硬件课程设计实践报告顺序控制系统设计

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1、 硬件课程设计实践报告顺序控制系统设计 中国矿业大学2010年12月26日摘 要顺序控制系统是一种按照一定顺序实现的微机系统，它是实现大型机组自动化，保证安全经济运行的重要措施。在影响系统完好率和投入率的诸多因素中，合理划分设计界面及人机界面的设计是两个最重要的因素。顺序控制是自动控制领域中最基本应用又最广泛的一个方面,进入21世纪以来，它发展的非常迅速，在多个行业都有应用，备受人们的青睐。 随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，顺序控制在社会日常生活中的作用越来越受到人们的重视，经过前一阶段的学习和认识，我们做出了一个简单的顺序控制系统，用来模拟一些机器生产等，以及生产过程中出现安全隐患的

2、排查情况等。我们学习了微机原理与接口技术这门课程，课上我们学到了一些计算机硬件工作的基本原理， 汇编语言程序设计方法，微型计算机接口技术，建立微型计算机系统的整体概念，初步形成微机系统软硬件开发的能力，我们决定通过这次大作业来指导督促自己的学习，培养学习的兴趣，使我们的学习更有针对性。根据课程设计的要求，我们用微机原理与接口实验仪来模拟机器的工作过程，用到了8253、8255、LED灯、0832、直流电机、步进电机、译码器以及报警灯等等，利用这些器件的工作原理可以模仿正常工作、报警等等一系列过程。在实现运行的过程中，我们利用汇编语言，利用上述几种芯片，增加对计算机硬件系统的了解和熟悉，培养创新

3、能力和动手能力。总体报告目录1. 设计步骤流程 12. 电路设计及主要功能 12.1 功能简介 12.2 使用的主要芯片以及元件 22.3 原理简介 22.4 8255原理及接线图 22.5 8253原理及接线图 52.6 0832原理及接线图 72.7 步进电机原理及接线图 102.8 直流电机原理及接线图 132.9 硬件接线图（由实验设备所画） 143程 序 流 程 图 164. 分 析 与 测 试 175. 设计中所遇到的各种问题及解决176. 实验总结187. 参考文献198. 附录（程序代码）201. 设计步骤流程首先，设计和分析8253的定时功能，设计8253控制时间脉冲信号来对

4、时间进行控制；其次，利用8255控制步进电机的正转和反转，用指示灯来显示；第三，利用0832控制直流电机的转和停；第四，利用红外线报警灯，来判断是否出现故障，开关控制，当开关闭合，此时红外线报警灯亮，电机立即停止工作，LED指示灯熄灭；最后，对整个过程进行调试和分析，画出流程图，以及硬件连接图，调试程序并运行程序2. 电路设计及主要功能2. 1功能简介整个顺序控制实验我们将系统分为六个过程：第一步：1号指示灯亮，步进电机正转10秒；第二步：2号指示灯亮，步进电机反转10秒；第三步：3号指示灯亮，步进电机正转10秒；第四步：4号指示灯亮，步进电机反转10秒；第五步：5号指示灯亮，直流电机转动10

5、秒；如果系统没有故障产生（即控制红外灯的开关没有闭合），此时整个顺序控制系统将循环运行这五个功能。当出现故障的时候，即控制红外线灯的开关闭合的时候，此时系统将不能循环进行下去。所有的过程将停止下来，此时，红外线灯亮，发出报警信号。若此时断开开关，系统将继续运转下去。 其中最主要的过程是8253控制电机运转的时间，以及8255控制步进电机的正反转和0832控制直流电机转动，这三个过程是整个顺序系统的关键。其中8253发出时钟脉冲信号进行定时，而8255控制电机正反转，当时间到时，自动调整输出脉冲的顺序，从而实现步进电机的正反转。0832负责直流电机的转动，。而红外线报警灯起到开关和检测的作用，当

