二相步进电机控制系统方案.docVIP

课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 自动化0903班 指导教师： 工作单位： 自动化学院 题 目: 二相 初始条件： 　采用8086最小模式，扩展4K的EPROM及2K的RAM，利用L298 ，输出双极性模拟电压驱动二相步进电机，使其按不同速度正反转，电机以八个开关以补码形式给定输入并以发光二极管显示出来，转速为-500rpm~+500rpm 要求完成的主要任务: 硬件设计图件设计系统总体流程图、步进电机，各模块流程图、显示模块流程图等编写程序能够完成上述任务设计说明书 2012年6月25日~2012年7月3日 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 目录 摘 要 1 1 设计任务及要求 2 1.1 设计任务 2 1.2 任务分析 2 2 方案选择及论证 3 2.1 总体思路 3 2.2 控制部分设计 4 2.3驱动电路部分设计 4 3 硬件电路设计模块 5 3.1硬件系统总原理图 5 3.2控制部分 6 3.2.1 8086CPU的介绍 6 3.2.2 8255A的介绍 7 3.2.3原理分析 10 3.3步进电机的介绍 12 3.3.1 步进电机的特点 12 3.3.2 步进电机工作原理 13 3.3.3 二相步进电机 13 3.4 电机驱动部分 14 3.4.1 L298芯片介绍 14 3.4.2 驱动电路原理分析 15 3.5 电机正反转与调速电路 17 4 软件设计 18 4.1 设计思路 18 4.2 各程序流程图 18 5 系统仿真 20 小结体会 23 参考文献 24 附录一 系统的总设计图 25 附录二 部分代码 26 摘 要 目前，随着电子技术，控制电路的发展，步进电机的技术已很成熟，特别适合小功率开环定位系统，至今没有能取代它的更适合产品，今后将继续稳步发展和完善化。它广泛应用与打印机，电动玩具等消费类产品及数控机床等机电产品中。研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度，节约能源都具有重要意义。 本控制系统的设计由硬件部分和软件部分两部分组成，完成二相步进电机的控制。其中，硬件部分主要包括8086CPU，8255A,按键模块，步进电机驱动模块等功能模块的设计，以及硬件电路在PROTEUS上的仿真。软件部分主要包括主程序以及各个模块的控制程序，最终实现对步进电机转动方向和模式的控制，并且将步进电机速度动态显示出来。 关键字：二相步进电机、8086、8255A，Proteus仿真。 二相。 硬件设计：系统总原理图及各部分详细原理图。 软件设计：系统总体流程图、步进电机双四拍，单双八拍各模块流程图。同时编写程序，完成上述任务。 1.2 任务分析 设计任务要求设计一个二相步进电机控制系统，分析知该系统应具有以下功能： 1)二相步进电机控制系统能实现二相双四拍、二相单四拍、二相八拍的方式运行。因此需要由输出相应的控制字序列进行控制。 2）二相步进电机控制系统能实现正反转。 2 方案选择及论证 2.1 总体思路 二相步进电机控制可以由单片机、PLC、8086CPU实现。这里我们采用8086最小模式来实现控制，具有成本低的特点。 步进电机的驱动的电路是由八个开关控制按键经过8255A到8086CPU然后在产生控制信号又通过8255A产生的控制信号进行工作的。因此通过按键输入用户对电机的控制要求，由8086CPU、 8255A芯片读取按键信息并通过处理调用相应的模块输出到驱动芯片完成对电机的控制要求。 因此，此系统主要由8086CPU及8255A构成的控制部分、电机及驱动电路、工作状态控制模块组成。 总体设计框图如图1所示。 图1总体设计框图 2.2 控制部分设计 步进电机是将电脉冲信号转换成响应的角位移或者线位移的数字控制电机。按照输入脉冲指令旋转，脉冲数决定旋转位移的大小，脉冲频率决定旋转速度。其控制可以用硬件电路和以微型计算机为核心的控制系统的实现。硬件方式的电路实现的控制功能较为单一，这会导致改变控制功能时还要重新设计硬件电路，灵活性差，应用起来成本也会增加。而以微型计算机控制系统属于硬件结合的控制方式，少量的硬件连接和软件实现控制完成主要的控制功能，灵活性大。本电路要求采用8086来实现电机的控制。 步进电机通过数据线进行与驱动电路的数据传送，硬件连线只需信号传输线路即可，对电机的运行状态等各项控制要求通过软件来实现。8086通过8255A来实现对驱动电路的控制，使驱动电路进行相应的绕组通电操作完成各种用户要求。 2.3驱动电路部分设计 步进电机的驱动方法一般有两种：一种是直接由CPU来驱动，但因为输出