下表 3 是掌握方式表格D7D6表3 8254的方式掌握字格式D5D4D3D2D1D0计数器挑选读/ 写工作方式挑选计数码制选择00-计数器000-锁
14、存计数值000-方式 00-二进制数01-计数器101-读/ 写低 8 位001-方式 11-十进制数10-计数器210-读/ 写高 8 位010-方式 211-读出掌握字标志11-先读/ 写低 8 位再读/ 写高 8 位011-方式 3100- 方式 4101- 方式 5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结部分:与 CPU连接部分、与外设连接部分、掌握部分.8255 可编程外围接口芯片是通用并行口芯片,具有 A、B、C 三个并行接口,有三种工方式 .方式 0基本的输入输出 .方式 1选通输入输出 .方式 2双选通工作方式表格 2 为掌握字格式,如下图4 、图 5 分别为 8255
15、 工作方式掌握字格式和8255 C口按位置位 / 复位掌握字格式 .图 4、 8255 工作方式掌握字格式图 5 8255 C口按位置位 / 复位掌握字格式可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结8259 的简介及其掌握方式8259A 是特的为了对 8085A 和 8086/8088 进行中断掌握而设计的芯片, 它是可以用程序掌握的中断掌握器 .单个的 8259A 能治理 8 级向量优先级中断.在不增加其他电路的情形下,最多可以级联成64 级的向量优级中断系统.8259A 有多种工作方式,能用于各种系统 .各种工作方式的设定是在初始化时通过软件进行的 . 在总线掌握器的掌握下, 825
16、9A 芯片可以处于编程状态和操作状态,编程状态是 CPU使用 IN 或 OUT指令对 8259A 芯片进行初始化编程的状态 .功能:就是在有多个中断源的系统中,接受外部的中断恳求,并进行判定,选中当前优先级最高的中断恳求,再将此恳求送到CPU的 INTR端。 当 CPU响应中断并进入中断子程序的处理过程后,中断掌握器仍负责对外部中断恳求的治理 .二 系统硬件调试中显现的问题及解决措施问题一 步进电机运转不流畅缘由:分析后发觉,程序执行中的中断无法连续执行,由于8254 采纳方式3 发出的中断信号,脉冲时间太短,解决方法:在调整 8254 的计数器采纳方式 1 后,一旦检测信号,重新将计数器装入
17、初值问题二 数码管显示乱码缘由:查看显示数据发觉,当 8255 输出一个段码后,下一次显现的是上一次输出的值解决方法:在以后每次输出之后,都输出一个00A,以清除 8255 寄存器中的值,以达到清除乱码的成效可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结初始化 8259、8255口 18255PC4口检测开关按键1(开口20(关8255PC5口检测正反转按键0(正1(反PC6为08255PC6口检测速度PC6为1PC7为08255PC7口检测速度PC7为1PC7为08255PC7口检测速度PC7为1问题三 程序执行中有计数器赋初值,所以每次计数器都不能执行完发出中断缘由:赋初值在循环当中解决
18、方法:将计数器赋初值放到循环外面,引用FLAG来判定是否进入中断,假如进入,就重新将计数器赋初值问题四:读取按键纷乱缘由:用 PC7-PC4来读取按键 .读出的按键数值在高四位,于我们用低四位处理相冲突解决方法:将读出的数值右移四位三 系统软件3.1 软件设计3.1.1 8255掌握模块如图6所示, 8255主要负责不停的读取按键状态检测速度的大小.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结如图6 8255流程图3.1.2 8254延时模块8254 装入初值PC低四位控制步进电机8255PA.PB口输出 LED显示速度进入图 6 的口1是判定是否运转八拍否否是否进入中断是图 78254模
19、块流程进入图 6 的口2设置 8254 的掌握字,通过 8254 设置延时,产生延时频率,最终再接入到8255 掌握步进电机的运转与停止,速度大小主要通过对8254 装入初值的不同来掌握,流程如下图 7,与上图 6 连接(图 7 分别于图 6 最终连接)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.1.3 LED 显示模块LED模块的主要功能是前四位显示步进电机的转速(r/min )度的值 .此模块用 8255A、B 口的掌握 LED数码管位置码,采纳动态扫描方式让数码管显示出速度值.利用 8255 的端口 A、B 口各八位,共十六位掌握数码管的显示,其中A 口为位选掌握, B 口为段选
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