6、危险发生时，红外线报警灯自动发光，此时输给8253和8255的信号均为00H；电机和LED灯全灭，只有断开开关，此时红外线报警灯熄灭，才可以恢复正常工作。2.2 使用的主要芯片以及元件设计所需要的芯片：8253、8255A、0832所需要的设备：LED指示灯、步进电机、直流电机、红外线报警灯2.3 原理简介（1）8253用于对整个过程计时，步进电机正转10秒，反转10秒，正转10秒，反转10秒；直流电机加速转动10秒；直流电机减速转动10秒；（2）通过对8255A编程初始化，使8253和灯连接，控制灯的亮与灭，用以指示整个过程中步进电机和直流电机的工作过程；（3）用D/A转换器0832来控制电

7、机的转动，电机转动的时间由8253来控制；（4）红外线报警灯及合成，送给一定频率的脉冲就可以是红外灯发光，此时来控制系统的运行和停止。2.4 8255原理及接线图8255的基本工作原理8255A是Intel公司为其80系列微处理器生产的通用可编程并行输入输出接口芯片，也可以与其他系列的微处理器配套使用。由于其通用性强，与微机接口方便，且可通过程序指定完成各种输入输出操作，因此，8255获得了广泛的应用。它是具有3个8位的并行I/O端口，具有三种工作方式，被广泛地使用于单片机的并行I/O端口。工作方式0：基本输入输出方式工作方式1：选通输入输出方式工作方式2：双向传送方式8255引脚功能说明：R

8、ESET:复位输入线，当该输入端外于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。 PA0PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入锁存器。 PB0PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器， 一个8位的输入输出缓冲器。 PC0PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口， 每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。CS:片选信号线，当这个输入引脚为低电平时，表示芯

9、片被选中，允许8255与CPU进行通讯。 RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时，允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。 WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时，允许CPU将数据或控制字写8255。 D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送8255A的工作方式与控制字 8255A的工作方式 8255A在使用前要先写入一个工作方式控制字，以指定A、B、C三个端口各自的工作方式。8255A共有三种工作方式： 方式0基本输入输出方式，

10、即无须联络就可以直接进行8255A与外设之间的数据输入或输出操作。A口、B口、C口的高四位和低四位均可设置为方式0。 方式1选通输入输出方式，此时8255A的A口和B口与外设之间进行输入或输出操作时，需要C口的部分I/O线提供联络信号。只有A口和B口可工作在方式1。 方式2选通双向输入输出方式，即同一端口的I/O线既可以输入也可以输出，只有A口可工作于方式2。此种方式下需要C口的部分I/O线提供联络信号。 有关8255A三种工作方式的功能及应用的详细介绍见下一节。8255A的控制字 （1）工作方式选择控制字 8255A的工作方式可由CPU写一个工作方式选择控制字到8255A的控制寄存器来选择。

11、控制字的格式，可以分别选择端口A、端口B和端口C上下两部分的工作方式。端口A有方式0、方式1和方式2共三种工作方式，端口B只能工作在方式0和方式1，而端口C仅工作在方式0。 注意：在端口A工作在方式1或方式2，端口B工作在方式1时，C口部分I/O线被定义为8255A与外设之间进行数据传送的联络信号线，此时，C口剩下的I/O线仍工作在方式0，是输入还是输出则由工作方式控制字的D0和D3位决定。 （2）C口按位置位/复位控制字 8255A的C口具有位控功能，即端口C的8位中的任一位都可通过CPU向8255A的控制寄存器写入一个按位置位/复位控制字来置1或清0，而C口中其他位的状态不变。控制字格式。

12、 应注意的是，C口的按位置位/复位控制字必须跟在方式选择控制字之后写入控制字寄存器，即使仅使用该功能，也应先选送一个方式控制字。方式选择控制字只需写入一次，之后就可多次使用C口按位置位/复位控制字对C口的某些位进行置1或清0操作。8255A引脚及功能示意图B组A组（b） 功能示意图（a）引脚图8.14 8255A引脚及功能示意图 A口 C口8255A C口 B口CSD0D7WRRDA0A1RESETPA0PA78PC4PC74PC0PC34PB0PB781 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 8255A 3111 3012 2913 2814 2715 2

