【正文】 ??? ??? 0?? 所以，快速空載啟動(dòng)所需力矩： cmNcmk g fMMMaM f ?????????? 0 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩： cmNcmk g fMMM f ???????? 0 0 0 0 3 7 6 3 切削時(shí)所需力矩： tfat MMMMM ???? 0 7 4 8 3 7 6 3 ???? cmNcmk gf ???? 31 由以上分析計(jì)算可知： 所需最大力矩 maxM 發(fā)生快速啟動(dòng)時(shí)： cmNM ?? 3400m a x ，所以選擇型號(hào)WD6008 ③ 校核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性。 當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)， BF1160 型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻特性（ D）圖完全可以滿足要求： 圖 36 32 4 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成 任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成，硬件是數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)，其性能的好壞，直接影響整個(gè)系統(tǒng)的工作性能，有了硬件，軟件就能發(fā)揮作用。包括數(shù)據(jù)總線（ DB） 地址總線（ AB）和控制總線（ CB）。 由于 8031只有 P1 口和 P3口部分能提供用戶作為 I/O 口使用，不能滿足輸入輸出口的需要，因而系統(tǒng)必須擴(kuò)展輸入輸出接口電路。 5， P2。 74LS138 還有三個(gè)使能端，其中 2個(gè)（ GA和 GB）為低電平使能，另一個(gè) G1為高電平使能。 0，因?yàn)槭褂?8155 的 I/O口故 P2。 A0、 A1 接高電平?？偩€則是 CPU 與存儲(chǔ)器，接口以及其它轉(zhuǎn)換的紐帶，是 CPU 與部分電路進(jìn)行交換和通訊的必由之路。 d) CPU、存儲(chǔ)器及 I/O 接口 CPU 采用 8031 芯片，選用 6MHz 晶體振蕩器。 PSEN 為低電平時(shí)選 35 通外部存儲(chǔ)器（ EPROM），相應(yīng)的指令字節(jié)出現(xiàn)在 EPROM 的數(shù)據(jù)線（ 70 DD? ）上，輸入到 oP 口， 8031 將指令讀入。另外，兩片 8155 的RESET 也與 8031 的 RESET 管腳相連，它們可同時(shí)復(fù)位。 8155(1)主要用于功能鍵的控制，刀架轉(zhuǎn)位控制以及報(bào)警等。 6PB 接光電編碼器輸出的零位螺紋信號(hào)。其中 70 PAPA?為輸出口，用于控制 Z 向、 X 向步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)， Z 向步進(jìn)電機(jī)為五相， X 向?yàn)槿唷?30 PBPB? 接行線作為鍵盤輸入口。 (2)方案分析 : 由前面電動(dòng)機(jī)的選擇 :選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 130BF001 的步進(jìn)電機(jī) .此電機(jī)是一個(gè)五相十拍的電動(dòng)機(jī)。實(shí)現(xiàn)脈沖分配有兩種方法：計(jì)算機(jī)軟件和硬件電路法。 我們采用 MCS51 系列的 8031 型的單片機(jī)作為微機(jī)控制的主芯片。 PA 口的八根地址連接成 4? 4的鍵盤接口電路， PB口用于 LED的八路接口，同時(shí)用 PC口的 6路進(jìn)行 LED 的位控接口。 當(dāng) =0 時(shí)，選擇 RAM 口，其地址為： 0 1 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 所以其地址為 4000H5FFFH（其中 為 0） 當(dāng) =1 時(shí)，單片機(jī)選中 I/O口，其地址為： 0 1 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 所以其地址為 4000H5FFFH（其中 為 1） 因此： 8155 的具體地址： 命令字： 4000H 38 A 口： 4001H B 口： 4002H C 口： 4003H 低四位： 4004H 高四位： 4005H 2） 2764 的地址： 采用 74LS138 片選控制，地址選擇如下： 0 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 所以地址范圍為： 0000H1FFFH 3） 6264 的地址： 