機電一體化畢業(yè)設(shè)計----雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺的設(shè)計

1、<p>　　xxxxxxxxxxxx</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）</p><p>　　設(shè)計(論文)題目：雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺</p><p><b>　　姓 名 ： </b></p><p><b>　　學(xué) 號 ： </b></p><p>

2、;　　系 部 ：機電工程系</p><p>　　專 業(yè) ：機電一體化</p><p><b>　　年 級 : </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師 : </b></p><p>　　2010年04月 01 日</p><p>　　摘 要

3、 </p><p>　　在現(xiàn)有的三坐標(biāo)連動數(shù)控工作臺上再增加一個具有兩個旋轉(zhuǎn)自由度的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，將其安裝在原有的工作臺上，通過對數(shù)控系統(tǒng)的升級改造，使之成為五坐標(biāo)軸聯(lián)動的數(shù)控工作臺。</p><p>　　通過對單片機技術(shù)的應(yīng)用，使數(shù)控工作臺更加平穩(wěn)、有序的工作，減少工作時產(chǎn)生的誤差，使該機床的雙回轉(zhuǎn)工作臺不僅沿X、Y、Z方向作平行移動，在A、B兩軸能同時運動，且能隨時停止。不

4、僅可以加工簡單的直線、斜線、圓弧，還可適應(yīng)更復(fù)雜的曲面和球形零件的加工。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控、工作臺、雙回轉(zhuǎn)、單片機應(yīng)用、五軸連動</p><p>　　Abstract </p><p>　　Coordinate existing CNC table to add a two spin degrees of freedom of NC rotary

5、table will be installed at the original table, through the numerical control system upgrade, making it coordinates of five-axis CNC table. </p><p>　　Through the single-chip technology to enable CNC table mor

6、e stable, and orderly work and reduce errors at work, so that the machine is not only dual-rotary table along the X, Y, Z direction for a parallel move, at A, B two-axle at the same time exercise, and can stop at any tim

7、e. Not only simple linear processing, slash, arc, but also to adapt to more complex and the spherical surface machining. </p><p>　　Keywords: CNC, workbench, double rotary, single-chip applications, five-axis

8、 linkage</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒 論 ...........................1</p><p>　　1.1 課題研究的目的和意義 …………………………………….1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外現(xiàn)有數(shù)控發(fā)展?fàn)顩r …………………………

9、……….1</p><p>　　1.3當(dāng)代數(shù)控發(fā)展的主要趨勢 …………………………………….2</p><p>　　1.3.1、高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢 ..............................3</p><p>　　1.3.2 5軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機床快速發(fā)展 ...........................3</p&g

10、t;<p>　　1.1.3智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 ........................................................................................................3</p><p>　　1.4 數(shù)控機床的升級（五軸聯(lián)動） …………………………….4</p>&

11、lt;p>　　第二章 雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...........6</p><p>　　2.1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 ……………………………………………6</p><p>　　2.2 開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺 ………………………………………………6</p><p>　　2.3 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 ……………………………………..7</p><p

12、>　　2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計 …………………………………………………….7</p><p>　　第三章 設(shè)計參數(shù)的計算-蝸輪蝸桿 ..........11</p><p>　　3.1 蝸桿傳動輸入?yún)?shù) ……………………………………….11</p><p>　　3.2 接觸疲勞強度計算 ……………………………………..11</p><p>　

13、　3.3 確定蝸輪蝸桿主要尺寸 ………………………………..13</p><p>　　3.4 蝸桿的傳動效率 ………………………………………..14</p><p>　　3.5 蝸桿蝸輪的精度等級的選擇 …………………………..15</p><p>　　3.6 蝸桿傳動的熱平衡計算 …………………………………15</p><p>　　

14、第四章 動力部分的設(shè)計-電動機 ...............16</p><p>　　4.1 步進(jìn)電動機的特點與種類 ……………………………..16</p><p>　　4.1.1 步進(jìn)電動機的特點 ..........................................................16</p><p>　　4.1.2步進(jìn)電動機

15、的種類 ...........................................................17</p><p>　　4.2 步進(jìn)電動機的選擇 ……………………………………..17</p><p>　　4.3 步進(jìn)電動機的控制 ……………………………………..18</p><p>　　4.3.1 步進(jìn)電動機的速度控制 ....

16、............................................18</p><p>　　4.3.2 步進(jìn)電動機的加減速控制 ............................................24</p><p>　　第五章 控制系統(tǒng)的設(shè)計 .................27</p><p>　　5.1 單片機

17、………………………………………………….27</p><p>　　5.2 擴展數(shù)據(jù)存儲器 ……………………………………….29</p><p>　　5.3 鍵盤及顯示電路的設(shè)計 ……………………………….30</p><p>　　5.4 越界報警電路設(shè)計 …………………………………….30</p><p>　　5.5 環(huán)形分配器的選用

18、 …………………………………….31</p><p>　　5.6 驅(qū)動電路的設(shè)計 ……………………………………….31</p><p>　　5.7 電源電路設(shè)計 ………………………………………….32</p><p>　　5.8 程序設(shè)計 ……………………………………………….34</p><p>　　第六章 結(jié) 論 .......

