1、成绩课程设计报告题 目 步进电机正反转及调速 控制系统的设计课 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 10 电气 1 班 学 生 姓 名 管志成 学 号 1004103027 课程设计地点 C304 1课程设计学时 20 指 导 教 师 李国利 金陵科技学院教务处制摘 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，具有快速启动能力,定位精度高，能够直接接受数字量，因此被广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、精确定位、计算机外围设备等，在现代控制领域起着非常重要的作用。本设计基于Proteus 7.8设计环境， 用 80
2、86 CPU 及74273 、74244 步进电机 及7位 动 ULN2003A、 、指 等 件电 ，设计 步进电机正反转及调速系统。 制 件 程 ，进 件设计 程 ， 件系统进 调。步进电机的正反转及调速系统具有控制步进电机正反转的 能， 步进电机进 调速，的应的速度， 在currency1有速度 的时“，步进电机自动换fifl 。关键词：步进电机正反转调速控制ULN2003A 8086微机系统2目 录、1.1 课程设计的目的 41.2 课 程 设 计 的 要 4、设计”及2.1 系 统 设 计 ” 52.2 系 统 工 作 5、系统 件电 设计3.1 Intel 8086 微 理 的 63
3、.2 步 进 电 机 的 原 理 73.3 ULN2003A 的 83.4 74154 93.5 74LS273 103.6 8086 系 统 的 设 计 113.7 步进电机及其 动电 的设计 123.8 电机fl 电 的设计 123.9 电 的 设 计 133.10 系 统 电 14、系统 件部 设计4.1 系 统 程 154.2 系 统 件 程 164.2.1 电机 电 设定 164.2.2 时 程 设 计 164.2.3 程 及 16、 5.1 系 统 件 的 调 215.2 题 ” 235.3 23、 23 电 253、1.1 课程设计的目的本课程设计， 学生 控制系统设计的 步，
4、系统控制”的设计。 学生进步 微计算机应用系统的 、 件开， 接 ，应用程 设计 ， 能 专业设计 用的微计算机应用系统。 课重点 学生 微计算机 件原理的理 及 高 语言程 设计的能力，为 的毕业设计搭建 微机系统应用平台， 高学生的开创新能力。1.2 课程设计的要 步进电动机正反转控制系统的设计设计个步进电动机正反转控制系统,要 1）系统 能 点动SW1 键控制步进电动机正转，点动SW2 键控制步进电动机反转，点动SW3 键控制步进电动机fi，在进 相应操作时， 应LED将被点亮。 SW4 键 步进电机在所设定的级速度 转， SW5 步进电机在所设定的级速度 转， SW6 步进电机在设定的
5、 级速度转， SW7 步进电机在满转速 转2）给 系统设计”，画 件连线 ， 工作原理3）画 程 程 4） 件 调，完成系统工作调在 上工作基础上完成课程设计报告，包括设计任务 要 ，”，电 原理 ， 件 程 程 清， 题 ”， 论 ， 资料等。、设计” 42.1 系统设计”本设计是基于Windows环境的Proteus7.8 件，在其中进 件电 的的设计， 语言 程 的 及 上两部 工作完成 的 件系统的 调。本设计的理控制系统由Intel 8086微理 在 模式成的理 系统构成，用来进 外围 件电 进 信息集、数据理 控制。由8086 来检测外围电 中正反转 键是否 ，若 ，则相应地改变
6、步进电机的施 的脉冲 ， 现正转 反转的控制，currency1有键 则电机于fifl 由8086理 来检测外围电 中的调速 是否 ，若有键 ，则调用相应的时间的时程 ， 脉冲频 进 控制 现 步进电机速度的调节。 电 用LED指 来指 电机的 fl 动电 用ULN2003A ， 的电 增益高，带负载能力强。步进电机用35BY48S03相步进电机，电压为DC12V，额定转速为360RPM。2.2系统工作 ntel 8086CPU地址锁存 数据 地址线DB线动 数据数据数据 正反转 键模块调速控制键模块电机 动电线动 数据锁存 步进电机地址译码地址 选信号1选信号2选信号3 电 1 系统工作 、
7、系统 件部 设计3.1 Intel 8086 微理 的Intel 8086是Intel公司于1978年推 的16位微理 。它用HMOS工艺制造， 有2.9万个晶管，电 +5V供电，时钟频 4.77-10MHz， 5数据线、寄存 外部数据线都为16位， 大寻址的物理地址为1M。要 个CPU的工作性能及 用，首先应 它的 程 构。在8086CPU的 程 构上，从 能上， 为两部 ，即线接 部件（BIU） 执 部件（EU）。8086的逻辑地址为20位，物理地址为16位， 于 程员来，只需要 虑逻辑地址即。8086为40只引脚双列直插式封装。Intel 8086 工作在 大 两种模式， 模式 大模式的
8、确定是 条MN/MN所接的逻辑电平是“1”是“0”来完成。在 式，微理 被用来构成个 模的理机系统，微理本 供 部的的控制信号给外围电 。在 大式，微理 被用来构成个 大 模的 机系统。在 模式的信号如 （1）AD15AD0（address data bus）地址/数据 用引脚（双 工作） 时 用的地址/数据线。（2）A19/S6A16/S3（Address/Status） ，是 时 用的地址/fl 线。用作地址线时，A19A16 A15A0起构成 存 的20位物理地址。（3）BHE/ S7 （Bus High Enabale/Status）线高字节有 信号。 ， 电平有 ，用来 高8 位数据
