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直接用计算机串行口控制步进电机方法摘 要： 介绍了计算机串行口经二次开发，用作步进电机控制器的新方法。通过向串行口发送数据产生控制脉冲，实现对步进电机的控制。 关键词： 串行口再开发； 控制脉冲； 步进电机控制 中图分类号： TP39 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2012）08-0065-01 步进电机在数控机床、医疗器械、仪器仪表等自动或半自动设备中得到了广泛应用。控制步进电机常用步进控制卡，卡中Pulse、Dir分别为控制电机的转换步数和旋转方向的信号；CWL、CCWL分别为电机顺、逆时针旋转的限位信号；ORG为定位信号。这种方法不成本较高，不便于操作，在计算机扩展槽上安装控制卡，也很不方便。将计算机串行口二次开发，用于控制步进电机，具有成本低、操作简单、兼容性好等优点。 1 RS232串行口及编程 计算机串行接口采用RS232标准，常用信号有8个（为DB9M插座时，引脚号如表1所示），其中RXD、TXD为收、发数据，可与RS232串行口设备直接进行通讯，RTS、DTR、CD、DSR、CTS、BELL为控制与检测MODEM的信号，在通讯过程中起联络与控制作用。数据格式有5、6、7、8位几种，1位起始位（逻辑0），1、1.5或2位停止位（逻辑1），可以选择奇校验、偶校验和无校验，串行口编程方法主要有三种：硬件编程法、文件操作法。 1.1 硬件编程法 直接使用端口的输入、输出（I/O）函数对串行口的控制电路进行编程。适用于DOS及Windows平台，但在基于NT技术构建的操作系统中因不允许用户程序直接操作硬件而不适用。常用的端口输入、输出函数（指令）有：汇编语言的IN、OUT指令及软中断调用，C语言的inport（）、outport（）、inportb（）、outportb（），C++的_inp（）、_outp（）等。计算机串行口采用Intel 8250异步串行通讯组件构成，COM1、COM2、COM3、COM4的基地址分别为03F8H、02F8H、03E8H、02E8H，波特率因子（DR）计算方法为：DR=1.8432×1000000/16B， 1.2 文件操作法 文件操作法是将串行口作为系统的一个文件来处理，通过对这个文件的读、写操作引发串口对数据进行收、发动作。这种方法在DOS、Windows、Windows NT、Windows 2000及Windows XP等平台下都能正常工作。例如在BASIC语言中可用语句：OPEN “COM1，1200，n，8，1，rs，cs，ds，cd”AS #1将串行口COM1作为文件#1进行读写操作。在VC++中，可用CreateFile（）、BuildCommDCB（）、Read（）、Write（）、EscapeCOMMFunction（）等函数将串行口作为文件进行操作。 2 串行口步进电机控制器工作原理 2.1 串行口发送数据过程研究 在串行口发送数据的过程中，串行口先发送起始位（逻辑0）进行同步，接着按规定的波特率（B）从低位到高位依次发送通讯数据的各二进制位，最后发送停止位（逻辑1）。表示每个二进制位的逻辑电平在TXD端的保持时间为1/B秒。如果按8位数据位、1位停止位、无奇偶校验方式发送数据，所发送数据的二进制位是0、1交替的。例如：数据即55H），每发送一个字节，在TXD端发出5个脉冲，周期T=2/B，即频率f=B/2。改变发送数据的各二进制位，便可在TXD端得到不同的波形。 2.2 串行口步进电机控制器工作原理 通过分析串行口发送数据的过程可知，从TXD端所发出的脉冲完全满足控制步进电机的需要： ①改变发送的字节数及所发送的字节内容，可在TXD端产生任意数量的脉冲； ②改变波特率可动态改变发送脉冲的频率。 所以，可用TXD作为控制步进电机的脉冲信号（Pulse）。 串行口的DTR、RTS、CTS、DSR、CD、RI虽然在串行通讯接口中被定义为不同功能的握手信号，但通过对8520/1的分析可知，它们均可作为一般的I/O量使用，而且不论采用哪种编程方法，都能很方便地对这些信号进行读写操作。若以DTR（或RTS）作为方向控制信号（Dir），同时分别以CD、DSR、CTS、RI作为状态检测信号（CWL、CCWL、ORG等），则仅用一个串行口就已提供了步进电机控制器需要的所有信号。由于串行口已直接提供了控制步进电电机所需的所有信号，只需将各信号由RS232电平变成TTL电平即可。常用的电平转换器件有DS1488、DS1489。 3 软件设计及计算 为避免电机失步和提高电机运行速度，将步进电机运行过程为分三个阶段：低速起动并加速、高速运行、减速并停止；相应地控制脉冲也