【正文】 程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的存儲器結(jié)構(gòu)。專用型是針對某種特定產(chǎn)品而設(shè)計的 , 例如用于洗衣機的單片機。它很容易使機電一體化產(chǎn)品智能化，小型化，過程控制自動化，再不顯著增加產(chǎn)品的體積，能耗及成本的情況下，大大增加其功能，提高其性能 。因為受芯片引腳數(shù)量的限 制，有很多引腳具有雙功能。 XTAL2： 內(nèi)部晶體振蕩電路的反相器輸出端。 在不訪問外部存儲器時 ， ALE以時鐘振蕩頻率的 1／ 6的固定頻率輸出，用示波器觀察 ALE引腳上的脈沖信號是判斷單片機芯片是否正常工作的一種簡便方法。 由 RD和 WR信號作為擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲和 I/O的讀選通，寫選通信號。 8031 受芯片引腳數(shù)量的限制 ， P0 口兼用數(shù)據(jù)線和低八位地址線。 Q7～ Q0：八位數(shù)據(jù)輸出線。當(dāng)該信號為低電平時，三態(tài)門打開，鎖存器中的數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。此方法是最常用的存儲器地址分配的方法，能有效的利用存儲器空間，適合于大容量多芯片的存儲擴(kuò)展。 EPROM 是用電信號編程，用紫外線擦除的只讀存儲器芯片。 數(shù)據(jù)存儲器 8031 內(nèi)部有 128 字節(jié)的 RAM 作為數(shù)據(jù)存儲器，不能滿足控制系統(tǒng)的要求，本設(shè)計采用 6264 擴(kuò)展 8KB 的數(shù)據(jù)存儲器。采用雙列直插封裝方北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 25 式，共 28只引腳，功能如下： A0～ A12： 地址線引腳，用來進(jìn)行單元的選擇； D0～ D7： 數(shù)據(jù)線引腳； CE： 片選輸入線，低電平有效； OE： 輸出允許控制端，低電平有效； PGM： 編程時，加編程脈沖的輸入端，低電平有效； Vpp： 編程時，編程電壓（ +12V 或 25V）的輸入端； Vcc： +5V，芯片的工作電壓； GND： 數(shù) 字地； NC： 無用端。 如圖43 所示。 八 譯碼器 常用的存儲器地址的分配方法有兩種，線選法和譯碼法。當(dāng)該信號為高 電平時，外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器，負(fù)跳變時，數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中。 如圖 42 所示。 8031內(nèi)部無程序存儲器，需要外接 EPROM作為外部程序存儲器，本設(shè)計采用兩片 2764擴(kuò)展 16K的程序存儲器。到外部 ROM取指令時， PSEN 自動向外發(fā)送負(fù)脈沖信號。外部接復(fù)位電路。 Vss： 電源接地端 。共 40 只引腳。非總線型沒有有總線引腳 , 芯片體積小 , 要擴(kuò)展可通過 I/O 口 , 因此非線型更適合中小系統(tǒng)。程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開 , 可以使指令和數(shù)據(jù)有不同的數(shù)據(jù)寬度 ,目前較多的單片機采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu) ,如 Microchip 公司的 PIC16 芯片的程序指令是 1位寬度 , 而數(shù)據(jù)是 8位寬度 。諾伊曼結(jié)構(gòu) , 是一種將程序指令存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合并在一起的存儲器結(jié)構(gòu)。此外 , 里面還有一個時鐘電路 , 使單片機在進(jìn)行運算和控制時 , 都能有節(jié)奏地進(jìn)行。單片機作為微型計算機的一個重要分支 ,應(yīng)用面很廣 , 發(fā)展很快。