【正文】 現(xiàn)正脈沖，只要在 RST 端保持 10ms以上高電平就能使單片機(jī)有效的復(fù)位。即工作臺在某一方向越界均能產(chǎn)生中斷信號 INT0。 ：用來顯示工作過程中一些相關(guān)的數(shù)據(jù) ：在顯示器下面的紅燈為越界信號燈，顯示器右面是與其對應(yīng)的綠燈為正常工作的信號燈。 ：簡單的輸入設(shè)備，可以進(jìn)行編輯和控制系統(tǒng)的工作。 ：此旋鈕為適應(yīng)不同工作條件而設(shè)，分為編輯、單步、自動、手動Ⅰ、手動Ⅱ、單段等檔位。包括越界回原點、手動回原點。當(dāng)在 X， Y 方向越界時紅燈亮、綠燈滅。簡述其工作原理。一旦某一方向越界，立即停止工作臺的移動，這里采用中斷方式。原理圖中為上電與按鈕復(fù)位電路組合。采用外部方式時把 XTAL1接地， XTAL2接外部時鐘電源。 （ 2）、 8031 和 8255 的接口 連接無需任何外加邏輯電路，直接連接即可。 74LS138 譯碼器的 8根輸出線分別對應(yīng) 8 個8K 字節(jié)的地址空間。 (2）、地址譯碼法 常用地址的譯碼方法有線選法和全地址譯碼，在這里選擇全地址譯碼。 6116 的連接和 2732 大致相同，唯控制信號線的連接不同； 6116 的 OE， WE與 8031 的 RD， WR相連， CS 與 138 的 Y1相連。一片 2732 的地址線分別與地址總線 AB相連。 8031 不帶 ROM，用作程序存儲器的器件是 EPROM。 15BD：消隱輸出線 。 12CNTL/STB：在鍵盤掃描模式時， 引腳 的輸入狀態(tài)會與 SHIFT 以及其它按鍵的狀態(tài)同一儲存，內(nèi)部有上拉電阻，未按時為 HI，按時為 LO。 10RL0~RL7：鍵盤 /傳感器的返回線。 WR=0 時， 8279 從 外部總線 接收數(shù)據(jù)。 A0=0 時，讀寫一般數(shù)據(jù)； A0=1 時，讀取 狀態(tài)標(biāo)志 位或?qū)懭朊?。輸?HI 時可復(fù)位 8279。 RAM ROM CPU I/O 接口 外 設(shè) 鍵盤及其它 驅(qū)動器 步進(jìn)電動機(jī) 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 25 I/O 接口電路設(shè)計 此次設(shè)計內(nèi)容包括接口芯片的選用，步進(jìn)電機(jī)控制電路，鍵盤電路以及其他輔助電路的設(shè)計（例如復(fù)位電路，越界報警電路等） 各類芯片簡介 8031 芯片簡介 Vss：接地 VCC： +5 伏電壓 XTAL1：內(nèi)部振蕩電路反向放大器輸入端 XTAL2：內(nèi)部振蕩電路反向放大器輸出端 RST/VPD：復(fù)位 /備用電源 ALE/PROG：鎖存 /接收編程脈沖 PSEN：外部程序存儲器讀選通信號輸出端 EA/VPP： EA 為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲起選擇端，對于 8031 始終保持低電平； VPP 為在 EPROM 編程期間加 21伏編程電壓 ～ ：在訪問外存時，分時傳送低 8位地址和數(shù)據(jù)總線 ～ ： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，每一位都可作為可編程的輸入或輸出線 ～ ： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，訪問外存時輸出高 8 位地址 ～ ： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口及第二功能口 74LS373 芯片簡介 D0～ D7： 數(shù)據(jù)輸入端 Q0～ Q7： 數(shù)據(jù)輸出端 LE ： 鎖存信號輸入端 OE ： 鎖存信號輸出端 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 26 74LS138 芯片簡介 8279 芯片簡介 1DB0~DB7：雙向 數(shù)據(jù)總線 。因此，在經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床中，推薦使用 MCS— 51 系列單片機(jī)作主控制器。 控制系統(tǒng)由微機(jī)部分，鍵盤、 I/O 接口，步進(jìn)電機(jī)功率放大電路等幾部分組成。系統(tǒng)要求主要對微機(jī)的字長和速度。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 22 表 45 永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的技術(shù)參數(shù) 聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器 的選擇 聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩 傳動軸上的公稱轉(zhuǎn)矩 T 可用下式計算： nPT 9550? 實際計算時，應(yīng)將公稱轉(zhuǎn)矩 T乘以工作情況系數(shù) AK ,得到計算轉(zhuǎn)矩TKT Aca? 。 2) 最快空載移動時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定的工作臺最快空載移動速度 min/1200m a x mmV ? 電動機(jī)對應(yīng)的運行頻率 HzVf 2 0 0 0 1 2 0 060m a xm a x ???? ? 查表 47知，在此頻率下，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 mNT .5max ? 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于mNTeq . ? ,滿足要求。 ??360maxvnm ? 式中 maxv 空載最快移動速度，任務(wù)書指定為 1200 min/mm ? 步進(jìn)電動機(jī)步距角，預(yù)選電動機(jī)為 ? ? 脈沖當(dāng)量，任務(wù)書指定為 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 19 將以上各值代入式中，算得 min/300m a x rn ? 步進(jìn)電動機(jī)由靜止到加速至 mn 轉(zhuǎn)速所需要的時間 sta ? ，傳動鏈總效率?? ，則 mNT a . 3 0 4m a x ??? ???? ?? ② 移動部件運動時，折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為 i PGFT hZf ??? 