簡易數(shù)控x-y工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課程設(shè)(文件)
【正文】 四、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)XY工作臺(tái)控制系統(tǒng)硬件主要包括CPU、傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)、傳感器、人機(jī)交互界面。在一些復(fù)雜的系統(tǒng)中就不得不考慮使用16位單片機(jī)，MCS96系列單片機(jī)廣泛應(yīng)用于伺服系統(tǒng)，變頻調(diào)速等各類要求實(shí)時(shí)處理的控制系統(tǒng)，它具有較強(qiáng)的運(yùn)算和擴(kuò)展能力。ATMEL公司的AT89系列單片機(jī)內(nèi)含F(xiàn)lash存儲(chǔ)器，在程序開發(fā)過程中可以十分容易的進(jìn)行程序修改，同時(shí)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(shí)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(dòng)驅(qū)動(dòng)（電磁鐵）（步進(jìn)電機(jī)）人機(jī)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(dòng)1X步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)2Y步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分包括步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和電磁鐵的驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)須滿足快速急停、定位和退刀時(shí)能快速運(yùn)行、工作時(shí)能帶動(dòng)工作臺(tái)并克服外力（如切削力、摩擦力）并以指令的速度運(yùn)行。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中采用了光電偶合器，它具有較強(qiáng)的抗干擾性，而且具有保護(hù)CPU的作用，當(dāng)功放電路出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)將大的電壓加在CPU上使其燒壞。由于步進(jìn)電機(jī)采用的是三相六拍的工作方式（三個(gè)線圈A、B、C），其正轉(zhuǎn)的通電順序?yàn)椋篈ABBBCCCAA，其反轉(zhuǎn)的通電順序?yàn)椋篈ACCCBBBAA。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(biāo)準(zhǔn)的27V電源作為基準(zhǔn)，通過芯片進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換得到所需的12V和5V電壓。在設(shè)計(jì)時(shí)要聯(lián)系機(jī)械部分和電氣控制部分作為一個(gè)有機(jī)的整體來考慮，本次設(shè)計(jì)是一個(gè)機(jī)械和電氣有機(jī)組合的系統(tǒng)是一個(gè)整體。當(dāng)然最重要的是學(xué)到了基于運(yùn)動(dòng)控制卡的幾點(diǎn)一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些基本方法。通過這次課程設(shè)計(jì)我深刻的感到了理論和時(shí)間之間巨大的差別及其之間的聯(lián)系。 六、參考文獻(xiàn)[1] 鄭學(xué)堅(jiān),2003[2] 李廣弟,朱月秀，,2001[3] ,2002[4] 王小明. 電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制. 北京航空航天大學(xué)出版社,2002[5] [6] 王愛玲，白恩遠(yuǎn)，,2001[7] （3）.機(jī)械工業(yè)出版社,2003[8] ,2004[9] [M].北京:機(jī)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(xué),1999[12].—系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2000[13].張立勛,孟慶鑫,[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,200021 / 21。另外，理論與實(shí)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(jì)最終成功。知道了設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)需要考慮到哪些方面，做個(gè)部分設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該先哪里后哪里的先后順序，讓我在以后的設(shè)計(jì)中會(huì)有一個(gè)清晰地思路，而避免走太多彎路。這次課程設(shè)計(jì)時(shí)我又一次親手設(shè)計(jì)東西，與以前單純的機(jī)械設(shè)計(jì)不一樣，有了更多的收獲，體會(huì)也很多。五、總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)是綜合大學(xué)所有學(xué)科的一次練習(xí)，是最大的一次課程設(shè)計(jì)。其光電偶合部分采用的是達(dá)林頓管，因?yàn)轵?qū)動(dòng)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(chǔ)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(hù)功放管。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和工作原理步進(jìn)電機(jī)的速度控制比較容易實(shí)現(xiàn)，而且不需要反饋電路。AT89S51的性能參數(shù)為：Flash存儲(chǔ)器容量為4KB、16位定時(shí)器2個(gè)、中斷源6個(gè)（看門狗中斷、接收發(fā)送中斷、外部中斷0、外部中斷定時(shí)器0和定時(shí)器1中斷）、RAM為128B、14位的計(jì)數(shù)器WDT、I/O口共有32個(gè)。從要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)來看，選用較老的8051單片機(jī)需要拓展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，無疑提高了設(shè)計(jì)價(jià)格，而選用高性能的16位MCS96又顯得過于浪費(fèi)。 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(jì)算機(jī)有了飛躍的發(fā)展。所以電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，可以忽略，則因?yàn)?，所以慣性匹配比較符合要求。齒輪傳動(dòng)比選 ，
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1