13、616 2517 2418 2319 2220 21PA3 PA2PA1 PA0 RD CS GND A1A0 PC7 PC6 PC5 PC4PC0 PC1 PC2 PC3 PB0 PB1 PB2 PA4 PA5PA6 PA7 WR RESET D0 D1D2 D3 D4 D5 D6D7 VCC PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 8255A内部结构框图B组控制部件内部DB（8）PA7 PA0D0D7数据总线缓冲器读/写控制逻辑RESETA1A0WRRDCSA组端口A（8）A组端口C(高4位)B组端口C(低4位)B组端口B（8）A组控制部件PC7 PC4PC3 PC0PB7 PB0图8.1

14、5 8255A内部结构框图2.5 8253原理及接线图 8253是NMOS工艺制成的可编程计数器/定时器，有几种芯片型号，外形引脚及功能都是兼容的，只是工作的最高计数速率有所差异，例如8253（2.6MHz）,8253-5(5MHz) 8253内部有三个计数器，分别成为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相同。每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字，互相之间工作完全独立。每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GATE，另一个为输出端OUT。每个计数器内部有一个8位的控制寄存器，还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执行部件

15、CE和一个输出锁存器OL。 执行部件实际上是一个16位的减法计数器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通过程序设置的。输出锁存器的值是通过程序设置的。输出锁存器OL用来锁存计数执行部件CE的内容，从而使CPU可以对此进行读操作。顺便提一下，CR、CE和OL都是16位寄存器，但是也可以作8位寄存器来用8253在本实验中工作于方式2和方式3。 8253在方式2时有它自己的工作的特点。对某一计数通道写入控制字，选定工作方式2时，OUT端输出高电平。如果GATE为高电平,则在写入计数值后的下一个时钟脉冲时,将计数值装入执行部件.此后,计数器随着时钟脉冲的输入而递减计数.当计数值减为1时

16、, OUT端由高电平变为低电平,待计数器的值减为0时, OUT端引脚又回到高电平, 与此同时,还将计数初值重新装入计数器,开始一个新的计数过程,并由些周而复始地计数.如果装入计数器的初值为n,那么在OUT引脚上,每隔n个周期就产生一个负脉冲,其宽度与时钟脉冲的周期相同,频率为输入时钟脉冲频率的n分之一.所以,这实际上是一种分频工作方式。 在操作过程中,任何时候都可由CPU重新写入新的计数值,它不会影响当前计数过程的进行.比如说,原来的计数值N=4,在计数过程中计数值回零前,又写入新的计数值N=3,8253仍按N=4进行计数.当计数值减为0时,一个计数周期结束,8253将按新写入的计数值N=3进

17、行计数. 当需要产生连续的负脉冲序列信号时,可使8253工作于方式2.在本实验当中,就是让0通道工作在方式2下. 通道0的工作在实验中起到的作用是在OUT1端输出一个比较合适的时钟频率，然后用通道1进行时间的控制。通道1在控制灯闪烁的时候采用的工作方式是方式3，这样可以让8255的A端口检测到输出端的方波信号。 对于方式3来说,它的工作方式与方式2有着很多相似的地方,然而,又不能等同.因为它们各自有着不同的特点.使用的时候就要加以区别。 我们可以从输出的波形上看出它们的一些不同之处。因为方式3输出的不是序列负脉冲,而是对称的方波或基本对称的矩形波.当然,无论是方式2,还是方式3,都要将GATE

