硬件课程设计报告
设计题目：专 业：班 级：成 员：王久龙
步进电机控制系统 计算机科学与技术 计算机09-5班 08093457
陶闯闯 08093456
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摘 要
步进电机 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步进电机件。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，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。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。 内容：利用微机原理试验箱的8279、8255和键盘LED显示模块、步进电机模
块，实现通过键盘控制步进电机，并在LED上显示必要信息。
实现举例：
1. 按下键盘的0到F键，步进电机将按不同的速度转动。同时6位LED的最后一位显示所按下的键值。
2. 按下键盘的HERE键，步进电机将顺时针转动，同时倒数第二位LED显示”+”。
3.按下键盘的EXEC键，步进电机将逆时针转动，同时倒数第二位LED显示”-”。
4.按下键盘的RST键，步进电机停止转动。
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目 录
1 设计任务与要求 ................................................................................................................................ 4
1.1引言 .......................................................................................................................................... 4 1.2设计目的 ............................................................................................................................ 5 1.3设计内容 .................................................................................................................................. 5 1.4设备器材 .................................................................................................................................. 5 2 总体方案与说明 ................................................................................................................................ 6
2.1 设计思想 ................................................................................................................................. 6 2.2 实验原理介绍 ....................................................................................................................... 6 3 硬件框图与说明 ................................................................................................................................ 7
3.1 8279可编程键盘/显示接口芯片介绍 ................................................................................. 7 3.2 8255可编程并行接口芯片介绍 .......................................................................................... 8 3.3 步进电机介绍 ....................................................................................................................... 9 4 电路原理图与说明 ........................................................................................................................... 11
4.1 实验原理图 .......................................................................................................................... 11 4.2 实验步骤 ............................................................................................................................. 12
4.2.1 实验连线 .................................................................................................................. 12 4.2.2 编写调试程序，全速运行，观察实验结果 .......................................................... 12
5软件主要模块流程图 ....................................................................................................................... 13
5.1 软件设计思路 ..................................................................................................................... 13 5.2 软件流程图 ......................................................................................................................... 13 6 源程序清单与注释...........................................................................................................................13 7问题分析与解决方案 ....................................................................................................................... 20
7.1 实验设计前后面临的问题分析 ........................................................................................... 20
7.1.1 芯片的选择问题 ........................................................................................................ 20 7.1.2 芯片的连接和使用问题 ............................................................................................ 21 7.1.3 程序的编制和程序运行时出现的问题 .................................................................... 21 7.2 问题的解决方案 ................................................................................................................... 21
7.2.1 对于问题一与问题二 ................................................................................................ 21 .2.2 对于问题三 .................................................................................................................. 21
8 实验体会 .......................................................................................................................................... 21 参考资料 .............................................................................................................................................. 22
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1 设计任务与要求
1.1引言
步进电机最早是在1920年由英国人所开发。1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的
发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。步进电机可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。因此非常适合于单片机控制。步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点，因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。
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现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度；反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛，也是本次
细分驱动方案所选用的步进电机。
1.2设计目的
通过课程设计使我们更进一步掌握微机原理与应用课程的有关知识，提高用汇
编语言编程的能力，加深对汇编语言的理解。
通过查阅资料，阅读程序，提高设计程序的能力及动手能力，使编程水平有一定的提高，同时也会提高我们通过动手进行硬件设计及程序设计从而提高解决实际
问题的能力。
通过实验的深入，进一步加强对微机接口与原理的实验箱的了解，充分了解其
内部结构，尤其加深对8279、8255芯片的原理与连线的了解。
1.3设计内容
在本实验中我们将用到可编程外围接口芯片8255、可编程键盘显示器接口芯片8279该系统显示直观，工作稳定，操作简单，具备较强的实用价值。
1.4设备器材
（1）PC微机一台
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