【正文】 通過這次課程設(shè)計我深刻的感到了理論和實踐之間的巨大差距極其之間的聯(lián)系。 第 25 頁 5 設(shè)計總結(jié)、致謝 本次課程設(shè)計是我所做的最綜合的一個題目，它跨越了機械和電氣兩大領(lǐng)域。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、使用維護方便、分斷能力較高、限流性能良好等特點，以內(nèi)功用十分廣泛。 ⑵ 接觸器 接觸器是用來接通或分斷電動機主電路或其他負載電路的控制電器。要求正反轉(zhuǎn)互鎖、 Y/△互鎖。圖中各元器件的作用如表所示： 表 元器件作用列表 第 23 頁 交流電機的星 — 三角形啟動 對于正常運行時定子繞組接成三角形的鼠籠型異步電動機，在啟動時，為了保護電動機，一般采用 Y/△降壓啟動方法來達到限制啟動電流的目的。為了保證在矩形脈沖電壓相當(dāng)窄時，也即頻率足夠高時，步進電機仍能正常步進工作，可以提高開關(guān)回路的電壓。但是，增大 Rc時，又會使穩(wěn)態(tài)電流值減小，從而影響電機的力矩。 (2)線路時間常數(shù)對頻率特性的影響 步進電機的每相繞組供電都是通過功率開關(guān)電路進行的。步進電機的頻率特性曲線，是步進電機的工作頻率及其對應(yīng)轉(zhuǎn)動力矩所作出的曲線，典型的步進電機頻率特性曲線如圖 2所示。 例如：對于三相反應(yīng)式步進電機而言，工作方式有三拍和六拍之分。若勵磁信號反向傳送，則步進電動機反轉(zhuǎn)。若勵磁信號反向傳送，則步進電動機反轉(zhuǎn)。若每旋轉(zhuǎn)一圈以 200 個勵磁信號來計算，則每個勵磁信號前進 18 度，其旋轉(zhuǎn)角度與脈沖數(shù)成正比，正、反轉(zhuǎn)可由脈沖順序來控制。在 RS232C 的總線連接上采用最簡單的三線連接模式，即連接 DB9 的 TXD、RXD 和 GND 三端。 162738495DB9TextDCDDSRRXDRTSTXDCTSDTRRIGND 圖 DB9連接器引腳定義 表 DB9連接器信號說明 引腳號 符號縮寫 方向 說明 1 DCD 輸入 數(shù)據(jù)載波 檢出 2 RXD 輸入 接受數(shù)據(jù) 3 TXD 輸出 發(fā)送數(shù)據(jù) 4 DTR 輸出 數(shù)據(jù)終端準備好 5 GND 信號地 6 DSR 輸入 數(shù)據(jù)準備就緒 7 RTS 輸出 請求發(fā)送 8 CTS 輸入 允許發(fā)送 9 RI 輸入 振鈴提示 RS232C 標(biāo)準的電氣特性參數(shù)有帶 37KΩ時驅(qū)動器的輸出電平、輸出開路時接受器的輸出邏輯、輸入經(jīng) 300Ω接地時接收器的輸出邏輯和驅(qū)動器轉(zhuǎn)換速率等。 P2 口： 8位準雙向 I/O 口，與地址總線（高 8位）復(fù)用，可驅(qū)動 4 個 LS 型 TTL負載。 PSEN（ 29引腳）：程序存儲器允許輸出控制端，為低電平有效。 RST/VPD(9 引腳 )： RST（ RESET）是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。 Vss(20 引腳 )：接地。光電耦合器件是把發(fā)光器件 (如發(fā)光二極管 )和光敏器件 (如光敏三極管 )集成在一起，通過光線實現(xiàn)耦合構(gòu)成電 光和光 電的轉(zhuǎn)換器件。 表 CH452按鍵編址 單片機控制單元模塊電路 控制原理 本次設(shè)計是以單片機為核心進行設(shè)計的。在鍵盤掃描期間， DIG7～ DIG0 引腳按照 DIG0至 DIG7 的順序依次輸出高電平，其余 7個引腳輸出低電平； SEG7～ SEG0引腳的輸出被禁止，當(dāng)沒有鍵被按下時， SEG7～ SEG0都被下拉為低 電平；當(dāng)有鍵被按下時，例如連接 DIG3與 SEG4的鍵被按下，則當(dāng) DIG3輸出高電平時 SEG4 檢測到高電平；為了防止因為按鍵抖動或者外界干擾而產(chǎn)生誤碼， CH452實行兩次掃描，只有當(dāng)兩次鍵盤掃描的結(jié)果相同時，按鍵才會被確認有效。