18、端置为高电平才可实现它的功能。 8253有一些它的特点。如果写入计数器的初值为偶数，则当8253进行计数时，每输入一个时钟脉冲，均使计数值减2。计数值减为0时，OUT输出引脚由高电平变成低电平，同时自动重新装入计数初值，继续进行计数。当计数值减为0时，OUT引脚又回到高电平，同时再一次将计数初值装入计数器，开始下一轮循环计数；如果写入的计数初值为奇数，则当输出端OUT为高电平时，第一个时钟脉冲使计数器减1，以后每来一个时钟脉冲，都使计数器减2，当计数值减为0时，输出端OUT由高电平变成低电平，同时重新装入计数初值，继续进行计数。这时第一个时钟脉冲使计数器减3，以后每个时钟脉冲都使计数器减2，计

19、数值减为0时，OUT引脚又回到高电平，并重新装入计数初值后，开始下一轮循环计数。这两种情况下，从OUT端输出的方波频率都等于时钟脉冲的频率除以计数初值。但要注意，当写入的计数初值为偶数时，输出完全对称的方波，写入计数初值为奇数时，其输出波形的高电平宽度比低电平多一个时钟周期。 如果希望改变输出方波的速率，CPU可在任何时候重新装入新的计数初值，在下一个计数周期就可按新的计数初值计数，从而改变方波的速率。8353采用级联方式。此实验中使用8253的0通道和1通道以实现级联。8253的地址是如何安排的呢？它的三个通道是怎样分配地址的端口的呢？我们在这个实验当中采用的端口的起始的地址是200H，所以

20、就有这样的分配：通道0的地址端口为200H，通道1的地址端口为201H，通道2的地址端口为202H，8253的控制端口的地址为203H。这就是它们的地址端口的分配。8253引脚及功能示意图：2.6 0832原理及接线图NSC公司生产的DAC0832是一种内部带有数据输入寄存器的8位D/A转换器，采用先进的CMOS工艺制成，芯片内有R-2R梯形电阻网路，用于对参考电压产生的电流进行分流，完成模数转换，转换结果以一组差动电流Iout1和Iout2输出。在DAC0832内部有一个8位输入寄存器和一个8位DAC寄存器，它们可以分别选通。这样，就可以把从CPU送来的数据先打入输入寄存器，在需要进行D/A

21、转换时再选通DAC寄存器，实现D/A转换，这种工作方式称为双缓冲工作方式。DAC0832结构：* D0D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；* ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；* CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；* WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；* XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；* WR2：DAC寄

22、存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。* IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；* IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；* Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；* Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V+15V；* VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V+10V；* AGND：模拟信号地* DGND：数字信号地 DAC0832

23、工作方式：根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。 DAC0832引脚功能电路应用原理图DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。所以这个芯片的应用很广泛,关于DAC0832应用的一些重要资料见下图： D/A转换结果采用电流形式输出。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接

24、。DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL电路或微机电路连接。DAC0832的工作方式 DAC0832进行D/A转换，可以采用两种方法对数据进行锁存。 第一种方法是使输入寄存器工作在锁存状态，而DAC寄存器工作在直通状态。具体地说，就是使 和 都为低电平，DAC寄存器的锁存选通端得不到有效电平而直通；此外，使输入寄存器的控制信号ILE处于高电平、 处于低电平，这样，当 端来一个负脉冲时，就可以完成1次转换。 第二种方法是使输入寄存器工作在直通状态，而DAC寄存器工作在锁存状态。就是使 和 为低电平，ILE为高电平，这样，输入寄存器的锁存选通信号处于无效状态而直通；当 和 端输入1个

25、负脉冲时，使得DAC寄存器工作在锁存状态，提供锁存数据进行转换。 根据上述对DAC0832的输入寄存器和DAC寄存器不同的控制方法，DAC0832有如下3种工作方式： 单缓冲方式。单缓冲方式是控制输入寄存器和DAC寄存器同时接收资料，或者只用输入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。此方式适用只有一路模拟量输出或几路模拟量异步输出的情形。 双缓冲方式。双缓冲方式是先使输入寄存器接收资料，再控制输入寄存器的输出资料到DAC寄存器，即分两次锁存输入资料。此方式适用于多个D/A转换同步输出的情节。 直通方式。直通方式是资料不经两级锁存器锁存，即 ， ， ， 均接地，ILE接高电平。此方式适用于连续反馈