19、...................40</p><p>　　參考文獻(xiàn) ...........................................42</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1 課題研究的目的和意義</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機械

20、產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷地改進(jìn)，這就要機床設(shè)備具有較好的通用性和較大的靈活性，以適用生產(chǎn)對象頻繁變化的需要。特別是對于航天航空等部門中的加工批量不大、生產(chǎn)周期要求短、改型頻繁、形狀復(fù)雜、精度要求又很高的這類零件的加工，三坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控機床在這方面起了舉足輕重的作用。但是隨著高精尖技術(shù)要求的不斷提高，三坐標(biāo)聯(lián)動機床已經(jīng)不能滿足要求。而五坐標(biāo)聯(lián)動機床就能滿足這些要求。</p><p>　　采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，

21、可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。</p><p>　　在現(xiàn)有的三坐標(biāo)聯(lián)動的數(shù)控機床的工作臺上，增加一個旋轉(zhuǎn)工作臺（一臺帶有兩個旋轉(zhuǎn)自由度的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺），在通過對數(shù)控系統(tǒng)的升級改造（不屬于此設(shè)計范圍）使該機床成為五坐標(biāo)

22、聯(lián)動的數(shù)控機床.</p><p>　　1.2 國內(nèi)外現(xiàn)有數(shù)控發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　我國數(shù)控系統(tǒng)分為3種型級，即經(jīng)濟型、普及型和高級型。</p><p>　　在經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)中，我們具有很大優(yōu)勢，在當(dāng)前每年數(shù)千臺經(jīng)濟型數(shù)控車床和電加工機床的市場上，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)是“一花獨秀”(其中有10%左右的是合資企業(yè)產(chǎn)品)。</p><p>　　在

23、普及型數(shù)控系統(tǒng)的市場中，我們正在取得進(jìn)展。進(jìn)入90年代以來，我國數(shù)控系統(tǒng)的各方面研究力量在集中優(yōu)勢、突破關(guān)鍵、以我為主、發(fā)展產(chǎn)業(yè)的原則基礎(chǔ)上，逐步形成了以航天數(shù)控集團、機電集團、華中數(shù)控、藍(lán)天數(shù)控等以生產(chǎn)普及型數(shù)控系統(tǒng)為主的國有企業(yè)，以及北京—法那科、西門子數(shù)控(南京)有限公司等合資企業(yè)的基本力量。當(dāng)然，擁有我國自主版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)在市場開拓上仍要盡更大的力量。技術(shù)狀況80年代以來，國家對數(shù)控機床的發(fā)展十分重視，經(jīng)歷了“六五”、“七五”期

24、間的消化吸收引進(jìn)技術(shù)，“八五”期間科技攻關(guān)開發(fā)自主版權(quán)數(shù)控系統(tǒng)2個階段，已為</p><p>　　數(shù)控機床的產(chǎn)業(yè)化奠定了良好基礎(chǔ)，并取得了長足的進(jìn)步?！熬盼濉逼陂g數(shù)控機床發(fā)展已進(jìn)入實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化階段。數(shù)控機床新開發(fā)品種300個，已有一定的覆蓋面。新開發(fā)的國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)品大部分達(dá)到國際80年代中期水平，部分達(dá)到90年代水平，為國家重點建設(shè)提供了一批高水平數(shù)控機床。在技術(shù)上也取得了突破，如高速主軸制造技術(shù)(12 000

25、r/min～18 000 r/min)、快速進(jìn)給(60 m/min)、快速換刀(1.5 s)、柔性制造、快速成形制造技術(shù)等為下一步國產(chǎn)數(shù)控機床的發(fā)展奠定的基礎(chǔ)。</p><p>　　當(dāng)前，我國數(shù)控系統(tǒng)正處在由研究開發(fā)階段向推廣應(yīng)用階段過渡的關(guān)鍵時期，也是由封閉型系統(tǒng)向開放型系統(tǒng)過渡的時期。從生產(chǎn)規(guī)模上看，已有像航天數(shù)控集團、華中數(shù)控系統(tǒng)有限公司、北京機床研究所等可實現(xiàn)批量生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化基地。 我國數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已

26、趨于成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù)上(包括核心技術(shù))，已達(dá)到國外先進(jìn)水平。目前，已新開發(fā)出數(shù)控系統(tǒng)80種。自“七五”以來，國家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來支持，現(xiàn)已開發(fā)出具有中國版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，掌握了國外一直對我國封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。例如，曾長期困擾我國、并受到西方國家封鎖的多坐標(biāo)聯(lián)動技術(shù)對我們已不再是難題，0.1 μm當(dāng)量的超精密數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控仿形系統(tǒng)、非圓齒輪加工系統(tǒng)、高速進(jìn)給數(shù)控系統(tǒng)、實時多任務(wù)操作系統(tǒng)都已研制成功。尤其是基于PC機的

27、開放式智能化數(shù)控系統(tǒng)，可實施多軸控制，具備聯(lián)網(wǎng)進(jìn)線等功能，既可作為獨立產(chǎn)品，又是一代開放式的開發(fā)平臺，為機床廠及軟件開發(fā)商二次開發(fā)創(chuàng)造了條件。特別重要的是，我國數(shù)控系統(tǒng)的可靠性已有很大提高，MPBF值可以在15 000 h以上。同時大部分?jǐn)?shù)控機床配套產(chǎn)品已能國內(nèi)生產(chǎn)，自我配套率超過60%。這些成果為中國數(shù)控系統(tǒng)的自行開發(fā)和生</p><p>　　1.3當(dāng)代數(shù)控發(fā)展的主要趨勢</p><p>

28、;　　數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工業(yè)、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。</p><p>　　1.3.1、高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢</p>

29、;<p>　　效率和質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速高精加工技術(shù)可極大的提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴大</p><p>　　1.3.2 5軸聯(lián)動加工和復(fù)

30、合加工機床快速發(fā)展</p><p>　　采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸

31、聯(lián)動機床的發(fā)展.</p><p>　　1.1.3智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。</p><p>　　1.4 數(shù)控機床的升級（五軸聯(lián)動）

32、</p><p>　　我國現(xiàn)有數(shù)控機床主要以經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床為主，只適應(yīng)于</p><p>　　形狀簡單的直線，斜線等類零件加工，對于那種復(fù)雜的型面卻只能用手動</p><p>　　加工，這對于產(chǎn)品多樣化和產(chǎn)品更新可以及效率高的年代已經(jīng)不再適應(yīng)。</p><p>　　為適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展，必須對現(xiàn)有的機床進(jìn)行升級。在我國，從經(jīng)濟和技術(shù)角

