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摘要：步进电机控制实验是微机原理与接口技术课程中一个非常重要的实验。研究了步进电机控制实验存在的问题，提出了改进实验内容，提高实验效果的措施，充分发挥了实验系统所提供的资源，有效地促进了实验效果地提高。
关键词：步进电机；控制；微机接口
中图分类号：TP331 文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)03-10790-01
1 引言
步进电动机是一种把电脉冲转换成角位移的电动机[1]。作为机电一体化的执行元件，步进电机具有结构简单、可靠性高、控制方便、成本较低等特点，因而被广泛应用于各种自动化控制系统中。步进电机控制实验是微机原理与接口技术课程中一个非常重要的实验，但实验系统所提供的实验内容通常比较简单。按照实验系统的要求，学生只需要连接几根导线，然后运行实验系统自带的控制程序观察实验效果，在很短的时间内就可以完成实验，学生思考的余地不多，对实验系统所提供的资源不能充分利用，达不到实验的目的。为此，我们通过研究，对原实验内容加以改进，充分发挥了实验系统所提供的资源，有力地促进了学生积极思考，有效地提高了实验效果，同时，对其他实验项目的改进也有积极的启示作用。
2 步进电机控制实验原理
步进电机作为将电脉冲信号转换为角位移的一种机电式数模转换器，其旋转的角位移与输入的脉冲个数成正比，转速与输入脉冲的频率成正比，转动方向与输入脉冲对绕组通电的顺序有关。本实验系统采用四相六线式步进电机，就其运行方式而言，有单四拍、双四拍、单双八拍、双八拍等方式；就其速度的控制而言，可以通过对定时器8253的编程，改变8253的定时常数，使其频率升高、降低或恒定，也可以通过软件延时实现。
在微机原理与接口技术课程中，步进电机控制实验采用8255A的PB3—PB0输出脉冲信号，驱动步进电机转动，实验原理如图1所示。
图1 步进电机控制原理图
由原理图可见，要实现步进电机的控制，只需要对8255A编写控制程序，使得PB3—PB0按照步进电机各相绕组的通电顺序输出通电代码，对需要通电的绕组使得该相连接的8255A端子输出高电平，即输出“1”，不通电绕组的对应连接端子输出“0”，如：要使得AB相绕组通电，则PB3—PB0端子输出为“1100”，其他亦然，控制程序流程如图2所示。
3 实验改进
为提高实验效果，可以从如下几个主要方面加以改进、扩充：
（1）改变8255A芯片的片选信号引出端口地址，将原地址060H—06FH改为000H—01FH或070H—07FH，通过口地址的分析，使学生搞清楚端口地址的选择与8255A地址线A1A0的关系。
（2）改变步进电机四相绕组与8255A的连接方式，将原来由PB3—PB0驱动改为PB7—PB4或者PC口驱动，因输出口变化，使得通电代码变化，从而使学生理解通电代码的计算方法。
（3）对控制程序进行修改，分别使步进电机按照一定的时间完成四相四拍、四相八拍等方式的正、反转操作以及步进电机的运转快慢地控制，使学生理解步进电机的正反转与通电顺序的关系以及运转快慢与脉冲宽度的关系。
（4）在程序中增加新的功能，如：在控制程序开始运行时使实验系统的数码管显示信息“8255---1”，在步进电机停止运转时显示“8255GOOD”，使学生懂得构造数码管显示代码表的方法，并通過对8279A的编程实现了相关提示信息的显示。
4 结束语
通过对步进电机控制实验的研究与改进，实现了对实验设备资源的充分利用，锻炼了学生综合运用知识的能力，有效地提高了实验效果，这种改进方法已经应用于其它实验项目的改革之中并取得了良好的效果。
参考文献：
[1]张广溢，郭前岗.电机学[M].重庆:重庆大学出版社,2002.
[2]启东计算机厂有限公司.微机原理与接口技术实验指导书[M].
[3]尹建华，张惠群等.微型计算机原理与接口技术[M].北京：高等教育出版社,2003.
