簡易數(shù)控x-y工作臺機電系統(tǒng)的設(shè)計課程設(shè)(文件)
【正文】 四、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計XY工作臺控制系統(tǒng)硬件主要包括CPU、傳動驅(qū)動、傳感器、人機交互界面。在一些復雜的系統(tǒng)中就不得不考慮使用16位單片機，MCS96系列單片機廣泛應(yīng)用于伺服系統(tǒng)，變頻調(diào)速等各類要求實時處理的控制系統(tǒng)，它具有較強的運算和擴展能力。ATMEL公司的AT89系列單片機內(nèi)含F(xiàn)lash存儲器，在程序開發(fā)過程中可以十分容易的進行程序修改，同時掉電也不影響信息的保存；它和80C51插座兼容，并且采用靜態(tài)時鐘方式可以節(jié)省電能。示意圖如下所示：（行程開關(guān)）前向通道傳動驅(qū)動（電磁鐵）（步進電機）人機界面?zhèn)鞲衅鰽T89S51（鍵盤、LED）后向通道 圖31 CPU外部接口示意圖驅(qū)動1X步進電機驅(qū)動2Y步進電機驅(qū)動3外部中斷1外部中斷2AD0~AD7CEIO/MPB 口PA口PC口AT89S51鍵盤電磁鐵8155 圖32 AT89S51控制系統(tǒng)圖 驅(qū)動系統(tǒng)傳動驅(qū)動部分包括步進電機的驅(qū)動和電磁鐵的驅(qū)動，步進電機須滿足快速急停、定位和退刀時能快速運行、工作時能帶動工作臺并克服外力（如切削力、摩擦力）并以指令的速度運行。步進電機驅(qū)動電路中采用了光電偶合器，它具有較強的抗干擾性，而且具有保護CPU的作用，當功放電路出現(xiàn)故障時，不會將大的電壓加在CPU上使其燒壞。由于步進電機采用的是三相六拍的工作方式（三個線圈A、B、C），其正轉(zhuǎn)的通電順序為：AABBBCCCAA，其反轉(zhuǎn)的通電順序為：AACCCBBBAA。此系統(tǒng)中用到的電源電壓為27V、12V、5V，為了便于管理和電源容量需求，就采用了標準的27V電源作為基準，通過芯片進行電壓轉(zhuǎn)換得到所需的12V和5V電壓。在設(shè)計時要聯(lián)系機械部分和電氣控制部分作為一個有機的整體來考慮，本次設(shè)計是一個機械和電氣有機組合的系統(tǒng)是一個整體。當然最重要的是學到了基于運動控制卡的幾點一體化系統(tǒng)設(shè)計的一些基本方法。通過這次課程設(shè)計我深刻的感到了理論和時間之間巨大的差別及其之間的聯(lián)系。 六、參考文獻[1] 鄭學堅,2003[2] 李廣弟,朱月秀，,2001[3] ,2002[4] 王小明. 電動機的單片機控制. 北京航空航天大學出版社,2002[5] [6] 王愛玲，白恩遠，,2001[7] （3）.機械工業(yè)出版社,2003[8] ,2004[9] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2000[10] 濮良貴 ,[M].北京:高等教育出版社,2003[11] [M].湛江:湛江海洋大學,1999[12].—系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)[M].上海:上?？茖W技術(shù)文獻出版社,2000[13].張立勛,孟慶鑫,[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社,200021 / 21。另外，理論與實踐也存在必然的聯(lián)系，在老師的幫助下才能使課程設(shè)計最終成功。知道了設(shè)計一個機電一體化的系統(tǒng)需要考慮到哪些方面，做個部分設(shè)計時應(yīng)該先哪里后哪里的先后順序，讓我在以后的設(shè)計中會有一個清晰地思路，而避免走太多彎路。這次課程設(shè)計時我又一次親手設(shè)計東西，與以前單純的機械設(shè)計不一樣，有了更多的收獲，體會也很多。五、總結(jié)本次課程設(shè)計是綜合大學所有學科的一次練習，是最大的一次課程設(shè)計。其光電偶合部分采用的是達林頓管，因為驅(qū)動電磁鐵的電流比較大。電路中與繞組并聯(lián)的二極管D起到續(xù)流作用，即在功放管截止是，使儲存在繞組中的能量通過二極管形成續(xù)流回路泄放，從而保護功放管。 步進電機驅(qū)動電路和工作原理步進電機的速度控制比較容易實現(xiàn)，而且不需要反饋電路。AT89S51的性能參數(shù)為：Flash存儲器容量為4KB、16位定時器2個、中斷源6個（看門狗中斷、接收發(fā)送中斷、外部中斷0、外部中斷定時器0和定時器1中斷）、RAM為128B、14位的計數(shù)器WDT、I/O口共有32個。從要設(shè)計的系統(tǒng)來看，選用較老的8051單片機需要拓展程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，無疑提高了設(shè)計價格，而選用高性能的16位MCS96又顯得過于浪費。 CPU板 CPU的選擇隨著微電子技術(shù)水平的不斷提高，單片微型計算機有了飛躍的發(fā)展。所以電機軸轉(zhuǎn)動慣量很小，可以忽略，則因為，所以慣性匹配比較符合要求。齒輪傳動比選 ，
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