33、度出發(fā)，對數(shù)控機床的升級主要是對機床的性能和功能方面的增加。</p><p>　　在現(xiàn)有的3軸聯(lián)動機床的工作臺上增加一個旋轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺（一臺帶有兩個旋轉(zhuǎn)自由度的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺），再通過對數(shù)控系統(tǒng)的升級改造使該機床成為五軸聯(lián)動的數(shù)控機床。</p><p>　　設(shè)原鏜床旋轉(zhuǎn)刀具的軸線為Z軸，水平方向平行于工作臺裝夾面的方向為X軸，并且與Z軸垂直，確定了X,Z軸正方向后，可以根據(jù)右手螺旋定則確定

34、Y軸的方向。兩個旋轉(zhuǎn)軸A與X軸平行，B與新工作臺垂直，他們的原點都在 Y軸上（如下圖）其中B軸是隨A軸的旋轉(zhuǎn)而隨時變化。</p><p>　　該數(shù)控機床的工作臺不僅可以沿X、Y、Z方向做平行移動，還可以沿A、B方向旋轉(zhuǎn)進(jìn)給或者分度運動，升級后的數(shù)控機床，它的新工作臺可以和原來的工作臺作為一個整體，既可以做3坐標(biāo)的直線運動，還可以做繞3坐標(biāo)中的兩個做旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運動或分度，因此該機床的適應(yīng)范圍很廣，不僅適合于簡單的直線

35、，斜線，圓弧加工外還能適應(yīng)那些更復(fù)雜的曲面以及球面零件的加工。如沈陽機床股份有限公司開發(fā)的五軸車銑中心。刀庫容量16，數(shù)控系統(tǒng)：Siemens840D，可控X、Y、Z、B、C五個軸，具有車削中心加銑削中心的特點。上海重型機床廠開發(fā)的雙主軸倒順式立式車削中心，第一主軸正置，第二主軸倒置。主軸具有C軸功能，采用12工位動力刀架，具有自動上下料裝置和全封閉等多道防護裝置，可一次上料完成零件的正反面加工，包括車削、鏜孔、鉆孔、攻絲等多道工序。適

36、用于大批量輪轂、盤類零件加工。</p><p>　　第二章 雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　2.1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺</p><p>　　數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的功用有：</p><p>　　（1）使工作臺進(jìn)行圓周進(jìn)給完成切削工作；</p><p>　?。?）使工作臺進(jìn)行分度工作。</p>&l

37、t;p>　　2.2 開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺</p><p>　　開環(huán)系統(tǒng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺是由傳動系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪夾緊裝置等組成。數(shù)控轉(zhuǎn)臺一般由電液脈沖馬達(dá)或功率步進(jìn)電機驅(qū)動，當(dāng)接到控制系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)指令后，首先要把蝸輪松開，然后開動電—液脈沖馬達(dá)，按照指令脈沖來確定工作臺回轉(zhuǎn)的方向、回轉(zhuǎn)的速度快慢、回轉(zhuǎn)的角度大小以及回轉(zhuǎn)過程中速度的變化等參數(shù)。當(dāng)回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)完畢后，再把蝸輪夾緊恢復(fù)到原來的位置。數(shù)控轉(zhuǎn)臺的分度定位是按

38、控制系統(tǒng)所指定的脈沖數(shù)來決定轉(zhuǎn)位角度的，沒有其他的定位元件。因此，對開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺的傳動精度要求高，傳動間隙（特別是蝸輪副）應(yīng)盡量小。</p><p>　　數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺既沒有鼠牙盤，也沒有定位銷，它的定位精度完全是由控制系統(tǒng)來決定的。因此，對于開環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，要求它的傳動系統(tǒng)中沒有間隙，否則在反向時產(chǎn)生傳動誤差而影響定位精度結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　JCS-013型自動換刀數(shù)

39、控臥式鏜銑床的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺作，這種數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺是由電--液脈沖馬達(dá)1驅(qū)動，在它的輸出軸上裝有主動齒輪2（齒數(shù)為20），它與被動齒輪3（齒數(shù)為66）相嚙合，齒的側(cè)隙是靠調(diào)整偏心環(huán)4來消除的。被動齒輪3與蝸桿軸5用楔形銷釘6來聯(lián)結(jié)的，這種聯(lián)結(jié)方式能消除軸與套的配合間隙。蝸桿是雙螺距式，即相鄰齒的厚度是不相同的。因此，可用軸向移動蝸桿的方法來消除蝸桿5和蝸輪7的齒側(cè)隙。調(diào)整時，先松開殼體螺母套筒8上的止頭螺釘9，使鎖緊瓦10把絲桿11放松

40、，然后轉(zhuǎn)動絲桿11，它便和蝸桿5同時在殼體螺母套筒8中作軸向移動。根據(jù)設(shè)計要求，絲桿11最大軸向移動量為10毫米時，</p><p>　　蝸桿5和蝸輪7的齒側(cè)隙可調(diào)整0.20毫米。調(diào)整完畢后，再擰緊止動頭螺釘9，把鎖緊瓦10鎖住絲桿11，使其不能再作轉(zhuǎn)動。蝸桿5的左、右兩邊</p><p>　　都有雙列滾針軸承支承，左端為自由端可以伸縮，右端還裝有雙列止推軸承，故能保證運動平穩(wěn)。蝸輪7下部

41、的內(nèi)、外兩面都裝有夾緊瓦12和13。當(dāng)蝸輪7不回轉(zhuǎn)時，回轉(zhuǎn)工作臺的底座14內(nèi)均布有8個油缸15，其上腔</p><p>　　進(jìn)壓力油，活塞16下行，并通過鋼球17，腿開夾緊瓦12及13，這樣就把蝸輪7夾緊。當(dāng)回轉(zhuǎn)工作臺需要回轉(zhuǎn)時，控制系統(tǒng)先發(fā)指令，使油缸15上腔的油液流回油箱。由于彈簧18的作用，把鋼球17抬起，于是鎖緊瓦12及13就不夾蝸輪7。然后由電—液脈沖馬達(dá)1通過傳動裝置，使蝸輪7和回轉(zhuǎn)工作臺按照控制系統(tǒng)

