皖西学院本科课程设计
摘要：8255A是一种通用的可编程并行I/O接口芯片（Programmable Peripherial Interface,PPI），它是为Intel系列微处理器设计的配套电路，也可以用于其他微处理系统中。通过它进行编程，芯片可工作于不同的工作方式。在微型计算机系统中，用8255A作为接口是时，通长常不需要附加外部逻辑电路就可直接为CPU与外设之间提供数据通道，因此它得到了极为广泛的应用。
其次步进电机具有快速启动和停止的能力，它的步矩角和转速不受电压波动和负载变化的影响，也不受环境条件如：温度、气压、冲击和振动等影响，仅与脉冲频率有关。它每转一周都有固定的步数，在不丢失步的情况下运行，其步矩误差不会长期累积。正因为步进电机具有快速启动、精确步进以及能直接接收数字量的特点，所以在定位场合中得到了广泛的应用。比如在打印机中，数控车床、自动记录仪表、数模交换装置和计算机等数字控制系统中。随着微机的发展，步进电机的使用领域将更加广阔。
本次设计正是利用并介绍了可编程并行I/O接口芯片8255A为8086CPU与步进电机之间提供数据通道，通过芯片的A口输入，B口输出的方式来实现控制步进电机的停转、快慢及正反转。
关键词：可编程并行I/O接口芯片8255A；8086CPU；ULN2003A驱动芯片；步进电机
目录
1 课程设计题目及课题分析 --------------------------------------------------------------------------- 1
拍一拍设置后缀1.1课程设计题目----------------------------------------------------------------------------------- 1
1.2步进电机介绍----------------------------------------------------------------------------------- 1
1.4软硬件运行环境及开发工具----------------------------------------------------------------- 1
2 步进电机控制系统各部件功能原理介绍--------------------------------------------------------- 2
2.1设计原理及实现方法-------------------------------------------------------------------------- 2
2.1.1 步进电机控制原理-------------------------------------------------------------------- 2
2.1.2微机步进电机控制系统原理图 ----------------------------------------------------- 2
2.1.3 运行方式与方向的控制——循环查表法 ---------------------------------------- 3
2.1.4步进电机的停转及快慢控制——设置开关 -------------------------------------- 4
2.2步进电机控制设计流程图-------------------------------------------------------------------- 5
3 步进电机控制系统软件编写与仿真 --------------------------------------------------------------- 6
3.1 硬件设计与实现 ------------------------------------------------------------------------------- 6
3.2仿真结果----------------------------------------------------------------------------------------- 6
3.2.1 并行接口I/O芯片8255A ----------------------------------------------------------- 6
3.2.2 驱动部分与步进电机----------------------------------------------------------------- 7
3.2.3步进电机与外部开关 ----------------------------------------------------------------- 8
3.2.4 仿真结果-------------------------------------------------------------------------------- 8
3.3软件设计----------------------------------------------------------------------------------------- 9
3.3.1正向慢转子程序 ----------------------------------------------------------------------- 9
3.3.2正向快转子程序 ----------------------------------------------------------------------- 9
3.3.3反向慢转子程序 ---------------------------------------------------------------------- 10
