1、摘 要本文介绍的是在DICE-AT2型自控原理实验箱上，通过编写汇编语言实现对步进电机转速的调节以及正转停止反转的控制。在试验箱上将电路搭好，打开软件，输入程序，将宏汇编程序经过汇编，连接后形成.EXE文件装入系统，运行程序观察电机转速及转向的变化。程序运行后电机的变化跟预期相符，各项步骤运行正常。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。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。关键词：步进电机；汇编编程；8088cpu；计算机控制Abstrac
2、tIs introduced in this paper on the DICE - AT2 control principle experiment box, by writing assembly language implementation of the stepping motor speed regulation and control forward, stop, reverse.In test chamber, general layout is good, open software, input program, the macro assembler after asse
3、mbly, connection formation. EXE file into the system, run the program to observe the changes of motor speed and steering.Program is running after the change of the motor with expectations, the various steps to run normally.Stepper motor is the electrical pulse signal into angular displacement or lin
4、ear displacement of open loop control stepping motor. Stepper motor as the executive element, it is one of the key products of electromechanical integration, widely used in all kinds of automation control system. With the development of microelectronics and computer technology, step ?Key words: Step
5、ping motor; Assembler programming; 8088 CPU; The computer control一 绪论11.1 背景11.1.1 步进电机的工作原理11.2 设计任务3二 系统分析32.1 对设计任务的分析32.2 对被控对象的分析3三 设计方案53.1 实验步骤5四 硬件调试5五 结果分析及心得体会6参考文献8附录9程序清单9一 绪论1.1 背景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
6、的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，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。 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 1.1.1 步进电机的工作原理简单的讲，步进电机驱动器根据外来的脉冲，通过其内部的逻辑电路控制步进电机的绕组按一定的次序正反通电，从而实现其运转。以两相1.8度步进
7、电机为例，其主要分为4线（双极性），6线（单极性）两种方式。 脉冲信号一般由CPU或单片机产生的，一般脉冲信号的比例为0.3-0.4左右，电机转速越高，比例则越大。 以四相步进电机为例，四相电机工作方式有二种，四相四步为AB-BC-CD-DA；四相八步为AB-B-BC-C-CD-D-AB。 如图为四相(实际为2相）式步进电机的基本构造图。中间转子由永久磁铁所构成，左边为N极，另一边为S极。定子有四组线圈，分别为L1、L2、L3及L4，各线圈的C端共接电源正极，另一端经由开关接在电源的负极。 图1 四相式步进电机基本构造图步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组
8、按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。下图是该四相反应式步进电机工作原理示意图。 图2 四相步进电机步进示意图开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对 齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。 当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。 四相步进电机按照通
9、电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。 单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如下图.a、b、c所示：a. 单四拍 b. 双四拍 c八拍图3 电源通电时序与波形1.2 设计任务利用实验箱上步进电机完成以下设计任务。设计任务：（1）实现步进电机转速的调节；（2）实现步进电机正反转改切换：正转停止反转。二 系统分析2.1 对设计任务的分析根据对DICE-AT2型试验箱的了解，8255cpu连同驱动可以带动步进电机的
10、转动，转速调节可以通过编写延时程序来实现，这个课题的电路图设计及接线并不难，但在程序修改方面还是存在一定的难度，需要熟悉汇编语言的编程，其次需要有一定的专研精神。2.2 对被控对象的分析电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。 电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过