同樣采用 74LS138 片選控制，地址選擇如下： 0 0 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 所以地址范圍為： 2020H3FFFH 4）芯片列表： 序號(hào) 名稱 型號(hào) 數(shù)量 1 微控制器 MCS8031 1 2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 6264 1 3 程序存儲(chǔ)器 2764 1 4 鎖存器 74LS373 1 5 譯碼器 74LS138 1 6 接口 8155 1 39 芯片 7 鍵盤 4x4鍵盤 1 8 顯示器 LED 七段數(shù)碼顯示器 6 9 光電耦合器 光電耦合器 3 10 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 HXD55 驅(qū)動(dòng)器 1 11 電阻 若干 12 晶振 20KHZ 1 13 電容 若干 C6163 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 直線圓弧插補(bǔ)程序設(shè)計(jì) 在電機(jī)設(shè)備中，執(zhí)行部件如果要實(shí)行平行斜線和圓弧曲線的路經(jīng)運(yùn)動(dòng)，必須通過兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的合成來完成。 偏差計(jì)算：進(jìn)給每一步，計(jì)算新的加工偏差。當(dāng) XeYe，則用 Y 方向走的總步數(shù) Ye作為終點(diǎn) 判別的依據(jù)。否則轉(zhuǎn)入第一步，重復(fù)上述步驟。 插補(bǔ)程序所用的內(nèi)存單元如下： 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制字為： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)框圖 如下： 28H 29H 2AH 2BH 2CH 70H Xe Ye X Y Fm 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制字 41 圖 42 D1D0 為 X向 電機(jī)控制位。 第一象限的直線插補(bǔ)程序如下： ORG 2020H MAIN： MOV SP， 60H； LP4： MOV 28H， 0C8H； Xe MOV 29H， 0C8H； Ye MOV 2AH， 00H； X MOV 2BH， 00H； Y MOV 2EH， 00H； F MOV 70H， 7AH 42 LP3： MOV A， 2EH JB ， LP1 MOV A， 70H SETB CLR MOV 70H， A； 置電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制字為 0B，+X方向進(jìn)給 LCALL MOTR； 調(diào)步進(jìn)電機(jī)的控制子程序，+X方向進(jìn)給一步 LCALL DELAY MOV A， 2EH SUBB A， 29H； FYe INC 2AH； X+1 AJMP LP2 LP1： MOV A， 70H SETB CLR ； 置電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制字為0E， +Y 方向進(jìn)給 LCALL MOTR； 調(diào)步進(jìn)電機(jī)的控制子程序，+Y方向進(jìn)給一步 LCALL DEALAY MOV A， 2EH ADD A， 28H CJNE A， 2AH， LP3； Xe=X？ RET 綜上所述，雖然設(shè)計(jì)中存在一些缺點(diǎn)，但是這些都不會(huì)影響設(shè)計(jì)要 求，并且都可以達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)中的要求，所以上述設(shè)計(jì)是滿足設(shè)計(jì)要求的，完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)控制。 D3D2 為 Y向電機(jī)控制位。對(duì) 8位機(jī)，一般可用 2字節(jié)，而行程較大時(shí)則需用 3字節(jié)或 4字節(jié)才能滿足長度和精度的要求。 b) 若 Fm≧0 ，則想 +X 方向輸出一進(jìn)給脈沖，計(jì)算新的偏差 Fm=FmYe，并修改動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)為 X=X+1；若 Fm0 則向 +Y 方向輸出一進(jìn)給脈沖，計(jì)算新偏差 Fm=Fm+Xe，并修改動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)為Y=Y+1。終點(diǎn)計(jì)算判別可用兩個(gè)方向的坐標(biāo)植來判別，也可以由一個(gè)方向的坐標(biāo)植來判別。 