3.3.4反向快转子程序 ---------------------------------------------------------------------- 10
3.3.5长延时子程序-------------------------------------------------------------------------- 10
3.3.6短延时子程序-------------------------------------------------------------------------- 11
4 系统调试与操作说明 -------------------------------------------------------------------------------- 12
4.1系统调试---------------------------------------------------------------------------------------- 12
4.2 操作说明 --------------------------------------------------------------------------------------- 12
5 课程设计总结与体会 -------------------------------------------------------------------------------- 13 致谢------------------------------------------------------------------------------------------------------ 14 参考文件献 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 15 附录步进电机控制系统源程序---------------------------------------------------------------------- 16
皖西学院本科课程设计
1 课程设计题目及课题分析
1.1课程设计题目
步进电机控制设计，运用汇编语言编写程序对8255A控制，通过emu8086编译成文件并载入8086CPU中并用74LS373、74LS130、ULN2003A等一些列芯片通过连接实现对步进电机的控制。
1.2步进电机介绍
步进电机又称脉冲电动机，是按专用的脉冲电源的脉冲信号二一步一步的移动的。电源每输入一个脉冲，电动机就会转过一定的角度。因此，步进电机的角位移与输入的脉冲数成正比，相应的转速与脉冲的频率成正比。
步进电机有反应式（磁阻式）、永磁式、和永磁感应式的数种，此外，步进电机还可以做成直线型和平面型两种。
步进电机的定子可以有很多个磁极，两个相对的磁极为一相，定子按照一定顺序通电，转子则会按一定顺序一步一步地的旋转。由一种通电状态变换到另一种通电状态叫一“拍”，每一拍转子转过的角度叫步矩角，如果每次有两相通电，则称为双拍。本次设计中用的是双八拍。
步进电机具有快速启动和停止的能力，它的步矩角和转速不受电压波动和负载变化的影响，也不受环境条件如：温度、气压、冲击和振动等影响，仅与脉冲频率有关。它每转一周都有固定的步数，在不丢失步的情况下运行，其步矩误差不会长期累积。除此之外其体积小，重量轻、耗电少外，还必须具有高可靠性、高精度、快速性。正因为步进电机具有快速启动、精确步进以及能直接接收数字量的特点，所以在定位场合中得到了广泛的应用。日益广泛应用于数控车床、自动记录仪表、数模交换装置和计算机等数字控制系统中。随着微机的发展，步进电机的使用领域将更加广阔。
1.3课程设计任务及要求
任务：控制四相步进电机按双八拍的运行方式运行。将开关K2置高电平时启动步进电机，将K2键置低电平时，停止工作。步进电机的加电采用循环查表法，用软件来实现脉冲循环分配器的功能对步进电机绕组轮流加电。
要求：要使电机能通过控制实现四项功能：快速顺时针旋转，慢速顺时针旋转，快速逆时针旋转和慢速逆时针旋转，进行步进电机控制系统硬件电路设计，画出电路原理图、元器件布线图、实验电路图；绘制程序流程图，进行步进电机控制程序设计（采用汇编语言）。
1.4软硬件运行环境及开发工具
硬件：PC机一台
软件：能够仿真调试8086的Proteus软件、emu8086
开发语言：汇编语言
皖西学院本科课程设计
2 步进电机控制系统各部件功能原理介绍
2.1设计原理及实现方法
2.1.1 步进电机控制原理
步进电机是将电脉冲信号转换成角位移的一种机电式数模转换器。其旋转的角位移与输入脉冲的个数成正比；转速与输入脉冲的频率成正比；转动方向和输入脉冲对绕组加电的顺序有关。因此，步进电机旋转的角度位移、转速以及方向均受输入脉冲的控制。
步进电机在系统中是一种执行元件，都要带负载，因此需要功率驱动。在电子设备中，一般所需功率较小，常采用达林顿复合管作功率驱动。驱动原理如图2.1所示。
+12V
A
TIP122
图2.1 步进电机驱动原理图
2.1.2微机步进电机控制系统原理图
步进电机接口的硬件部分主要是提供输送相序代码的并行数据线（8根），以及保护电机绕组的器件，所以接口电路以8255A为主芯片，将PA口作数据口，传送加电代码，再加上锁存器74LS373作绕组保护。另外，还有功率驱动管TIP122，以及二极管、开关K0、K1、K2。
本实验采用A口作为控制口，B口作为输出口，PA0、PA1、PA2分别接开关的K0、K1、K2，PB0、PB1、PB2、PB3分别接ULN2003A的B1、B2、B3、B4端。微机步进电机控制系统原理图如图2.2所示。
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