42、的指令作回轉(zhuǎn)運動。</p><p>　　數(shù)控工作臺設(shè)有零點，當(dāng)它作返零控制時，先右擋塊19從快速回轉(zhuǎn)變?yōu)槁倩剞D(zhuǎn)，再由無觸點開關(guān)20起作用，然后準(zhǔn)確的停在零點位置上。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺可作任意角度的回轉(zhuǎn)或者分度，又光柵21進(jìn)行讀數(shù)控制。光柵21沿其圓周上有21600條刻線，通過6倍頻線路，則刻度的分辨率能力為10秒。</p><p>　　這種數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的驅(qū)動采用開環(huán)系統(tǒng)，其定位精度主要取決

43、于蝸桿蝸輪的運動精度，雖然采用高精度的五級蝸桿蝸輪副，但還是不能滿足機床的定位精度。因此還需要借助于數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補償。</p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺的導(dǎo)軌面是又大型滾柱軸承22支承，徑向又有圓錐滾子軸承23及雙列向心圓柱滾子軸承24保證回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并有上述強力夾近機構(gòu)。因此回轉(zhuǎn)工作臺的剛度很好。</p><p>　　2.3 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺</p><p>

44、　　閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺一般采用直流或交流伺服電機驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)與開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺大致相同。區(qū)別在于：閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺有角度測量元件（圓光柵或圓感應(yīng)同步器）。所測量的結(jié)果反饋與指令進(jìn)行比較，按閉環(huán)原理進(jìn)行工作，使回轉(zhuǎn)工作臺定位精度更高。</p><p><b>　　2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的主要功能有兩個：一是工作臺作進(jìn)給分度運動，即在非切

45、削時，工作臺在整個圓周（360度）范圍內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；二是作圓周方向的進(jìn)給運動，即在進(jìn)行切削時，與x、y、z三坐標(biāo)軸進(jìn)行聯(lián)動，加工復(fù)雜的空間曲面。為了實現(xiàn)以上的目標(biāo)，可以設(shè)計回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)有以下幾種：</p><p>　　因本次設(shè)計的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺是放在現(xiàn)有的加工中心的平面工作臺上的，所以必須要考慮到現(xiàn)有機床的承載能力、機床的工作空間及機床的剛性以及與現(xiàn)有加工中心配套安裝等一系列問題。機床的剛度是指機床抵抗又切削力

46、和其他引起變形的能力，因此在設(shè)計的過程中要考慮到機床的各個部件</p><p>　　的剛性問題和選擇合理的空間結(jié)構(gòu)。</p><p>　　從方案一和方案二來分析，方案一的剛性比方案二的剛性好。由于本</p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺的直徑只有300mm，屬于小型機床的部件，只適用于加工小型部件，所以對加工空間要求不是很高。由于加工小型零件，因此被加工零件的工藝要求機床

47、的精度較高，由于機床的剛性對機床的精度影響較大，所以它對剛性的要求較高。而且方案一使機床結(jié)構(gòu)緊湊、合理，在對加工空間的要求不是很高的情況下選擇方案一較好。</p><p>　　因此在這二個方案中，本設(shè)計中的結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇方案一。</p><p>　　方案一的結(jié)構(gòu)，其3D模型圖如下：</p><p>　　第三章 設(shè)計參數(shù)的計算-蝸輪蝸桿</p><

48、p>　　3.1 蝸桿傳動輸入?yún)?shù)</p><p>　　蝸桿傳遞功率P: 0.7KW</p><p>　　蝸桿轉(zhuǎn)速n1: 800r/min</p><p>　　傳動比i12： 50</p>&l

49、t;p>　　傳動比誤差： 0.00% </p><p>　　預(yù)定壽命H: 24000h </p><p>　　阿基米德類型蝸桿； </p><p><b>　　工作載荷平穩(wěn)；</b&

50、gt;</p><p><b>　　單向工作；</b></p><p><b>　　長期連續(xù)工作；</b></p><p>　　噴油潤滑方式，潤滑情況良好；</p><p>　　自然通風(fēng)冷卻方式。 </p><p>　　3.2 接觸疲勞強度計算</p><

51、;p><b>　　材料及熱處理</b></p><p><b>　　蝸桿蝸輪材料：</b></p><p>　　查表3-127，蝸桿： 45，</p><p><b>　　表面滲碳淬火，</b></p><p><b>　　HRC 45~55</b>

52、</p><p>　　查表3-128，蝸輪： ZQSn10-1,</p><p><b>　　金屬模鑄造，</b></p><p>　　選定蝸桿頭數(shù)Z1和蝸輪齒數(shù)Z2</p><p><b>　　Z1=1</b></p><p>　　所以： Z2=80</p>

53、;<p>　　確定接觸許用應(yīng)力[σ]H</p><p><b>　　查表3-128</b></p><p>　　[σ]H=200MP</p><p><b>　　蝸輪軸轉(zhuǎn)矩T2</b></p><p>　　確定模數(shù)mt及蝸桿直徑系數(shù)q</p><p><b

54、>　　K=1.1</b></p><p><b>　　由表3-119得：</b></p><p><b>　　q=10</b></p><p><b>　　確定蝸桿螺旋升角λ</b></p><p>　　由表3-121得： </p><p&

55、gt;<b>　　確定中心距a</b></p><p>　　蝸桿蝸輪彎曲強度校核</p><p><b>　　許用彎曲強度</b></p><p>　　查表3-128得： =70MP</p><p><b>　　蝸輪當(dāng)量齒數(shù)Z`</b></p><p>

56、;<b>　　蝸輪齒形系數(shù)YF2</b></p><p><b>　　查表3-129得：</b></p><p><b>　　YF2=1.41</b></p><p><b>　　彎曲強度校核</b></p><p><b>　　所以強度夠。&l

57、t;/b></p><p>　　3.3 確定蝸輪蝸桿主要尺寸</p><p><b>　　分度圓直徑d</b></p><p><b>　　齒頂圓直徑da</b></p><p>　　查表3-142得：ha=3mm</p><p><b>　　所以：<

