文档介绍：课题设计目的
通过步进电机远程控制系统设计与制作,深入了解与掌握利用RS-232或RS-485串行通信标准进行远距离传送的原理与方法。
课题设计环境
:
PC兼容机;
Windows2000;
MFID多功能微机实验平台(含PCI总线驱动板);
MF2KI集成开发环境;
面包板或外设功能模块板
安装或焊接工具。
MFID多功能微机平台配置:
1) I/O端口地址:
8255的4个端口地址为300H~303H。其中A口=300H,B口=301H,C口=302H,命令口=303H。
8253的四个端口地址为304H~307H,其中通道0为304H,通道1为305H,通道2为306H,命令口为307 H;
8251的两个端口为:308 H~309 H,其中,308 H为8251数据口,309 H为命令/状态口;
2) 电缆线与插座:采用26芯扁平电缆与J5插座;RS-485电缆及插座;
3) 元器件:包括接口的对象永磁式四相步进电机,驱动电路达林顿管TIP122,保护电路74LS373,相序指示灯以及开关SW1和SW2等;
4) 步进电机模块上的开关SW1和SW2的功能:配置为用来控制步进电机的运行方向、速度和启动/停止;
5) 其他辅助元器件若干;
需求分析
:
甲机通过RS-485接口远距离控制乙机一侧的步进电机起/停;
甲机通过RS-485接口远距离控制乙机一侧的步进电机的运转方向;
甲机通过RS-485接口远距离控制乙机一侧的步进电机的运行速度;
电路板上的SW1和SW2开关同样可以控制步进电机的起/停。
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进行步进电机远程控制系统电路硬件设计,画出电路原理图、PCB图和元器件布线图;
在面包板上安装元器件;
进行步进电机远程控制程序设计(采用ASM或C语言)
系统联调,提交一个符合上述两种以上要求的通信控制程序系统设计。
概要设计
硬件设计:
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1)根据步进电机控制电路原理图,在面包板上搭建控制电路;
2)将控制电路通过26芯排线与MFID平台相联;
串行通信线路:
用RS-485电缆将甲机的MFID平台和乙机的MFID平台相连,使之能够互相通信。
双机串行通信连接图如图4-1所示。
图 4-1 双机串行通信原理图
整合后的电路原理图:
整个远程步进电机控制系统的电路原理图见图4-2。

图4-2 整个系统的原理图
软件设计:
串行通信模块:
1) 远程命令发送端:
编写串行信号发送程序,用于给接受端传递信号;
2) 本地接收控制端
编写串口监听器模块,使之在运行时能持续监听发送端发送的命令;
步进电机控制模块:
位于接受端,依照监听器接收到的信息来操作步进电机的运行;
详细设计
步进电机控制原理
步进电机是将脉冲信号转换成角位移的一种机电式数模转换器。步进电机旋转的角位移与输入脉冲的个数成正比;步进电机的转速与输入脉冲的频率成正比;步进电机的转动方向与输入脉冲对绕组加电的顺序有关。因此,步进电机旋转的角位移、转速以及方向均受输入脉冲的控制。
步进电机的控制电路原理图见图5-1。
图5-1 步进电机控制电路原理图
硬件设计:
步进电机控制电路设计
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接口数据线(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口作为数据口,传送加电代码,再加上锁存器74LS373作绕组保护,74LS73芯片的引脚分配如图5-2所示,功能对应表如表5-1所示,功能表中当G为高时,Q输出将随数据D输入而变;当G为低时,Q输出将锁存已建立的数据电平。另外,还有功率驱动管TIP122,以及二极管(用作保护TIP驱动管)、按键开关SW等。很明显,这里并没有什么联络线。这是因为此处的被控对象步进电机总是处于准备好接收8255A传来的数据(相序加电代码)的,不需要查询是否准备好,即无条件传送。
图5-2 74LS73芯片的引脚分配图
表5-1 74LS373功能对应表
步进电机的驱动
步进电机在系统中是一种执行元件,都要带负载,因此,需要功率的驱动。在电子仪器和设备中,一般所需功率较小,常采用达林顿复合管作功率驱动。驱动原理图如5-3所示。
图5-3 TIP122驱动原理图
图5-3中,在TIP122的基极上,加电脉冲为高时,加电代码=1时,达林顿管导通,使绕组A通电;加电代码=0时,绕组断电。
步进电机的启/停以及速度控制——设置开关
为了控制步进电机的启/停和