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 22 單片 機的發(fā)展情況 當(dāng)國內(nèi)從 80 年代起開始了單片機的熱潮 ,二十多年過去了 , 單片機從研究所走出來 , 成為日常生活中的一個不可缺少的部件。采用減速齒輪可比較容易的配置出所要求的脈沖當(dāng)量、減小工作臺以及絲杠折算到電動機軸上的慣量，同時增大工作臺的推力。 計算齒輪減速比 齒輪減速比公式 ： i=φ P/360δ 式中 φ —— 步距角 P—— 絲杠螺距 （ mm） 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 20 δ —— 脈沖當(dāng)量 （ mm/脈沖） 有課程設(shè)計參考資料表 73 不步進(jìn)電動機技術(shù)指標(biāo)查得電動機各項參數(shù)： 序號 型號 步距角 最大凈轉(zhuǎn)矩 最高空載啟動頻率 相數(shù) （ N*cm） （ setp/s） 10 55BF003 外形尺寸 外徑 長度 軸徑 重量 （ mm） （ mm） （ mm） （ N） 55 72 6 由上表可取步距角 a=3； 又由絲杠的螺距是 P=2mm， 則由齒輪減速比公式： i=φ P/360δ 得 ： i=3 2/360 ≈ 又由上表可得相數(shù) m=3， k 取兩拍即 k=2， 則由 公式 mkza /360 ?? 得 ： z=360/mak =360/3 3 2 =20 故步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)子齒數(shù) Z1=20 傳動比的公式 ： i=Z2/Z1 即： Z2=i Z1 = 20 =30 一級減速齒輪副的 選擇 由電機軸和絲杠的軸徑綜合考慮取兩減速齒輪的模數(shù) m=1，并采用直齒圓柱齒輪， 分度圓直徑 d1=mz1 =20 d2=mz2 =30 齒頂高 ha=ha*m =1 1 =1 齒根高 hf=（ ha*+c*） m =（ 1+） 1 = 由機械原理及設(shè)計基礎(chǔ)表 42得： 頂隙 ： c=c*m = 1 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 21 齒頂圓直徑： da1=d1+2ha =20+2 =22 da2=d2+2ha =30+2 =32 齒根圓直徑： df1=d12hf = = da2=d22hf = = 小結(jié) 對于步進(jìn)電動機的選用原則，主要有下列幾點： （ 1）、 在選擇步進(jìn)電動機時，首先要確定步進(jìn)電動機的類型。三相六拍的步距角則為 176。對于三相反應(yīng)式步進(jìn)電機來說，電流脈沖的施加有 3 種方式： (1)單相三拍方式， (2)雙相三拍方式 (3)三相六拍方式。 當(dāng)某相繞組通電時，相應(yīng)的兩個磁極就分別形成 N— S 極，產(chǎn)生磁場，并與轉(zhuǎn)子形成磁路。 步進(jìn)電機的工作原理 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機定子上均勻分布有 6 個磁極，相鄰兩個磁極之間的夾角 60176。該設(shè)計方法也可用于其它并聯(lián)機器人機構(gòu)的設(shè)計 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 18 第 3 章 步進(jìn)電動機的選擇及一級減速齒輪副的選擇 步進(jìn)電機的特點 步進(jìn)電機是工業(yè)過程控制及儀表控制主要控制元件之一。在位置分析的基礎(chǔ)上，得到了該機器人機構(gòu)的速度和力雅可比矩、誤差傳遞和末端柔度矩陣，利用這些映射矩陣，進(jìn)而得到評價機器人機構(gòu)各項特性的性能評價指標(biāo)。 Solid works 三維實體設(shè)計及實現(xiàn)流程 應(yīng)用該軟件是基于以上位置分析和空間分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 表 21 尺寸 設(shè)計結(jié)果 參數(shù)名稱 參數(shù)值 評價指標(biāo) 評價指標(biāo)值 所需工作空間 11w ?? gdk 極位夾角 ?27?? gk? 