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數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設計畢業(yè)論文(文件)

2025-07-16 14:47 上一頁面

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【正文】 態(tài)監(jiān)測工件裝夾狀態(tài)檢測加工工件識別調整工件裝夾狀態(tài)監(jiān)測圖 21數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)測的主要內容 系統(tǒng)的主要結構計算機硬件體系結構由5大部件組成,他們分別是運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備。數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)測是指在機床加工的過程中對一些工作狀態(tài)進行數(shù)據(jù)采集和處理,通過比較實際特征參數(shù)與正常值,進而了解數(shù)控機床的實際工作狀態(tài),從而掌握設備工作是否正常合理,通過這樣為故障診斷和預測提供依據(jù)。這其中環(huán)節(jié)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)傳輸、特征提取、數(shù)據(jù)融合和狀態(tài)監(jiān)測等。不同的子系統(tǒng)在數(shù)控機床的狀態(tài)監(jiān)測中起著各自不同的作用,特征信號采集子系統(tǒng)以特定的頻率采集機床運行過程中的特征信號,經(jīng)過信號處理和傳輸后,通過網(wǎng)絡智能學習子系統(tǒng)學習機床的工作狀態(tài),目的是監(jiān)測數(shù)控機床當前的運行狀態(tài),最后通過運行狀態(tài)分析顯示模塊,給出特征信號的分析以及數(shù)控機床當前運行狀態(tài)的評價。車削力經(jīng)工件轉動傳遞于車刀上,再由車刀刀桿傳遞到八角環(huán),八角6AT89C51A/D8255華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計(論文)環(huán)的變形使緊貼在其上的電阻應變片也隨之變形,電阻值 R 發(fā)生了變化( R 177。電阻應變片組成的電橋如圖 225 所示。在切削力的作用下,應變片的電阻發(fā)生變化,破壞了電橋的平衡)。測力儀常用的電橋有等臂全橋(電橋由四個臂組成,R1=R2=R3=R4)及半橋(電橋由兩個臂加上兩個固定電阻組成,R1=R2=R),如圖 2 所示。量程放大器把傳感器輸出的信號一般為 mv mv 級,放大到模數(shù)轉換器所能接收的統(tǒng)一電平 0-5V。單片微型計算機簡稱單片機,是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit),常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機,它最早是被用在工業(yè)控制領域。相當于一個微型的計算機,和計算機相比,單片機只缺少了 I/O 設備。AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲器(FPEROM—Flash Programmable and ErasableRead Only Memory)的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器,俗稱單片機。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中,ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器,AT89C2051 是它的一種精簡版本。壽命:1000 寫/擦循環(huán)。1288 位內部 RAM??删幊檀型ǖ?。GND:地線。P2 口:P2 是一個帶有內部上拉電阻的 8 為雙向 I/O 口,P2 的輸出緩沖級可驅動(吸收或輸出電流)4 個 TTL 邏輯門電路。對端口號寫“1”時,它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。當振蕩器工作時,RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。端口引腳表 31P3 口第二功能第二功能RXD(串行輸入口)TXD(串行輸出口)INT 0 (外中斷 0)INT 1(外中斷 1)T0(定時/計數(shù)器 0)T1(定時/計數(shù)器 1)WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)PSEN :程序存儲允許( PSEN )輸出是外部程序存儲器的讀選通信號,當 AT89C5111華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計(論文)由外部程序存儲器取指令(或數(shù)據(jù))時,每個機器周期兩次 PSEN 有效,即輸出兩個脈沖。