通過設(shè)定， CH452 還可以工作于 BCD譯碼方式，該方式主要應(yīng) 用于數(shù)碼管驅(qū)動，單片機只要給出二進制數(shù) BCD 碼，由 CH452 將其譯碼后直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示對應(yīng)的字符。 CH452內(nèi)部具有 8 個 8 位的數(shù)據(jù)寄存器，用于保存 8 個字數(shù)據(jù)，分別對應(yīng)于 CH452所驅(qū)動的 8個數(shù)碼管或者 8 組每組 8 個的發(fā)光二極管。 其它 ? 內(nèi)置時鐘振蕩電路，不需要外部提供時鐘或者外接振蕩元器件，更抗干擾。 第 7 頁 ? 提供按鍵釋放標(biāo)志位，可供查詢按 鍵按下與釋放。 ? 各數(shù)碼管的數(shù)字獨立閃爍控制，可選快慢兩種閃爍速度。 S E G 015S E G 116S E G 217S E G 318S E G 419S E G 520S E G 621S E G 722D I G 01D I G 12D I G 23D I G 34D I G 45D I G 56D I G 67D I G 78V C C23A D D R25H 3L 214G N D9G N D10R S T12I N T24S C L27S D A26C H 4 52R 6620 0C222 0C10. 1V C CK0K88 1N 40 018 2K 圖 顯示單元模塊電路圖 鍵盤的掃描原理與數(shù)碼管的掃描顯示原理類似，依次將矩陣鍵盤的某行或某列置一，再逐個判斷改行或該列上是否有信號為高，有則說明兩座標(biāo)相交處的按鍵按下了。 三相交流 單片機 H D 727 9 A 4*8 鍵盤 8L E D 顯示 串行通信 光電隔離 光電隔離 功率接口 功率接口 步進電機 X 步進電機 Y 行程開關(guān) 工作臺 至上位即 繼電器控制 圖 總體方案設(shè)計圖 第 5 頁 3 單元模塊設(shè)計 鍵盤與顯示模塊 模塊工作原理 本單元模塊電路的功能是通過對單片機編程，使當(dāng)前按鍵信息在 8個 LED上顯示出來，由芯片 CH452來對數(shù)碼管進行驅(qū)動，并對鍵盤進行掃描 。它的運行速度和步距不受電源電壓波動及負載的影響，因而被廣泛應(yīng)用于數(shù)模轉(zhuǎn)換、速度控制和位置控制系統(tǒng)。 1 前言 機電一體化是以機械技術(shù)和電子技術(shù)為主題，多門技術(shù)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物，是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣學(xué)科。設(shè)計的總體思路是準確安全的對工作臺和電機進行 控制。因此將專用機床設(shè)計成微機數(shù)控機床已成為機床設(shè)計的發(fā)展方向之一。設(shè)計采用單片機對系統(tǒng)進行控制，單片機的包括鍵盤與顯示的控制、與 PC 機的串口通訊、以及電機輸入輸入輸出信號的控制。同樣，在下一時刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，則同一時刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位則是熄滅的。 ? 可選數(shù)碼管的段與數(shù)據(jù)位相對應(yīng)的不譯碼方式或者 BCD 譯碼方式。 （ 2） 鍵盤控制 ? 內(nèi)置 64 鍵鍵盤控制器，基于 8 8 矩陣鍵盤掃描。 ? 2 線串行接口：支持兩個 CH452 芯片并聯(lián)（由 ADDR 引腳電平設(shè)定各自地址）。 CH452內(nèi)部具有電流驅(qū)動級，可以直接驅(qū)動 1 英寸的共陰數(shù)碼管，段驅(qū)動引腳 SEG6～ SEG0 分別對應(yīng)數(shù)碼管的段 G～段 A，段驅(qū)動引腳 SEG7 對應(yīng)數(shù)碼管的小數(shù)點，字驅(qū)動引腳 DIG7～ DIG0分別連接 8 個數(shù)碼管的陰極； CH452 也可以連接 8 8矩陣的發(fā)光二級管 LED陣列或者 64 個獨立發(fā)光管或者 64級光柱； CH452可以改變字驅(qū)動輸出極性以便直接驅(qū)動共陽數(shù)碼管（不譯碼方式），或者通過外接反相驅(qū)動器支持共陽數(shù)碼管，或者外接大功率管支持大尺寸的數(shù)碼管。 