連桿長度 ? gek 主動關(guān)節(jié)變量變化范圍 ? ?? ?, ,? ??? gvk gck 末端位移 ? ?? ?, , ??? ??? sk synk 并聯(lián)機構(gòu)活動空間及連桿尺寸的確定 由上述分析最終確定各項尺寸和參數(shù)如下： 表 22 本設(shè)計結(jié)果 并聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)仿真概述 仿真是一種虛擬現(xiàn)實技術(shù)，有的仿真系統(tǒng)能增加對硬件支持要求較高的技術(shù)的流通，比如數(shù)控機床操作，有利于大家交流學(xué)習(xí)，還能避免操作失誤而造成的事故；有的仿真系參數(shù)名稱 參數(shù)值 評價指標(biāo) 評價指標(biāo)值 所需工作空間 100*100 gdk 極位夾角 ?27?? gk? 連桿長度 l=230 gek 主動關(guān)節(jié)變量變化范圍 ? ?? ?254,54 254,5421 ? ??xx gvk gck 末端位移 ? ?? ?204,1045,5 ??? ???yx sk synk 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 17 統(tǒng)能在完成一定定性，定量的分析后，使某些非線性參數(shù)的變化或者空間感較強的圖形比較直觀的呈現(xiàn)在人們面前，從而使設(shè)計明朗化，減少了一些錯誤的不可預(yù)見性；還有的仿真系統(tǒng)能在設(shè)計后期、產(chǎn)品成型初期對產(chǎn)品的工作性能進(jìn)行較驗，從而避免因 設(shè)計不合理、達(dá)不到工作要求而直接生產(chǎn)所帶來的經(jīng)濟(jì)損失。 圖 24 全域靈巧度評價指標(biāo) gdk 隨極為夾角 ? 的變化情況 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 15 圖 25 機器人所占面積與所需工作空間面積比 sk 隨極為夾角 ? 的變化情況 圖 26 綜合性能評價指標(biāo) synk 隨極為夾角 ? 的變化情況 最佳連桿長度的確定 極位夾角確定后，聯(lián)立式 (23)和式 (24)可得，在 ?27?? 時，連桿長度 ? ，這是在極位夾角最優(yōu)，且滿足所需工作空間條件下的連桿長 度值，但這是不是使綜合性能評價指標(biāo)最小的連桿長度呢？取步長為 ，在 ? ?,? 范圍內(nèi)，繪制綜合性能指標(biāo) synk 和連桿長度 l 的關(guān)系曲線如圖 7所示，可見隨 l 的增長， synk 逐漸增大，所以滿足所需工作空間條件下的連桿長度 ? 即為最優(yōu)的 連桿長度。其中 r 取決于實際零件的尺寸和安裝尺寸，且在文中所選擇的裝配方式下，工作空間隨 r 的增大而減小 ??11 ，所以 r 應(yīng)根據(jù)實際設(shè)計需要取盡可能小的值，在理論上，這里可以設(shè)其值為零。 工作空間 如機器人在工作空間中不存在奇異，采用雅可比代數(shù)法，只需機器人的雅可比矩陣的行列式的值不為零，這也是最一般的、最通用的方法 ??14 ，即 ? ? ?0yl0t0d e t ??????? ?J (29) 可見，只需極為夾角 ? 不等于零，在該機器人的工作空間內(nèi)就不會出現(xiàn)奇異形位。圖 3 中畫出了滿足 WY 情況時并聯(lián)機器人的兩個極限位置，各參數(shù)如圖中所示，其中 D 為該情況下滑塊行程， d 為所需工作空間上界到固定平臺的距離， ? 和 ?分別為在兩個極限位置 圖 23 滿足 WY 情況的極限位置 時連桿與坐標(biāo)軸方向的夾角。在這里采用速度雅可比矩陣的可操作度作為操作空間速度大小的評價指標(biāo)，其反映了操作空間速度橢圓與關(guān)節(jié)空間速度單位圓面積之比，其定義為： ? ? Tv ?? JJ (19) 其全域性能評價指標(biāo)為： dwdwkkwvwgv ??? (20) 如希望在給定驅(qū)動器的驅(qū)動速度時，運動平臺速度最大，則應(yīng)有 gvk 最大。其全域性能評價指標(biāo)為： dwdwkkwwg ??? ?? (16) 如希望在給定的工作空間內(nèi)對特定