26、控制线路，不过在使用时，必须通过另加I/O接口与CPU连接，以匹配CPU与D/A转换。DAC0832引脚以及功能示意图2.7 步进电机原理及接线图步进电机的组成 ：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。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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步进角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。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

27、，从而达到调速的目的。以三相步进电机为例，电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3、2/3,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3，C与齿3向右错开2/3。其内部结构如图1所示。步进电机旋转原理：如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3，此时齿3与C偏移为1/3，齿4与A偏移（-1/3）=2/3。如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3，此时齿4与A偏移为

28、1/3对齐。如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3 这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A通电，电机就每步（每脉冲）1/3,向右旋转。如按A，C，B，A通电，电机就反转。由此可见：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。不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BCC-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3改变为1/6。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3变为1/12，1/24，这就是电机细分驱动的基本理论依据。不

29、难推出：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/m, 2/m(m-1)/m,。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。步进电机的技术参数与控制步进电机的三个重要参数是相数、拍数和步距角。相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，用n表示。以三相电机为例，有三相三拍运行方式即AB-BC-CA-AB，三相六拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CA-A。电机正反转控制：当电机绕组通电时序为AB-BC-CA或A-

30、AB-B-BC-C-CA-A为时正转，通电时序为CA-BC-AB或A-CA-C-BC-B-AB-A时为反转。步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。=360度/（转子齿数*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。步进电机的方向控制以下以三相六拍的步进电机，具体说明如下:控制绕组的通电方式为AB-BC-CA-AB 或AB-CA-BC-AB，每拍同时有两相绕组通电，三拍为一个循环，当A 、B 两相控制绕组同时通电时，转子齿的位置应同时考虑到两

31、对定子极的作用，只有A 相极和B 相极对转子齿所产生的磁拉力相平衡才是转子的平衡位置。双三拍运行时的步距角是30,但双三拍运行时每一拍总有一相绕组持续通电，例如由A、 B 两相通电变为B、 C 两相通电时，B 相保持持续通电状态，C 相磁拉力使转子逆时针方向转动，而B 相磁拉力却起有阻止转子继续向前转动的作用。步进电动机的速度控制步进电机速度的控制是通过控制单片机发出的步进脉冲的频率来实现。对于软件脉冲分配方式采用调整两个控制字之间的时间间隔来实现调速；对于硬件脉冲分配方式则采用定时中断方式来调整脉冲频率从而实现调速。根据以上所述，控制步进电机速度的方法有两种。(1)软件延时法：通过调用标准的

32、延时子程序，改变两控制字之间延时时间来实现。采用软件延时方法实现速度调节的优点是程序简单，思路清晰，不占用硬件资源，缺点是CPU的等待时间过长，占用大量机时，因此没有实用价值。(2)定时器中断法。以805l单片机为例，在中断服务子程序中进行脉冲输出操作，调整定时器的定时常数就可实现脉冲频率的调整，从而实现调速。这种方法占用CPU时间较少，容易实现，是一种比较实用的调速方法。2.8 直流电机原理及接线图直流电动机因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励3类,其中自励又分为并励、串励和复励3种。直流电动机 - 特点：(一)调速性能好。所谓“调速性能”，

33、是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。(二)起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流电动机拖动。直流电动机 工作原理：如上图（a）所示，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。如果转子转到如上图（b）所示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电

34、刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷 B 流出。此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。他励直流电动机 他励直流电动机由励磁绕组和电枢绕组分别由两个独立的直流电源供电。在励磁电压Uf的作用下，励磁绕组中通过励磁电流If，从而产生主磁