XATL1:振蕩器反相放大器的內部時鐘發(fā)生器的輸入端。為可靠起見,電源穩(wěn)定后還要經(jīng)過一定的延時才能撤銷復位信號,以防電源開關或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復位。本數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設計的時鐘振蕩器電路圖如 32 所示。由兩類外擴展:存儲器擴展和 I/O 擴展;有兩種外擴展方法:并行擴展和串行擴展。所謂總線就是連接單片機各擴展部件的一組公共信號線是系統(tǒng)共享的通路,通過總線把各擴展不見連接起來,以進行數(shù)據(jù)、地址和控制信號的傳送。由于陽光中有紫外線成分,所以程序寫好后要用不透明標簽貼封窗口,以避免陽光照射而破壞程序。對 RAM 可以進行讀/寫兩種操作,但 RAM 是易失性存儲器,斷電后所存信息消失。所擴展的數(shù)據(jù)存儲器空間地址,有 P2 口提供高 8 位地址,P0 分別提供低 8 位地址和用作 8 位的雙向數(shù)據(jù)總線。它們都用單一+5V 電源供電,雙列直插封裝。圖 35圖 3627512 引腳圖62256 引腳圖開發(fā)小型簡單的單片機應用系統(tǒng)時,為了方便,常在本系統(tǒng)中進行用戶程序調試??勺x/寫程序存儲器在小型單片機應用系統(tǒng)中有一定的使用價值,圖 37 是本監(jiān)控系統(tǒng)用到得這種可讀寫存儲器。端口選擇。15華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計(論文)VSS接地。這里的“連續(xù)”具有雙重含義:意識時間意義上的連續(xù),即量值隨時間連續(xù)變化:而是數(shù)值意義上的連續(xù),即量值本身連續(xù)變化。因此,又需要通過數(shù)/模轉換器把數(shù)字量轉換為模擬量。模擬輸入通道的工作從采集信號開始。其中多路開關可選 8 個模擬通道,允許 8 路模擬量分時輸入,公用一個 A/D 轉換芯片進行轉16華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計(論文)換。AD574A 是美國模擬期間公司的產(chǎn)品,由于芯片內有三態(tài)輸出緩沖器,所以接口時無需外加三態(tài)緩沖器。在 AT89C51 系統(tǒng)中使用 AD574A 芯片,其轉換數(shù)據(jù)應該分兩次讀出,并按高 8 位和低4 位分次。R/ C =0 時為讀信號。轉換結束信號為輸出的狀態(tài)信號,供單片機查詢或中斷使用。CE:允許信號,高電平有效。LED 是 Light Emiting Diode(發(fā)光二極管)的縮寫,發(fā)光二極管是能將電信號轉換為光信號的電致發(fā)光器件。7 段數(shù)碼管由 7 個發(fā)光二極管組成,而 8 段數(shù)碼管則是在 7段發(fā)光二極管的基礎上再加一個圓點型發(fā)光二極管,用于顯示小數(shù)點。每段工作電流為 5~10mA,一直數(shù)碼管的 7 段 LED 全亮需要電流為 35~70mA。顯示時通過位控信號采用掃描的方法逐位地循環(huán)點亮各位數(shù)碼管。使用 8255 作 6 位 LED 顯示器接口電路。使用 8255 作 LED 顯示器接口,8255 只能輸出顯示段碼而不具有控制功能,動態(tài)控制要靠程序實現(xiàn)。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的,它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫,而且被制成標準的基準儀。從溫度傳感器熱電阻的測溫原理可知,被測溫度的變化是直接通過溫度傳感器熱電阻阻值的變化來測量的,因此,溫度傳感器熱電阻體的引出線等各種導線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。端面溫度傳感器熱電阻 端面溫度傳感器熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制,緊貼在溫度計端面,它與一般軸向溫度傳感器熱電阻相比,能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度,適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。必須注意以下兩點:1)溫度傳感器熱電阻和顯示儀表的分度號必須一致2)為了消除連接導線電阻變化的影響,必須采用三線制接法。(+|t|)℃ B 級177。RS232E 是美國電子工業(yè)協(xié)會 EIA(Electronic Industry Association)制定的一種串行物理接口標準。RS232E 標準規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為 50、7100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200 波特。在 TxD 和 RxD 上:邏輯 1(MARK)=3V~15V邏輯 0(SPACE)=+3~+15V在 RTS、CTS、DSR、DTR 和 DCD 等控制線上:信號有效(接通,ON 狀態(tài),正電壓)=+3V~+15V信號無效(斷開,OFF 狀態(tài),負電壓)=3V~15V以上規(guī)定說明了 RS232E 標準對邏輯電平的定義。