11、一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运动方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。注：2相励磁通过的电流是1相励磁时通过电流的2倍，转矩也是1相励磁的2倍。此时电机的振动较小且应答频率升高，目前仍广泛使用此种方式。四相拍如下（1相激磁）：图4 四相拍（1相激磁）四相拍如下（2相激磁）：图5 四相拍（2相激磁）四相八拍如下（1-2相激磁）：图6 四相八拍（1-2相激磁）三 设计方案本实验使及AD35-02M型，四项八拍电机，电压为DC12V，其励磁线圈及励磁顺序如3.1 实验步骤（1）按图接线：（2）输入程序，将宏汇编程序经过汇编
12、，连接后形成.EXE文件装入系统，也可直接从安装目录中调用EXP3.EXE文件。（3）运行程序观察电机转速，改变步间延时，再观察电机转速变化。四 硬件调试按照下图连接好线路：图7 实验线路（1） 软件操作：输入程序编译链接打开调试窗口载入程序运行程序（输入G=0000：2000）（2）观察步进电机的变化。（3）根据课程设计要求修改汇编程序。 调速的实现：通过调用延时程序，使得步间延时变长，达到调速的效果。延时程序如下：DALLY:PUSHCX MOV CX,50H ; 转速 A3:PUSHAXPOPAXLOOPA3POPCXRET 停止的实现：通过调用几个延时程序，实际上此时步进电机还在运动，
13、只是太过缓慢，肉眼无法识别。A1_r1: ; 停CALL DALLY2CALL DALLY2CALL DALLY2CALL DALLY2CALL DALLY2CALLA1_r五 结果分析及心得体会 通过修改修改程序，让步进电机实现正转（慢）正转（快）反转（慢）正转（快）停反转（快），实验结果运行正常，步进电机在完成所有的变化后保持反转状态，直至按下停止指令。最初开始对步进电机的控制等方面可以说是一片空白。但是后来经过慢慢的查找资料，分析资料和实验调试最终还是成功了。另外就是实验过程中，难免会出现一些问题，比如说程序编译失败、电机不转等，遇到问题并不可怕，可怕的是不着手去解决问题。我仔细分析各个
14、模块，不断测试发送和接收的数据终于将系统运行流畅了。这两周我不仅学到了相关专业知识，更学到了很多调试程序的经验和方法。我们的学习不但要立足于书本，以解决理论和实际教学中的实际问题为目的，还要以实践相结合，理论问题即实践课题，解决问题即课程研究，学生自己就是一个专家，通过自己的手来解决问题比用脑子解决问题更加深刻。学习就应该采取理论与实践结合的方式，理论的问题，也就是实践性的课题。这种做法既有助于完成理论知识的巩固，又有助于带动实践，解决实际问题，加强我们的动手能力和解决问题的能力。相信这次的成功会给增强我们以后做事的信心。参考文献1王宗培.步进电动机及其控制系统M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社
15、，20092陈理壁.步进电机及其应用M.上海:上海科学技术出版社，20093刘宝延、 程树康，步进电动机及其驱动控制系统 M .2007年11月第一版：134-1674史敬灼， 步进电动机伺服控制技术M .2007年3月第2版：23-355孙笑辉,韩曾晋. 减少感应电动机直接转矩控制系统转矩脉动的方法J. 电气传动, 2011 (1) : 8-11.附录程序清单STACK SEGMENT STACK DW 256 DUP(?)STACK ENDSDATA SEGMENTTABLE DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H ;Step of motorTABLE2 D
16、B 09H,08H,0CH,04H,06H,02H,03H,01H ;Step of motorDATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATA MOV DS,AXMAIN: MOV AL,80H ;Initiate 8255 B(OUT)OUT 63H,ALMOVDX, 0A1: ;正 慢MOV BX,OFFSET TABLE MOV CX,0008H ;Number of step JMP A2A2:MOVAL,BX ;8255 outOUT61H,ALCALLDALLY_s ;Dally time INCBX I
17、NCDXCMP DX, 300HJEA1_sLOOPA2JMPA1A1_s: ;正 快MOV BX,OFFSET TABLE MOV CX,0008H ;Number of step JMP A2_sA2_s:MOVAL,BX ;8255 outOUT61H,ALCALLDALLY ;Dally time INCBX INCDXCMP DX, 1500HJEA1_srLOOPA2_sJMPA1_sA1_sr: ;反 慢MOV BX,OFFSET TABLE2 MOV CX,0008H ;Number of step JMP A2_srA2_sr:MOVAL,BX ;8255 outOUT61H
18、,ALCALLDALLY_s ;Dally time INCBX INCDXCMP DX, 1500HJEA1_fLOOPA2_srJMPA1_srA1_f: ;正 快MOV BX,OFFSET TABLE MOV CX,0008H ;Number of step JMP A2_fA2_f:MOVAL,BX ;8255 outOUT61H,ALCALLDALLY ;Dally time INCBX INCDXCMP DX, 2000HJEA1_r1LOOPA2_fJMPA1_fA1_r1: ; 停CALL DALLY2CALL DALLY2CALL DALLY2CALL DALLY2CALL
19、DALLY2CALLA1_rA1_r:;反MOV BX,OFFSET TABLE2 MOV CX,0008H ;Number of step JMP A2_rA2_r:MOVAL,BX ;8255 outOUT61H,ALCALLDALLY ;Dally time INCBX INCDX;CMP DX, 500H;JEA1LOOPA2_rJMPA1_rDALLY:PUSHCX MOV CX,50H ; 转速 A3:PUSHAXPOPAXLOOPA3POPCXRETDALLY_s:PUSHCX MOV CX,250H ; 转速 A3_s:PUSHAXPOPAXLOOPA3_sPOPCXRETDALLY2:PUSHCX MOV CX,9999HA32:PUSHAXPOPAXLOOPA32POPCXRETCODE ENDS END START