58、/b></p><p><b>　　齒根圓直徑df</b></p><p>　　查表3-142得： hf=4mm</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　蝸桿螺紋長度L</b></p><p><b>　　

59、蝸輪外徑de2</b></p><p><b>　　蝸輪寬度b</b></p><p><b>　　b=1*da1</b></p><p><b>　　=1*48</b></p><p><b>　　=48mm</b></p>&

60、lt;p>　　軸向齒距極限累積誤差</p><p><b>　　軸向齒距極限偏差</b></p><p>　　蝸桿齒形公差 蝸桿螺牙跳動公差</p><p>　　蝸桿法向弦齒高和弦齒厚</p><p><b>　　查表3-142得：</b></p><p>　　3.4

61、 蝸桿的傳動效率</p><p>　　因為本設(shè)計中采用閉式蝸桿傳動，其傳動效率的計算公式為：</p><p>　　因為是蝸桿主動，所以嚙合效率按下式計算：</p><p>　　該式中：為蝸桿分度圓螺旋升角；</p><p>　　為當(dāng)量摩擦角，查表5-130得：取</p><p><b>　　所以，</

62、b></p><p>　　攪油損失的效率，通常取=0.98</p><p>　　軸承的效率，對滾動軸承常取=0.99</p><p>　　所以，蝸桿的傳動效率為：</p><p>　　3.5 蝸桿蝸輪的精度等級的選擇</p><p>　　本設(shè)計中，兩副蝸桿蝸輪都選擇的是7級精度。</p><

63、p>　　3.6 蝸桿傳動的熱平衡計算</p><p>　　該工作臺采用自然通風(fēng)冷卻方式，因此箱體表面散出的 熱量折合的功率為：</p><p><b>　　導(dǎo)熱系數(shù)，常取</b></p><p>　　傳動裝置的散熱面積A:</p><p>　　A1為內(nèi)面被油浸濺著而外面又被自然循環(huán)的空氣所冷卻的箱殼的面積，A2為

64、A1計算表面的補強筋和凸座的表面以及安裝在金屬底座或機械框架上的箱殼底面積。</p><p><b>　　所以估算出：</b></p><p>　　達(dá)到熱平衡時，傳動的發(fā)熱率應(yīng)和箱體的散熱率相等，依熱平衡條件得：</p><p><b>　　P1為蝸桿軸功率；</b></p><p>　　為潤滑油的

65、溫度，對蝸桿傳動可以允許到95度，這里取30度；</p><p>　　為周圍空氣的溫度，一般取20度。</p><p>　　綜合以上數(shù)據(jù)，可以得出箱體表面散出的熱量估算為：</p><p>　　可以滿足工作臺的正常工作需要。</p><p>　　第四章 動力部分的設(shè)計-電動機</p><p>　　本設(shè)計中選擇式步進(jìn)電

66、機來驅(qū)動工作臺。</p><p>　　因為本電機驅(qū)動工作臺是在控制系統(tǒng)控制下作進(jìn)給運動的，采用開環(huán)控制。</p><p>　　1 轉(zhuǎn)角與控制脈沖數(shù)成比例，可構(gòu)成直接數(shù)字控制；</p><p><b>　　2 有定位轉(zhuǎn)矩；</b></p><p>　　3 可構(gòu)成廉價的開環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>

67、　　4.1 步進(jìn)電動機的特點與種類</p><p>　　4.1.1 步進(jìn)電動機的特點</p><p>　　步進(jìn)電動機又稱為脈沖電動機。它是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械角位移的執(zhí)行元件。其輸入一個電脈沖就轉(zhuǎn)動一步，既每當(dāng)電動機的繞組接受一個電脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)的步距角。轉(zhuǎn)子角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)與頻率成正比，并在時間上與輸入脈沖同步，只要控制輸入電脈沖的數(shù)量，頻率以及電動機

68、繞組的通電順序，電動機即可獲得所需的轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，很容易用微機實現(xiàn)數(shù)字控制。步進(jìn)電動機具有以下主要特點：</p><p>　　1 步進(jìn)電動機的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（如電源電壓的波動，電流的大小與波形的變化，溫度等）的影響，只要在他們的大小未引起步進(jìn)電動機產(chǎn)生“丟失”現(xiàn)象之前，就不會影響其正常工作；</p><p>　　2步進(jìn)電動機的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的步數(shù)以后也會出現(xiàn)累計

69、</p><p>　　誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)之后，其累計誤差就會變?yōu)椤傲恪保虼瞬粫L期積累；</p><p>　　3控制性能好，在啟動，停止，反轉(zhuǎn)時不易“丟失”。</p><p>　　因此，步進(jìn)電動機被廣泛應(yīng)用于開環(huán)控制的機電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡化，并可靠的獲得較高的位置精度。</p><p>　　4.1.2步進(jìn)電動機的種類</p>

70、;<p>　　步進(jìn)電動機的種類很多,有旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電動機,也有直線步進(jìn)電動機;從勵磁相數(shù)來分有三相,四相,五相,六相等步進(jìn)電動機.就常用的旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)來說,可將其分為一下三種:</p><p>　　可變磁阻(VR-Variable Reluctance)型</p><p>　　２）永磁(PM-Permanent Magner)型</p><p&

71、gt;　　３）混合(HB-Hybrid)型</p><p>　　4.2 步進(jìn)電動機的選擇</p><p>　　本設(shè)計選用反應(yīng)式步進(jìn)電動機，其技術(shù)性能數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　型號： 75BF001</p><p>　　相數(shù)： 3</p><p>

72、;　　步距角： 1.5/</p><p>　　電壓: 24V</p><p>　　相電流: 3A</p><p>　　最大轉(zhuǎn)靜矩 : 0.392（N.M）</p><p>　　空載起動頻率: 1750步/

73、S</p><p>　　電感: 19mH</p><p>　　電阻: 0.62</p><p>　　分配方式: 三相六拍</p><p>　　外形尺寸: 75x53(6)</p><p>