35、极磁通。在电枢电压Ua的作用下，电枢绕组中通过电枢电流Ia。电枢电流与磁场相互作用产生机械以某一转速n运转。电枢旋转时，切割磁感线产生电动势E.电动势的方向与电枢电流的方向相反。2.9 硬件接线图（根据实验设备所画）实际连接图4程 序 流 程 图开始初始化，给8253送控制字和初值给8255写控制字 循环检测A口状态 AND语句输出到LED指示灯步进电机正转10秒AND语句输出到LED指示灯步进电机反转10秒 Y运行一次步进电机正反转（Y/N） NAND语句输出到LED指示灯直流电机加速转动10秒 AND语句输出到LED指示灯 直流电机加速转动10秒Y 检验开关是否闭合N红外报警灯发光，电机停

36、止转动结 束5. 分 析 与 测 试设计中所遇到的各种问题及解决要实现顺序控制的全过程，需要用到8253计时，用LED灯指示每个过程，用8255来控制步进电机的转动以及0832控制直流电机转动等等。在运行程序的过程中出现了很多错误，给8255送控制字和初值，通过级联来给每个过程计时，8255的A口作输入，8253的输出接A口；B口作输出，8255循环检测A口的状态，通过B输出到灯上。在实验过程中，我们先后遇到了3个困难。（1）首先，我们最初的编程思想是循环检测A口状态时，用的是软件延时来实现的，但是肖硕老师告诉我们必须用硬件延时来实现，于是我们经过努力，最终完成了硬件来控制时间；这是第一个错误

37、。（2）其次，就是在步进电机正转和反转的时候，遇到了错误，主要问题是步进电机的正反转没有控制，由于不了解步进电机，我们做出的实验是电机正转2圈反转2圈，无法实现步进电机的长时间正转和反转，最后我们把8255输出脉冲的顺序进行了调换，完成了这一步的过程。（3）最后，就是报警灯的控制上出现了失误，我们的报警装置无法实现报警后，机器停止运转，后来我们输入了程序，即报警灯亮的时候，8255输出圈00H，这样的话就是所有部件的接受信号为0，达到机器停止转动的效果。6. 实 验 总 结当选择这个顺序控制这个实验的时候，首先，因为顺序控制实验首先在机械化生产中用很大的应用，这对我们进一步了解电子机械有很大的

38、帮助；其次，因为顺序控制实验应用的器件比较多，使我们对以前的很多芯片和器件进行复习。在实验过程中，我们碰到了很多的难题，首先是步进电机的使用，由于以前没有用过步进电机，所以对于步进电机的正反转，我们无法实现，最终利用输入的顺序将其实现。其次是0832以及8255、8253等芯片的配合使用，难度很大。所以我们一方面，去图书馆查阅资料，借阅相关的书籍，另一方面，在老师的帮助和指导下去完成这个实验。总之，在实验最后，有一些功能并没有实现，这是很大的遗憾，我们已经进了很大的努力了，以后我们将会继续努力学习这些东西，争取掌握和能够应用它们去解决实际问题。在实验过程中，我们学到了很多东西，但有的时候还是比

39、较迷茫，不知道从哪些方面努力和下手，幸亏有两位恩师的帮助，老师帮我们解决问题，指导我们的实验过程，才使我们的实验最终可以完成。我们十分感谢两位老师的帮助。这次实验，从理论上和实践上都是对我们的检查，我们受益匪浅，也认识到了自己基础知识的不足和欠缺，需要我们加倍努力，以后我们将更加努力的学习好我们的专业课程。7.参考文献1 微型计算机原理与接口技术（第四版） 周荷琴 吴秀清 编著 2 计算机硬件课程设计指导书3 百度文库4 CSDN源码下载网8.附录（程序代码）CODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART:MOV DX,20BH ;8255的初始化MOV AL,10010000

40、B；A口输入，B口C口输出 OUT DX,ALMOV AL,00110101B MOV DX,203H OUT DX,AL ; 向8253的控制口写控制字 MOV AL,00H MOV DX,200H OUT DX,AL MOV AL,20H OUT DX,AL ;向通道0写初值 MOV AL,01110111B MOV DX,203H OUT DX,AL MOV AL,00H MOV DX,201H OUT DX,AL MOV AL,10H OUT DX,AL ;向通道1写初值， 8253输出2MHZ方波 MOV AH,01HT1: MOV AH,ALY1: MOV DX,208H ;检测A