9、线上的数据有 。（4）NMI（Non Maskable Interrupt Request） 中 信号。由外部，上 ，受中 志的 制。（5）INTR（Interrupt Request） 中 信号。由外部，电平 ，高电平有 。（6）RD（Read） 信号。 ， 电平有 ， CPU正在 存 或IO 。(7) CLK（Clock） 时钟引脚（）。由8284时钟生 。8286CPU用的 高时钟频 号 ，8086 为 5MHz，8086-1 为10MHz，8086-2 为8MHz。(8) RESET（reset） 位信号。由外部，高电平有 。(9) READY（ready）备信号。由外部，高电平有 ，
10、 CPU 的存 或IO 备数据。(10) TEST 测信号。由外部， 电平有 。CPU 执 WAIT 指currency1时，“5 个时钟 TEST 进 测，若测TEST fi ，则CPU 于fl步等fl ，直TEST有 ，CPU执 条指currency1。(11) MN/MX 工作模式选信号。由外部，MN/MX 为高电平时，CPU 工作在 模式MN/MX为 电平时，CPU工作在 大模式。(12) GND/VCC电 地 电 。8086CPU只需要的+5V电 ，由VCC引脚。(13) INTA 中 应信号。 外部 ， 电平有 。在中 应，信号CPU 应外部来的INTR信号，用作 中 码的选 信号
11、。(14) ALE 地址锁存 信号。 外部 ，高电平有 。在 模式系统中用作地址锁存 的 选信号。(15) DEN数据 信号， ， 电平有 。(16) DT/R 数据/接控制信号(17) M/IO 存 /IO 信号。6(18) WR 信号。 ， 电平有 ， CPU正在 存 或IO 。(19) HOLD线 信号。由外部、高电平有 。 有其”线的理 /控制CPU 用线。(20) HLDA 线 应信号。 外部 ，高电平有 。CPU 测有HOLD ，在 线 ， HLDA有 ， 应线 ， 即 线 用 。在要 用线的，CPU中指currency1执 部件工作。HOLD变为fi ，CPU将HLDA置成fi
12、， 线的 用 ，操作。3.2 步进电机的原理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。在非载的，电机的转速、fi的位置只 于脉冲信号的频 脉冲数受负载变化的 ， 步进 动 接个脉冲信号，它 动步进电机 设定的 转动个定的角度，称为“步 角，它的转是 定的角度步步 的。 控制脉冲个数来控制角位移量，从 确定位的目的时 控制脉冲频 来控制电机转动的速度 速度，从 调速的目的。本设计用35BY48S03相步进电机，电压为DC12V，额定转速为360RPM。步进电机的工作原理 如 2 相步进电机步进 开时，开 SB接 电 ，SA、SC、SD 开，B相 转0、3号 ，时，转的1、
13、4号 C、D相 生 ，2、5号 D、A相 生 。开 SC接 电 ，SB、SA、SD 开时，由于C相的 力线 1、4号 间 力线的作用， 转转动，1、4号 C相的 。 0、3号 A、B相 生 ，2、5号 A、D相 生 。 推，A、B、C、D相 供电，则转 着A、B、C、D 转动。在本设计中， 用相的 式，即控制正转时，电机的7电 为 AD-D-DC-C-CB-B-BA-A反转时，电机的 电 为 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA。3.3 ULN2003A的ULN2003A是个7 反 电 ，即 为高电平时ULN2003A为 电平， 为 电平时ULN2003A 为高电平。3 ULN2003A由于
14、集成电 集 动 于，作为 步进电机的专用 动 ，ULN2003A是高 压、大电 列，由7个 NPN 管成。电的 点如 ULN2003A的 都 个2.7K的基 电 ，在5V的工作电压，它能 TTL、CMOS电 直接相连， 直接理原先需要 逻辑冲 来理的数据。ULN2003A工作电压高，工作电 大，电 500mA， 能够在 时受50V的电压， 在高负载电 。ULN2003A在种控制电 中常常作为 动电 的 ，其 部 成个 线 反电动 管。ULN2003A的 IC电 200mA，压Vce 1V ， 压BVceo 为36V。 电 大， 用来直接动步进电机。4 ULN2003A部 构3.4 74154
15、74HC154是 高速CMOS 件，74HC154引脚 8 基TTL（LSTTL）系列。74154种 4 线16 线译码 非常 用于 高性能存 的译码 。两个选 G1 G2 为 时, 它将4 个进制 码的译成16 个 相的 。 现 调 能的 是 用4 个线 线的地址， 在个选 为 时数据 个选 。 任何个选 是高时所有 都为高。74154 的引脚 如 所 TRUTH TABLE真值 INPUTS SELECTED OUTPUT 选定 (L)G1 G2 D C B AL L L L L L Y0L L L L L H Y1L L L L H L Y2L L L L H H Y3L L L H L
16、 L Y4L L L H L H Y5L L L H H L Y6L L L H H H Y7L L H L L L Y8L L H L L H Y9L L H L H L Y10L L H L H H Y11L L H H L L Y12L L H H L H Y13L L H H H L Y14L L H H H H Y15X H X X X X NONEH X X X X X NONE1 74154真值 3.5 74LS273 74HC373是8位数据锁存 。 要用于数码管、 键等等的控制 其真值 如 DN LE OE ONH H L HL H L L L L Q0 H Z2 74HC373真值 管脚 如 95 741546 74LS273引脚 U2的 能是 现AD0.7的锁存，由于8086 CPU的线是地址/数据 用线，因此需要在地址信号的时“，将数据信号锁存起来，即将数据信号锁存在74273 中， 地址完毕 再 需要将数据信号 。 3.6 8086 系统的设计8086 系统原理 如所 7 8086 系统 10