74、　　轉(zhuǎn)子動慣量： 1.274</p><p>　　重量： 1.1（Kg）</p><p>　　4.3 步進(jìn)電動機的控制</p><p>　　4.3.1 步進(jìn)電動機的速度控制</p><p>　　控制步進(jìn)電動機的運行速度實際上就是控制系統(tǒng)發(fā)出CP脈沖的頻率或者是換相的周期,系統(tǒng)可

75、用兩種辦法來確定CP脈沖的周期,一種是延時,一種是定時器.</p><p><b>　　延時方法</b></p><p>　　這種方法是在每次換相后,調(diào)用一個延時子程序,待延時結(jié)束后再次執(zhí)行換相子程序,延時子程序的延時時間與換相子程序所用的時間的和就是CP脈沖的周期.</p><p><b>　　例如:</b></p

76、><p>　　SV:LCALL CW; 正轉(zhuǎn)一步</p><p>　　LCALL OS; 調(diào)用延時子程序</p><p>　　SJMP SV; 返回繼續(xù)</p><p><b>　　定時器方法</b></p><p

77、>　　8031芯片內(nèi)部有兩個定時器,都是可編程的利用定時器的定時功能就可以產(chǎn)生任意周期的定時信號,從而可以方便地控制系統(tǒng)輸出CP脈沖周期.</p><p>　　我們將電動機的換相子程序放在定時器中斷服務(wù)程序中則定時器中斷一次電動機就換相一次,從而實現(xiàn)對電動機的速度控制,在本設(shè)計中,電動機的驅(qū)動頻率是沒秒2500步(2500PPS),則周期為400s.</p><p><b>

78、;　　計算裝載初值: </b></p><p><b>　　X=FE70H</b></p><p>　　由于從定時器申請中斷到系統(tǒng)響應(yīng)中斷,再到中斷服務(wù)程序中對定時器進(jìn)行裝載,都需要花費一定的時間,這個時間形成附加延時,為實現(xiàn)精確定時,應(yīng)將這個時間計算在內(nèi)。下面的程序定時器需要7個機器周期,因此先把FE7OH加上7后得FE77H作為裝載值先存在中間單元R6

79、,R7中,R6存77H.R7存FEH。程序如下：</p><p>　　SPD：MOV R6，#77H</p><p>　　MOV R7，#FEH</p><p>　　LCALL CW</p><p>　　CLR TR0</p><p>　　MOVA， TL0</p><p>

80、;<b>　　ADDA，R6</b></p><p>　　MOV TL0，A</p><p><b>　　MOVA，TH0</b></p><p><b>　　ADDA，R7</b></p><p><b>　　MOV TH0，A</b></p&g

81、t;<p><b>　　SETB TR0</b></p><p><b>　　RET1</b></p><p>　　系統(tǒng)在反復(fù)執(zhí)行這個中斷程序時，所產(chǎn)生的驅(qū)動步進(jìn)電動機的時鐘脈沖就是恒定的頻率。而且與設(shè)定值之間不存在誤差。</p><p>　　步進(jìn)電動機的速度控制程序框圖如圖2-1所示</p>

82、<p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖2-1 步進(jìn)電動機的速度控制程序框圖</p><p>　　程序如下：（所列出的程序均通過編譯）</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJM

83、P MAIN</p><p>　　ORG 000BH</p><p>　　LJMP SPD</p><p>　　ORG 001BH</p><p>　　LJMP DISBUFF</p><p>　　ORG 0040H</p><p>　　MAIN： MOV SP

84、，#60H</p><p>　　MOV TMOD，#O1H</p><p>　　MOV TCON，#01H</p><p>　　MOV　　RO,#8</p><p>　　MOV SCON,#00H</p><p>　　MOV TL1,#00H</p><p>　　MOV

85、 TH1,#00H</p><p>　　SETB TR1</p><p>　　PRO: LCALL KEY1</p><p><b>　　LCALL KP</b></p><p>　　SJMP PR0</p><p>　　SPD: MOV R6,#1FH</p>

86、;<p>　　MOV R7,#0FCH</p><p><b>　　LCALL CW</b></p><p>　　LCALL DISBUFF</p><p>　　LCALL DISP</p><p>　　CLR TR0</p><p>　　MOV A, TL0&

87、lt;/p><p>　　ADD A, R6</p><p>　　MOV TL0,A</p><p>　　MOV A,TH0</p><p><b>　　ADD A,R7</b></p><p><b>　　MOV TH0,A</b></p><p>

88、;<b>　　SETB TR0</b></p><p><b>　　RET1</b></p><p>　　KEY1: ACALL KSY1</p><p>　　JNZ LK1</p><p>　　AJMP KEY1</p><p>　　LK1: ACALL

89、 TRMS</p><p>　　ACALL KS1</p><p>　　JNZ LK2</p><p>　　AJMP KEY1</p><p>　　LK2: MOV R2,#0FEH</p><p>　　MOV R4,#00H</p><p>　　LK4: MOV

90、 DPTR,#7FFCH</p><p>　　MOV A,R2</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　INC DPTR</p><p>　　INC DPTR</p><p>　　MOVX A,@DPTR</p><p>　　JB ACC.0,L

91、ONE</p><p>　　MOV A,#00H</p><p><b>　　AJMP LKP</b></p><p>　　LTWO: JB ACC.2,LTHR</p><p>　　MOV A,#16H</p><p><b>　　AJMP LKP</b></

92、p><p>　　LTHR: JB ACC.3,NEXT</p><p>　　MOV A,#24H</p><p>　　LKP: ADD A,R4</p><p>　　PUSH ACC</p><p>　　LK3: ACALL KS1</p><p>　　JNZ LK3</p&g

93、t;<p>　　POP ACC</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　NEXT: INC R4</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p>　　JNB ACC.7,KND</p><p><

94、;b>　　RL A</b></p><p><b>　　MOV R2,A</b></p><p>　　AJMP LK4</p><p>　　KND: AJMP KEY1</p><p>　　KS1: MOV DPTR,#7FFCH</p><p>　　MO