41、口状态 IN AL,DX AND AL,01H CMP AH,00H；高四位为0 JNZ T1；不是则循环 CMP AL,01H；低四位为0 JZ T1；不是则循环A:MOV DX,20AHMOV AL,00H；先送0OUT DX,ALMOV AL,0FEH；送低电平，使第一个灯亮OUT DX,AL MOV BX,16WORK:；依次给步进电机送脉冲，使其正转 MOV AL,01H；送01H MOV DX,209HOUT DX,ALMOV CX,5000DELAY1:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY1MOV AL,02H；送02HMOV DX,209HOUT DX,ALMOV C

42、X,5000DELAY2:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY2MOV AL,04H；送04HMOV DX,209HOUT DX,ALMOV CX,5000DELAY3:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY3 MOV AL,08H；送08HMOV DX,209HOUT DX,ALMOV CX,5000DELAY4:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY4MOV AL,10H；送10HMOV DX,209HOUT DX,ALMOV CX,5000DELAY5:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY5MOV AL,20H；送20HMOV DX,209HOUT D

43、X,ALMOV CX,5000DELAY6:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY6MOV AL,40H；送40HMOV DX,209HOUT DX,ALMOV CX,5000DELAY7:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY7 MOV AL,80H；送80HMOV DX,209HOUT DX,AlMOV CX,5000DELAY8:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY8DEC BX；依次从A到D输入以上八个脉冲，可使其正转CMPBX,00JNZWORK；循环，达到连续正转的效果MOV DX,20AHMOV AL,00HOUT DX,ALMOV AL,0FDH；给第

44、二个灯送低电平，使其亮OUT DX,ALMOVBX,16work1:；依次反向输入脉冲，使其反转MOV AL,80H；送80H MOV DX,209HOUT DX,ALMOV CX,5000DELAY11:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY11MOV AL,40H；送40HMOV DX,209HOUT DX,ALMOV CX,5000DELAY22:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY22MOV AL,20H；送20HMOV DX,209HOUT DX,ALMOV CX,5000DELAY33:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY33 MOV AL,10H；送1

45、0HMOV DX,209HOUT DX,ALMOV CX,5000DELAY44:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY44MOV AL,08H；送08HMOV DX,209HOUT DX,ALMOV CX,5000DELAY55:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY55 MOV AL,04H；送04HMOV DX,209HOUT DX,ALMOV CX,5000DELAY66:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY66MOV AL,02H；送02HMOV DX,209HOUT DX,ALMOV CX,5000DELAY77:DEC CXCMPCX,00JNZ DEL

46、AY77MOV AL,01H；送01HMOV DX,209HOUT DX,AlMOV CX,5000DELAY88:DEC CXCMPCX,00JNZ DELAY88DEC BXCMPBX,00jNZ work1；循环使其连续反转MOV DX,20AHMOV AL,00HOUT DX,ALMOV AL,0FBH；给第三个灯送低电平，使其亮OUT DX,ALMOV DX,210HMOV AL,00HOUT DX,ALMOV AL,00HUP:OUT DX,AL；直流电机加速转动INC ALCMP AL,1FHJNZ UPDEC ALMOV DX,20AHMOV AL,00HOUT DX,ALMOV AL,0F7H；给第四个灯送低电平，使其亮OUT DX,ALMOV DX,210HMOV AL,00HOUT DX,ALDOWN:OUT 1FH,AL；直流电机减速转动DEC ALCMP AL,00HJNZ DOWN MOVDX,208HINAL,DX；检测A口第二位的开关状态ANDAL,00000010BCMP AL,00H；若开关闭合JZ T2；则跳到T2JMP A；否则重新循环转动T2:MOV DX,20AHMOV AL,0FBH；报警灯灯亮，电机停止工作OUT DX,ALCODE ENDSEND START25