CH452默認情況下工作于不譯碼方式，此時 8個數(shù)據(jù)寄存器中字數(shù)據(jù)的位 7～位 0分別對應(yīng) 8 個數(shù)碼管的小數(shù)點和段 G～段 A，對于發(fā)光二極管陣列，則每個字數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位唯一地對應(yīng)一個發(fā)光二級管。在鍵盤掃描期間， DIG7～ DIG0 引腳用于列掃描輸出， SEG7～ SEG0 引腳都帶有內(nèi)部下拉電阻，用于行掃描輸入。單片機可以在任何時候讀取按鍵代碼，但一般在 CH452檢測到有效按鍵而產(chǎn)生鍵盤中斷時讀取按鍵代碼，此時按鍵代碼的位 6總是 1，另外，如果需要了解按鍵何時釋放，單片機可以通過查詢方式定期讀取按鍵代碼，直到按鍵代碼的位 6為 0。工作臺工作時的指示燈則由 P14P17 和 T0、 T1 控制，分別用于提示操作人員工作臺是在哪個坐標(biāo)上朝哪個方向運動?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 XTAL1（ 18 引腳）：接外部晶體的另一端，在該引腳的內(nèi)部接至內(nèi)部反向放大器的輸出端。當(dāng)單片機訪問外部存儲器時， ALE 輸出信號的負跳沿用于單片機 發(fā)出的低 8位地址經(jīng)外部鎖存器鎖存的鎖存控制信號。在對 Flash 閃速存儲器編程時，該引腳加上 +12V 或是 +5V 的編程允許電源。 RS232C 的推薦最大電纜 長度為 15m，實際通信中可以以降低通信速率為代價適當(dāng)延長通信距離。 本設(shè)計采用 MAX232 芯片實現(xiàn)單片機和上位機之間電平的轉(zhuǎn)換，而且該芯片本身對電流具有一定的泵升的作用，因此廣泛應(yīng)用于串行通信中。它在工業(yè)過程控制中得到廣泛的應(yīng)用，尤其在智能儀表和需要精確定位的場合應(yīng)用更為廣泛。 分述如下： A、 1 相勵磁法：在每一瞬間只 有一個線圈導(dǎo)通。 C、 12 相勵磁法：為 1 相與 2 相輪流交替導(dǎo)通。通電一周的周期越短，即驅(qū)動頻率越高，則電機轉(zhuǎn)速越快，但步進電機的轉(zhuǎn)速也不可能太快，因為它每走一步需要一定的時間，若信號頻率過高，可能導(dǎo)致電機失步，甚至只在原步顫動。步進電機對繞組的通電頻率有一定的要求。拍數(shù)本質(zhì)上也就是轉(zhuǎn)動一個齒距所需的電源電壓換相次數(shù)，值得指出的是換相是指對步進電機各相繞組進行轉(zhuǎn)換，而電源電壓是單極性的固定的。 第 21 頁 圖 步進電機一線繞組的開關(guān)回路 開關(guān)回路時間常數(shù) Tj 對注入電機繞組的電流達到穩(wěn)定值的時間有極大關(guān)系，它影響到步進電機的工作頻率。 (3)開關(guān)回路電壓對頻率的影響 在一般應(yīng)用中，開關(guān)電路的脈寬和流人繞組的電流的最大值，必定會隨開關(guān)電路換相頻率的提高而相應(yīng)減小。 本設(shè)計對交流電機的正反轉(zhuǎn)控制的電氣原理圖如下所示： U?07 0 2 0 3U?07 0 2 0 3U?U?U?U?U?07 1 3 0 1 U?07 1 3 0 1U?07 1 3 0 1U?07 1 3 0 1U?07 1 5 0 1U?07 1 5 0 1U?07 1 5 0 1U?07 1 5 0 1U?常閉開關(guān) _1U?常閉開關(guān) _1_1( 2 / 1 )K1( 2 / 3 )K2F U S 1F R 1( 2 / 1 )M～3U?三相電機 _1 圖 交流電機正反轉(zhuǎn)控制的電氣原理圖 要實現(xiàn)三相鼠籠型異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制，只要把三相線當(dāng)中的任意兩相