95、V A,#00H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　INC DPTR</p><p>　　INC DPTR</p><p>　　MOVX A,@DPTR</p><p><b>　　CPL A</b></p><p>　　

96、ANL A,#0FH</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TRMS: MOV R7,#18H</p><p>　　TM: MOV R6,#0FFH</p><p>　　TM6: DJMZ R6,TM6</p><p><b>　　DJMZ R7TM

97、</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　KP: MOV R3,A</p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　ADD A,R2</b></p><p>　　MOV

98、DPTR,#JPTAB</p><p>　　JMP @A+DPTR</p><p>　　JPTAB:LJMP SPD</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　CW: INC R0</p><p>　　CJNE R0,#8,CW1</p><p&

99、gt;　　MOV RO,#0</p><p>　　CW1: MOV A,RO</p><p>　　MOV DPTR,#7FFOH</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#7FF0H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><

100、p><b>　　RET</b></p><p>　　DISBUFF:MOV R5,#15</p><p>　　DJNZ R5,T1S</p><p>　　MOV R1,#30H</p><p>　　MOV @R1,A</p><p>　　T1S: MOV TL1,#00H<

101、;/p><p>　　MOV TH1,#00H</p><p><b>　　SETB TR1</b></p><p><b>　　RET1</b></p><p>　　DISP: SETB P1.0</p><p>　　MOV R7,#4</p><

102、p>　　MOV R1,#30H</p><p>　　DISP0: MOV A,@R1</p><p>　　MOV DPTR,#6000H</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV SBUF,A</p><p>　　DISP1: JNB T1,DISP1<

103、;/p><p><b>　　CLR T1</b></p><p><b>　　INC R1</b></p><p>　　DJNZ R7,DISP0</p><p>　　CLR P1.0</p><p><b>　　RET</b></p&g

104、t;<p>　　ORG 6000H</p><p>　　DB 0C0H,OF9H,0F9H,0A0H,0B0H,99H</p><p>　　DB 92H,82H,0F8H,80H,98H</p><p>　　ORG 7FF0H</p><p>　　DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H

105、</p><p><b>　　END</b></p><p>　　4.3.2 步進(jìn)電動機的加減速控制</p><p>　　對步進(jìn)電動機的點—位控制系統(tǒng)從起點至終點的運行速度都有一定要求，如果要求運行速度小于系統(tǒng)的極限啟動頻率，則系統(tǒng)可以要求的速度直接啟動，運行至終點后立即停發(fā)脈沖串而令其停止，系統(tǒng)在本工步的運行過程中，速度可以認(rèn)為是恒定的。但在

106、一般的情況下，系統(tǒng)的極限啟動頻率是比較低的，而要求的運行速度往往比較高。如果系統(tǒng)以要求的速度直接啟動，因為該速度已經(jīng)超過極限起動頻率而不能正常起動，可能發(fā)生丟失或根本不能運行的情況，系統(tǒng)運行起來之后，如果達(dá)到終點時立即停止發(fā)生脈沖串，令其立即停止，則因系統(tǒng)的慣性原因會發(fā)生沖過終點的現(xiàn)象，使點—位控制發(fā)生偏差。因此，在點—位控制過程中，運行速度都需要有一個加速——恒速——減速——低恒速——停止的過程。如圖2—2所示： </p>

107、<p>　　對于非常短的距離，如在數(shù)學(xué)范圍內(nèi)，電動機的加減速過程沒有實際意義，只要按起動頻率運行即可，在稍長距離時，電動機可能只有加減速過程而沒有恒速過程。對于中等或較長的運行距離，電動機加速后必須有一個恒速過程。各類系統(tǒng)在工作過程中，都要求加減速時間盡量短，而恒速時間盡量長，特別是在要求快速響應(yīng)的工作中，從起點至終點的時間要求最短，這就必須要求升速減速過程最短而恒速時的速度最高。</p><p>

108、　　升速的規(guī)律一般有兩種選擇：一種是按照直線規(guī)律升速，二是按指數(shù)規(guī)律升速。按直線規(guī)律升速時加速度為恒定，因此需要電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為恒值。從電動機本身的特性來看，在轉(zhuǎn)速不是很高的范圍內(nèi)，輸出的轉(zhuǎn)矩可以為恒定。但實際上電動機轉(zhuǎn)速升高時，由于反電勢和繞組電感的作用，繞組電流將逐漸減少因此輸出轉(zhuǎn)矩將有所下降。按指數(shù)規(guī)律升速，加速度是逐漸下降的，接近電動機輸出轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。</p><p>　　用單片機對步進(jìn)電動機

109、進(jìn)行加減速控制，實際上就是改變輸出CP脈沖的時間間隔，升速時使脈沖串逐漸加密，減速時使脈沖串逐漸稀疏。微機中用定時器中斷方式來控制電動機變速時，實際上就是不斷改變定時器裝載值的大小。</p><p>　　微機在控制電動機加減速的過程中，一般用離散辦法來逼近理想的升降</p><p>　　速曲線。為了減少每步計算裝載值的時間，系統(tǒng)設(shè)計時就會把離散點的速度所需的裝載值固化在系統(tǒng)的ROM中，系統(tǒng)

110、在運行中用查表的方法查出所需的裝載值。從而大幅度減少占用CPU的時間，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度.</p><p>　　第五章 控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　控制系統(tǒng)的設(shè)計包括單片機型號的選擇,程序存儲器的擴展,數(shù)據(jù)存儲器的擴展,鍵盤及顯示電路的設(shè)計,越界報警電路的設(shè)計,步進(jìn)電動機驅(qū)動電路的設(shè)計,環(huán)形分配器的選擇。此外,還包括電源電路的設(shè)計和程序設(shè)計。</p><p&g