在這里只以直 線插補(bǔ)程序設(shè)計(jì) 為例： (1) 逐點(diǎn)比較法 用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行直線插補(bǔ)計(jì)算，沒走一步，都需要以下四個(gè)步驟： 偏 差判別：判別偏差 Fm≧0 或 Fm≦0 ，從而啊決定哪個(gè)方向進(jìn)給和采用哪個(gè)偏差計(jì)算公式。系統(tǒng)原理電路圖見附圖（ A2圖紙）。同時(shí)，我們需要擴(kuò)展鍵盤和顯示，就需要擴(kuò)展接口來連接。由于我們的脈沖是由微機(jī)單片機(jī)發(fā)出的，屬于低電平，是不能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的 ，這時(shí)我們可以采用功率放大電路將脈沖進(jìn)行功率放大，然后驅(qū)動(dòng)硬件電路。驅(qū)動(dòng)器由脈沖發(fā)生器和功率放大器兩大部分組成的。 74 PBPB ? 接越程限位控制電路，當(dāng)床鞍或拖板在 Z 向或 X 向越程時(shí)，即向計(jì)算機(jī)輸入此信號(hào)，使進(jìn)給系統(tǒng)停止。鍵盤顯示電路為 4? 6 鍵和 6位顯示器。 4PC 用于報(bào)警顯示，系統(tǒng)正常工作時(shí)，輸出低電平，綠色發(fā)光二極管亮，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，輸出高電平，經(jīng)反向后，紅色發(fā)光二極管亮，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。 PB 口也是輸入口， 40 PBPB? 由面板上的按鍵分別控制起動(dòng)、暫停、單段、連續(xù)、急停等功能。當(dāng)車床車螺紋時(shí)，主軸光電編碼器向 80310T 發(fā)出進(jìn)給脈沖，用以控制不同導(dǎo)程的螺紋加工。當(dāng) RESET輸入端返回低電平后， CPU 從 O 地址開始執(zhí)行程序。 16 位地址線由 oP 經(jīng)地址鎖存器 74LS373 提供 8 位地址 70 AA? ，高 8位地址 158 AA? 由 8031 的 2P 口直接提供。 硬件電路的組成 采用 MCS5 系列單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)硬件電路原理圖。為實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)時(shí)不同的進(jìn)給速度，可給8155 芯片的定時(shí) /計(jì)數(shù)器中設(shè)置不同的時(shí)間常數(shù)。 8255 芯片 PA0— PA6 接 X向、 Y向和 Z向步進(jìn)電機(jī)硬 件環(huán)形分配器，為輸出， PB0— PB7 為三個(gè)方向的點(diǎn)動(dòng)及回零輸入， PC0— PC5 為面板上的選擇開頭是輸入，設(shè)有編輯、單步運(yùn)行、單段運(yùn)行、自動(dòng)、手動(dòng) I、手動(dòng) II 等方式。 I/O 接口芯片與外設(shè)的連接是這樣安排的： 8155 芯片 PA0— PA7 作為顯示器段選信號(hào)輸出， PB0— PB7 是顯示器的位選信號(hào)輸出， PC0— PC4 5 根線是鍵盤掃描輸入。 7，輸出 Y0~Y7 8 個(gè)輸出，低電平有效。 8155 的片選信號(hào) CE 接 74LS138 的 Y0， 8255 芯片片選信號(hào) CS 接到 74LS138 的 Y2 端。包括只讀可編程存儲(chǔ)器和隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器。 CPU 是數(shù)控系統(tǒng)的核心。 從《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》表 3— 23 中查出型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空 BF1160載起動(dòng)頻率為 3000Hz，運(yùn)行頻率為 16000Hz，再從〈〈綜合作業(yè)指導(dǎo)書〉〉圖 3— 15，3— 16 查出 BF1160 步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性曲線如（ C）圖所示，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)， Hzf 2500? 時(shí)， cmNM ??100 ,不能滿足此機(jī)床所要求的空載起動(dòng)力矩 。00 ?? 當(dāng) ?? ， 39。 因此，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：