因此,為了能夠同計算機接口或終端的 TTL 器件連接,必須在 EIA RS232CE 與 TTL 電路之間進行電平和邏輯關系的變換。本數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)選用 RS232 通訊模塊,其引腳圖如圖 312 所示。請求發(fā)送(Request to sendRTS)——用來表示 DTE 請求 DCE 發(fā)送數(shù)據(jù),即當終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時,使該信號有效(ON 狀態(tài)),向 MODEM 請求發(fā)送。這對 RTS/CTS 請求應答聯(lián)絡信號是用于半雙工 MODEM 系統(tǒng)中發(fā)送方式和接收方式之間的切換。此線也叫做數(shù)據(jù)載波檢出(DataCarrier dectectionDCD)線。3)地線 :GND——保護地和信號地,無方向。這種順序的規(guī)定對半雙工的通信線路特別有用,因為半雙工的通信才能確定 DCE 已由接收方向改為發(fā)送方向,這時線路才能開始發(fā)送。DTR 數(shù)據(jù)終端準備好,Data Terminal Ready。RI 振鈴信號(Ringing),當 DCE 收到對方的 DCE 設備送來的振鈴呼叫信號時,使該信號有效,通知 DTE 已被呼叫。4)傳輸距離有限,最大傳輸距離標準值為 50 英尺(實際≤15 米)。放大器是一種直流耦合﹐差模(差動模式)輸入、通常為單端輸出(Differentialin,singleended output)的高增益(gain)電壓放大器,因為剛開始主要用于加法,乘法等運算電路中,因而得名。原因是運算放大器的電壓增益非常大,范圍從數(shù)百至數(shù)萬倍不等,使用負反饋方可保證電路的穩(wěn)定運作。圖 314放大器電路設計 其他元器件的選型鎖存器的選型鎖存器(Latch)是一種對脈沖電平敏感的存儲單元電路,它們可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。其工作原理如下:1)當一個選通端(E1)為高電平,另兩個選通端(E2)和/(E3))為低電平時,可將地址端(A0、AA2)的二進制編碼在 Y0 至 Y7 對應的輸出端以低電平譯出。4)可用在 8086 的譯碼電路中,擴展內存。本數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)選用 ADG659,其引腳如圖 316 所示。B 口:含有一個 8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個 8 位輸入鎖存器(不鎖存)。工作方式控制電路8255A 的三個端口在使用時可分為 A、B 兩組。數(shù)據(jù)的輸入輸出、控制字和狀態(tài)信息的傳遞,均可通過數(shù)據(jù)總線緩沖器進行讀/寫控制邏輯8255A 讀/寫控制邏輯的作用是從 CPU 的地址和控制總線上接收有關信號,轉變成各種控制命令送到數(shù)據(jù)緩沖器及 A 組和 B 組的控制電路,控制 A、B 和 C3 個端口的操作。復位后,控制寄存器清零,A 口、B 口和 C口被置為輸入方式。WR :寫信號,輸入端,低電平有效。PB0~PB7:B 口數(shù)據(jù)線,雙向。27華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計(論文)圖 3178255 引腳圖28華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計(論文)為了使本系統(tǒng)的整個監(jiān)控過程清晰明白,便于監(jiān)控和維修,程序設計時把系統(tǒng)的各種功能分為若干部分,對于每一部分編制相對獨立的程序塊,各程序在運行的時候各負其責。1)A/D 轉換器把測力傳感器輸出的模擬電壓變成數(shù)字量,我們選用的是 AD574A 十二位 A。 系統(tǒng)的主流程圖設計系統(tǒng)軟件包括:動態(tài)顯示程序、A/D采樣程序、標度變換程序等。當 8255A 工作于方式 0 時,PC0~PC7:分為兩組(每組 4 位)并行 I/O 數(shù)據(jù)線;當 8255A 工作于方式 1 或方式 2 時,PC0~PC7 為 A 口、B 口提供聯(lián)絡信號。2 位可構成四種狀態(tài),分別尋址 A 口、B 口和 C 口和控制寄存器。RD:讀信號,輸入端,低電平有效。D0~D7:雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線。兩組的控制電路中分別有控制寄存器,根據(jù)寫入的控制字決定兩組的工作方式,也可以對 C 口每一位置“1”或清零。當數(shù)據(jù)傳送不需要聯(lián)絡信號時,這 3 個端口都可以用作輸入口或輸出口。3 個 I/O 口都可以通過編程選擇為輸入口或輸出口,但在結構和功能上有所不同。25
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