[4]刘乐善.微型计算机接口技术及应用[M].武昌：华中科技大学出版社,2004.
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关键词：步进电机；控制；微机接口
中图分类号：TP331 文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)03-10790-01
1 引言
步进电动机是一种把电脉冲转换成角位移的电动机[1]。作为机电一体化的执行元件，步进电机具有结构简单、可靠性高、控制方便、成本较低等特点，因而被广泛应用于各种自动化控制系统中。步进电机控制实验是微机原理与接口技术课程中一个非常重要的实验，但实验系统所提供的实验内容通常比较简单。按照实验系统的要求，学生只需要连接几根导线，然后运行实验系统自带的控制程序观察实验效果，在很短的时间内就可以完成实验，学生思考的余地不多，对实验系统所提供的资源不能充分利用，达不到实验的目的。为此，我们通过研究，对原实验内容加以改进，充分发挥了实验系统所提供的资源，有力地促进了学生积极思考，有效地提高了实验效果，同时，对其他实验项目的改进也有积极的启示作用。
2 步进电机控制实验原理
步进电机作为将电脉冲信号转换为角位移的一种机电式数模转换器，其旋转的角位移与输入的脉冲个数成正比，转速与输入脉冲的频率成正比，转动方向与输入脉冲对绕组通电的顺序有关。本实验系统采用四相六线式步进电机，就其运行方式而言，有单四拍、双四拍、单双八拍、双八拍等方式；就其速度的控制而言，可以通过对定时器8253的编程，改变8253的定时常数，使其频率升高、降低或恒定，也可以通过软件延时实现。
在微机原理与接口技术课程中，步进电机控制实验采用8255A的PB3—PB0输出脉冲信号，驱动步进电机转动，实验原理如图1所示。
图1 步进电机控制原理图
由原理图可见，要实现步进电机的控制，只需要对8255A编写控制程序，使得PB3—PB0按照步进电机各相绕组的通电顺序输出通电代码，对需要通电的绕组使得该相连接的8255A端子输出高电平，即输出“1”，不通电绕组的对应连接端子输出“0”，如：要使得AB相绕组通电，则PB3—PB0端子输出为“1100”，其他亦然，控制程序流程如图2所示。
3 实验改进
为提高实验效果，可以从如下几个主要方面加以改进、扩充：
（1）改变8255A芯片的片选信号引出端口地址，将原地址060H—06FH改为000H—01FH或070H—07FH，通过口地址的分析，使学生搞清楚端口地址的选择与8255A地址线A1A0的关系。
（2）改变步进电机四相绕组与8255A的连接方式，将原来由PB3—PB0驱动改为PB7—PB4或者PC口驱动，因输出口变化，使得通电代码变化，从而使学生理解通电代码的计算方法。
（3）对控制程序进行修改，分别使步进电机按照一定的时间完成四相四拍、四相八拍等方式的正、反转操作以及步进电机的运转快慢地控制，使学生理解步进电机的正反转与通电顺序的关系以及运转快慢与脉冲宽度的关系。
（4）在程序中增加新的功能，如：在控制程序开始运行时使实验系统的数码管显示信息“8255---1”，在步进电机停止运转时显示“8255GOOD”，使学生懂得构造数码管显示代码表的方法，并通過对8279A的编程实现了相关提示信息的显示。
4 结束语
通过对步进电机控制实验的研究与改进，实现了对实验设备资源的充分利用，锻炼了学生综合运用知识的能力，有效地提高了实验效果，这种改进方法已经应用于其它实验项目的改革之中并取得了良好的效果。
参考文献：
[1]张广溢，郭前岗.电机学[M].重庆:重庆大学出版社,2002.
[2]启东计算机厂有限公司.微机原理与接口技术实验指导书[M].
[3]尹建华，张惠群等.微型计算机原理与接口技术[M].北京：高等教育出版社,2003.
[4]刘乐善.微型计算机接口技术及应用[M].武昌：华中科技大学出版社,2004.
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