111、t;<b>　　5.1 單片機</b></p><p>　　圖5.1 8031接線圖</p><p>　　本設(shè)計選用8031芯片，片內(nèi)無ROM或者EPROM，使用時必須配置外部的程序存儲器EPROM。本設(shè)計選用了2764擴展其空間，8031的引腳分3大功能：</p><p><b>　?。?）I/O口線</b><

112、/p><p>　　8031共有P0,P1,P2,P3共4個八位口。共32個引腳。</p><p><b>　　（2）控制口線</b></p><p>　　PSEN(外ROM讀選通信號)、ALE（地址鎖存控制）、EA（片外存儲器選擇）、RESET（復(fù)位控制）。</p><p><b>　?。?）電源和時鐘。</

113、b></p><p>　　8031最小應(yīng)用系統(tǒng)。8031內(nèi)部不帶ROM，需要外接EPROM作為外部程序存儲器。又因為8031在外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時地址的低8位信息和數(shù)據(jù)信息分時送出，故還需要采用一片74LS373來鎖存低8位地址信息。這樣，一片2764EPROM和一片74LS373組成了一個最小的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。如圖5.2</p><p>　　圖5.2 擴展程序存儲器接線圖

114、</p><p>　　MCS-51的程序存儲器空間與數(shù)據(jù)存儲器空間是相互獨立的。用戶可最多擴展到64kb的程序存儲器幾64kb的數(shù)據(jù)存儲器，地址范圍為0000H~FFFFH。片內(nèi)8kb單元地址要求地址線13根（A0~A12）。</p><p>　　它由P0和P2.0~P2.4 組成。地址鎖存器的鎖存信號為ALE。程序存儲器的取地址消耗為PSEN。由于程序存儲器芯片只有一片，所以其片選端（3

115、1）直接接地。</p><p>　　8031芯片本身的連接31必須接地來表明選擇外部存儲器外，還必須有復(fù)位和時鐘電路。在此系統(tǒng)中有P1、P3口作為用戶I/O口使用；74LS373為</p><p>　　地址鎖存器，他是一片三態(tài)輸出8D觸發(fā)器，當(dāng)OE=1時三態(tài)門導(dǎo)通，輸出線上為8位鎖存器的狀態(tài)。當(dāng)OE=1時輸出為高阻抗轉(zhuǎn)臺。G為鎖存信號輸入線，G=1時鎖存器輸出等于D端輸入，G輸入短跳變將輸

116、入信息鎖存到8位鎖存器中。</p><p>　　當(dāng)8031在訪問外部程序存儲器時，P2口輸入高8位地址：P6口分時傳送低8位地址和指令字節(jié)。在ALE為高電平時，P0口輸出的地址有效，并由ALE的下降沿鎖存到地址鎖存器中，此時外部程序存儲器系統(tǒng)信號線PSEN出現(xiàn)低電平，選通相應(yīng)的外部。EPROM存儲器；相應(yīng)的指令字節(jié)出現(xiàn)在EPROM的數(shù)據(jù)線（O0~O7）上，輸入到P0口，CPU將指令字節(jié)讀入指令寄存器。</p

117、><p>　　5.2 擴展數(shù)據(jù)存儲器</p><p>　　由于單片機是面向控制的，實際需要的擴展數(shù)據(jù)存儲器的容量不大。因此，一般采用靜態(tài)RAM較方便，與動態(tài)RAM相比，靜態(tài)RAM無須考慮保持?jǐn)?shù)據(jù)而設(shè)置的刷新電路，故擴展電路較簡單。從經(jīng)濟上，采用6264比較合適。</p><p>　　擴展數(shù)據(jù)存儲器存儲空間地址用擴展程序存儲器一樣，由P2口提供高8位地址，P0口分時提供

118、低8位地址和用作8位雙向數(shù)據(jù)總線，片外數(shù)據(jù)存儲器的RAM的讀和寫由8031的和信號控制，而片外程序存儲器EPROM的輸出允許端由讀選通信號控制。盡管與EPROM處同一地址空間，但由于控制信號及使用的數(shù)據(jù)傳送指令不同，故不會發(fā)生總線沖突， 8031片外擴展8KBROM的系統(tǒng)接線圖見圖7.3。</p><p>　　5.3 8031片外擴展8KBROM的系統(tǒng)接線圖</p><p>　　5.3

119、 鍵盤及顯示電路的設(shè)計</p><p>　　在本單片機控制系統(tǒng)中，同時需要使用鍵盤與顯示器接口，為了節(jié)省I/O口線，把鍵盤和顯示電路做在一起，構(gòu)成鍵盤顯示電路，本系統(tǒng)采用8155并行擴展口構(gòu)成鍵盤顯示電路。</p><p>　　5.4 越界報警電路設(shè)計</p><p>　　如圖7.4所示,XK0,XK1YK0,YK1為限位行程開關(guān).XK0,XK1和YK0,YK1分

120、別安裝在X,Y方向裝置的機械零件和機械極限位置,當(dāng)參數(shù)設(shè)置錯誤或別的系統(tǒng)故障使電動機帶動滑臺運行到機械零位或機械極限位置,碰到微動行程開關(guān),發(fā)出信號使給INT0,INT0立即產(chǎn)生中斷信號給8031,立即執(zhí)行INTO中斷處理程序使綠色發(fā)光二極管轉(zhuǎn)滅,而紅色發(fā)光二極管與轉(zhuǎn)亮并驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出報警的聲音信號,同時使電動機停止運轉(zhuǎn).</p><p>　　行程開關(guān)選用KW4微動開關(guān),其工作電壓為DC30V,工作電流為DC0.

121、5A.接觸電阻0.01,絕緣電阻100K,其工作行程為0.2~0.6mm,差動行程為0.05mm,壽命為直流次,均可達(dá)到設(shè)計要求.</p><p>　　正常情況下,＂１＂和＂３＂接通，電阻0.01，可略去記為0，那么</p><p>　　當(dāng)滑動平臺運行到行程開關(guān)處時，某一行程開關(guān)的“1”和“2”接通，因為“2”的輸出是或門的輸入，故而需要的電壓為5V。</p><p&g