2 )( ?? 式中 ? 導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)，滾動導(dǎo)軌取 zF 垂直方向的切削力，空載時 取 0 ? 傳動鏈總效率，取 則 mNT f .0 0 104)8 0 00(0 0 3 ???? ????? ? 因此，求得 快速空載起動時電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 mNTTT faeq .0 6 0 a x1 ????? 2) 最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 2eqT 2eqT 包括三部分：一部分是折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 tT ；一部分是移動部件運動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 fT ；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩 0T ， 0T 相對于 tT 和 fT 很小，可以忽略不計。 步進(jìn)電動機(jī)減速箱的選用 已知工作臺的脈沖當(dāng)量 stepmm /?? ，滾珠絲杠 的導(dǎo)程 mmPh 4? ，初選步進(jìn)電動機(jī)的步距角 ??? 算得減速比： ????? ??? hPi 故本設(shè)計并不需要減速箱。 根據(jù)工作載荷 KNF ? ，初選直線滾動導(dǎo)軌副的型號為海特 SBG 15 FL。 壓桿穩(wěn)定性校核 22KaEIfF kK ??≥ MF 單推 單推方式，故 1?Kf , 442 1 7 0 364 mmdI ?? ? 3 6 8 54303 1 7 0 252 ?? ?????KF ≥ MF 故絲杠不會失穩(wěn) 滾動導(dǎo)軌的計算與選擇 目前， 滾動 導(dǎo)軌 在數(shù) 控機(jī) 床上應(yīng) 用非 常廣 泛， 因為 其摩 擦系數(shù)f = ~ ；動、靜摩擦系數(shù)很接近，幾乎不受運動速度的變化的影響，運動輕便、靈活，所需驅(qū)動功率小，摩擦發(fā)熱小，磨損小，精度保持性好；低度運動時不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，因而定位精度高，所以選用滾動導(dǎo)軌。（同 X 方向選型） 傳動效率計算 滾珠絲杠螺母副的傳動效率 ? ： ? ????? ??tg tg 式中 ? 絲杠螺旋升角； ? 摩擦角，滾珠絲杠的滾動摩擦系數(shù) ~?f ，其摩擦角約等于 39。 將公稱直徑 mmd 250 ? ，滾珠直徑 mmDW ? ，代入 ? ? 30 ?? WDdZ ? ，得單圈滾珠數(shù) 30，代入 列數(shù)圈數(shù) ???? ZZ ，得滾珠數(shù)總量 120，預(yù)緊力YJF =，絲杠的最大工作載荷 mF =865N，代入3 22 10100 01 ?? ZFDFYJWm? ，計算得 ?? 。 剛度計算 X 向進(jìn)給絲杠先畫出此進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖 ,如圖所示 .最大牽引力為 865N,由螺母裝配總長度為 44mm,絲杠螺紋長度取 328mm,預(yù)計長度為 480mm,絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊 ,預(yù)緊力為最大軸向負(fù)載的 1/3. 圖 21 X 向進(jìn)給系統(tǒng)計算簡圖 滾珠絲杠副的軸向變行會影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度及運動的平穩(wěn)性，因此應(yīng)考慮以下引起軸向變形的因素： （ 1）絲杠的拉伸或壓縮變形 量 1? G J M L 1J 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 12 SE aFm???1? 式中 mF 絲杠的最大工作載荷，單位為 N； a 絲杠兩端支撐間的距離，單位為 mm； E 絲杠材料的彈性模量，鋼的 MPaE ?? ； S 絲杠按底徑 2d 確定的截面積，單位為 2mm ； M 轉(zhuǎn)矩，單位為 mmN. ； I 絲杠按底徑 2d 確定的截面慣性矩（ 6442dI ?? ），單位為 4mm 。10 。因而其數(shù)值的大小與導(dǎo)軌的型式有關(guān)，由于在設(shè)計中采用的是加有導(dǎo)軌塊的滾動導(dǎo)軌，所以選擇的計算公式為選矩形導(dǎo)軌的計算公式。切削： 6m/min； 系統(tǒng)分辨率：開環(huán)模式 ；半閉環(huán)模式 ； 系統(tǒng)定位精度：開環(huán)模式177。 控制系統(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤及顯示器、 I/O 接口及光電隔離電路。為了保證一定的傳動精度和傳動平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。我們利用了 8031 主控器、 6264 片外數(shù)據(jù)存儲器、 2764 片外程序存儲器、 74LS373 地址鎖存器、 74LS138 片選地址譯碼器及 815 8255 可編程 I/O擴(kuò)展等 MCS51單片機(jī)設(shè)計其硬件電路圖。本文通過對 XY 工作臺即能沿著 X 向、 Y向移動的工作臺的機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及接口電路的設(shè)計 ,闡述了機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計對專業(yè)教學(xué)的意義及技術(shù)關(guān)鍵。 硬件電路圖 控制芯片可采用 803 80C31 或基于 PLC 的運動控制技術(shù)，在 Protel 99 環(huán)境下，進(jìn)行控制電路圖的設(shè)計，電路圖幅為 A2～ A1 為宜。切削： 6m/min； 系統(tǒng)分辨率：開環(huán)模式 ；半閉環(huán)模式 ； 系統(tǒng)定位精度：開環(huán)模式177。 專業(yè)綜合設(shè)計 II 題 目 ： 通用二維運動平臺設(shè)計 目 錄 序 號 名 稱 份 數(shù) 備 注 1 設(shè)計任務(wù)書 1 份 2 機(jī)械裝配圖 A1 1 張 3 硬件電路圖 A2 1 張 4 設(shè)計說明書 1 份 26 頁