步进电动机正反转控制系统设计

成绩

课程设计报告

题 目 步进电动机正反转控制系统设计

课 程 名 称 微机原理及应用 院 部 名 称 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 生 姓 名 学 号 课程设计地点 工科楼 C304 课程设计学时 20 指 导 教 师

金陵科技学院教务处制

摘 要

步进电机是工业生产过程控制及仪表中的主要控制元件之一。在数字控制系统中，由于它可以直接接受计算机输出的数字信号，而不需要进行数/模/转换，用起来非常方便。此次微机原理的课程设计，是对计算机系统和微处理器以及汇编语言、外围芯片的研究学习。本设计就是基于8086CPU的微机控制，利用汇编语言、74273、74LS244芯片、ULN2003A驱动等综合应用实例，连接上硬件驱动电机电路，通过对按键输入信号的检测实施对步进电动机正反转的控制。

关键词：8086CPU；正反转；步进电机

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目 录

摘要???????????????????????????????? 一、概述?????????????????????????????? 1.1 课程设计的目的???????????????????????? 1.2 课程设计的要求???????????????????????? 二、总体设计方案及说明??????????????????????? 2.1 系统总体设计方案??????????????????????? 2.2 系统工作框图????????????????????????? 三、系统硬件电路设计???????????????????????? 3.1 8086微处理器的简介????????????????????? 3.2 74273和74LS244芯片的简介?????????????????? 3.3 ULN2003A的简介?????????????????????? 3.4 步进电机的工作原理?????????????????????? 3.5 微型处理器最小控制模块??????????????????? 3.6按键输入模块???????????????????????? 3.7驱动电动机模块?????????????????????? 3.8系统电路原理图?????????????????????? 四、系统软件部分设计 ???????????????????????? 4.1 系统流程图?????????????????????????? 4.2 系统软件源程序???????????????????????? 五、课程设计体会????????????????????????? 5.1 系统调试??????????????????????????? 5.2 问题分析与解决方案?????????????????????? 5.3 心得体会??????????????????????????? 六 、参考文献???????????????????????????? 附录：原理图?????????????????????????????

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一、概述

1.1 课程设计的目的

通过本课程设计，使学生掌握控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法。使学生进一步掌握微型计算机应用系统的硬、软件开发方法，输入/输出(I/O)接口技术，应用程序设计技术，并能结合专业设计简单实用的微型计算机应用系统。针对课堂重点讲授内容使学生加深对微型计算机硬件原理的理解及提高汇编语言程序设计的能力，为以后的毕业设计搭建了微机系统应用平台，提高学生的开发创新能力。

1.2 课程设计的要求

步进电动机正反转控制系统的设计

设计一个步进电动机正反转控制系统,要求：

1）系统功能：点动SW1按键控制步进电动机正转，点动SW2按键控制步进电动机反转，点动SW3按键控制步进电动机停止，在进行相应操作时，对应LED将被点亮。按下SW4按键使步进电机在所设定的一级速度下运转，按下SW5使步进电机在所设定的二级速度下运转，按下SW6使步进电机在设定的三级速度下运转，按下SW7使步进电机在满转速下运转；

2）给出系统设计方案，画出硬件连线图，并说明工作原理； 3）画出程序框图并编写程序； 4）软硬件联调，完成系统工作调试；

在以上工作基础上完成课程设计报告，包括设计任务与要求，总体方案说明，电路原理图与说明，软件流程图和源程序清单，问题分析与解决方案，结论与体会，参考资料等。

二、总体设计方案与说明 2.1 系统总体设计方案

本设计是用Proteus软件对步进电动机正反转电路的硬件电路进行设计，系统软件部分用汇编语言编好的源程序将其导入8086微处理器中，对整个电路进行运作控制。

本设计是基于8086形成的最小微处理器的控制系统，由它对按键的输入信

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号进行检测，如果按的是停止键则电动机不转动，如果检测到正转或者反转，则给步进电动机一个循环有规律的脉冲，如果步进电机转动方向变化即控制电机输入的脉冲顺序即可改变转动方向。74273锁存器和ULN2003A驱动模块的控制，锁存器74273的进一步输出对74154译码器的输出进行控制。外接的按键模块输入的信息反馈到8086微处理器中，最终8086微处理器控制通过控制ULN2003A反向器电路的输入，进而控制电动机的正反转。该设计的驱动电路是由ULN2003A芯片驱动电动机实现正反转的，在驱动负载的时候，电流是由电源通过负载灌入ULN2003A的。

2.2 系统工作框图：

显示 电路 数据锁存器 片选信号2 8086CPU 地址锁存器 总线驱动器 片选信号1 按键 模块 地址 译码 电机驱动电路 步进 电机

三、系统硬件电路设计 3.1 8086微处理器的简介

Intel 8086是一个由Intel于1978年所设计的16位微处理器芯片，是x86架构的鼻祖。不久，Intel 8088就推出了，拥有一个外部的8位数据总线，允许便宜的芯片用途。它是以8080和8085的设计为基础，拥有类似的寄存器组，但是数据总线扩充为16位。总线界面单元透过6字节预存的队列喂指令给执行单元，所以取指令和执行是同步的，8086 CPU有20条地址线，可直接寻址1MB

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