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单片机步进电机课程设计.doc
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单片机步进电机课程设计
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燕山大学
课 程 设 计 说 明 书
题目: 步进电机控制实验
学院(系):
年级专业:
学 号:
学生姓名:
指导教师:
教师职称:
电气工程学院《课程设计》任务书
课程名称: 单片机原理及应用课程设计
基层教学单位:自动化仪表系 指导教师:张淑清
学 号
070103020150
学生姓名
龙万倡
(专业)班级
07 级仪表 2 班
设计题目
步进电机控制实验
设
计
技
术
参
数
1、独立完成设计任务。
2、编程,上机调试。
3、连接硬件实验电路,实现所要求的功能。
4、完成设计,提交课程设计报告。
设
计
要
求
1、用 8255 扩展端口控制步进电机,编写程序输出脉冲序列到 8255
的 PA 口,控制步进电机正转、反转、加速、减速。
2、了解步进电机控制的原理。
3、掌握控制步进电机转动的编程方法。
工
作
量
软件编程与硬件调试相结合,绘制设计流程图,并编程进行硬件实现。
参
考
资
料
1)《微型计算机控制系统》 赖寿宏,机械工业出版社(教材)
2)《过程控制系统及仪表》 邵裕森 巴筱云 编(教材)
3)《单片机及应用》李大友,高等教育出版社(教材)
4)《机械量测量》机械工业出版社(教材)
5)自选其他有关资料
周次
应
完
成
内
容
熟悉伟福单片机编程环境
绘制流程图
进行软件编程和软模拟
进行硬件调试
撰写课程设计报告
指导教师签字
基层教学单位主任签字
说明:1、此表一式四份,系、指导教师、学生各一份,报送院教务科一份。
2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院 教务科
燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书
共 21 页 第 3 页
目录
设计任务书 ..........................................................1
第 1 章 步进电机概述 ......... .......................................5
1.1 步进电机的组成 : ............................................5
1.2 步进电机旋转原理:.............................................5
1.3 步进电机的技术参数与控制........................................6
第 2 章 8255A 工作原理...................................................8
2.1 8255A 内部结构............................................8
2.2 8255A 的控制字..................................................9
2.3 8255A 端口的工作方式............................................10
第 3 章 硬件电路的设计 ..............................................11
3.1 总体原理..............................................11
3.2 系统复位电路............................................11
3.3 时钟电路. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.4 键盘接口电路. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.5 电机与 8255A 的接口电路. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
第 4 章 程序设计 ....................................................16
4.1 程序框图 ..................................................16
4.2 汇编程序 ....................................................17
第五章 心得体会...................................................20
参考文献 ...........................................................21
燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书
共 21 页 第 4 页
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。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。步进电机的
调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速, 因为步
进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度,这样就可以通过控制步进电机的
一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率,延时的长短来具体控制
步进角来改变电机的转速,从而实现步进电机的调速。在本设计方案中采用
软件延时来控制转速,通过送控制字的顺序来改变电机转,实现电机调速与正
反转的功能。
关键词:单片机 步进电机 8255A 转速控制
燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书
共 21 页 第 5 页
第 1 章 步进电机概述
1.1 步进电机的组成 :
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,电机则转过一个步进角。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。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位
的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的
目的。
以三相步进电机为例,电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其
几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3 て、2/3 て,(相邻两转子齿轴线间的距离为
齿距以て表示),即 A 与齿 1 相对齐,B 与齿 2 向右错开 1/3 て,C 与齿 3 向右错开 2/3
て。其内部结构如图 1 所示。
1.2 步进电机旋转原理:
如 A 相通电,B,C 相不通电时,由于磁场作用,齿 1 与 A 对齐,(转子不受任何力
以下均同)。
如 B 相通电,A,C 相不通电时,齿 2 应与 B 对齐,此时转子向右移过 1/3 て,此时
齿 3 与 C 偏移为 1/3 て,齿 4 与 A 偏移(て-1/3 て)=2/3 て。
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