【正文】 則電 機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動。這時(shí)定子 B、 B’ 極對轉(zhuǎn)子齒 4產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，但是 A、 A’ 極繼續(xù)拉住齒 3，因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動兩個(gè)磁拉力平衡為止。在磁場的作用下，轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置 ，也就是要轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子的齒對齊 A、 A’ 極的位置（圖 ）；接著B相通電（ A、 C 兩相不通電），轉(zhuǎn)子便順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過 30176。為了得到性能優(yōu)越的控制效果，出現(xiàn)了很多步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，其中采用單片 機(jī)作為控制核心的控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用 。下面對 8255A、 8253 在本平臺 中的運(yùn)用進(jìn)行詳細(xì)介紹 。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM）已經(jīng)存儲了不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有，阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，其中數(shù)字與字母同 ASCII 碼兼容。 2）顯示內(nèi)容豐富，可顯示所有數(shù)字和大、小寫字母。詳細(xì)電路如圖 所示。 7． SHIFT(移位信號 ):輸入線，高電平有效。 3． 控制線 :8279 的控制線較多。無編碼器鍵盤采用軟件掃描法，逐行逐列地檢查鍵盤狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時(shí)，用計(jì)算的方法來得到該鍵的編碼。 在很多應(yīng)用場合，要求 SRAM 芯片內(nèi) 部的數(shù)據(jù)在掉電后不丟失，這時(shí)就需要增加掉電保護(hù)電路。 8位 )、 6264(8K179。通過鎖存信號輸入端 G和輸出允許控制信號輸入端 /OE 組合，可實(shí)現(xiàn)上述 3 個(gè)狀態(tài)。為了匹配現(xiàn)有固化工具及系統(tǒng)程序容量，這里選用 Win bond 公司的 EPROM， 27512 芯片 ，其管腳功 中， Ai 是地址線； Oi 是數(shù)據(jù)線； /CE 是片選線，低電平有效； /OE 是數(shù)據(jù)輸出選通線，也是低電平有效； Vpp 是編程電源； Vcc 是工作電源。對 P3 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。對 Pl端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。各管腳功能如下 ： GND、 VCC:分別為地和電源引腳 ； :P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)確定之后，如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬件具體結(jié)構(gòu)，如何實(shí)現(xiàn)各種功能模塊電路，成為硬件設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一些簡單的 G代碼， G00、 G0 G0 G03等。 主要功能： （ 1） 控制功能 控制功能是指數(shù)控系統(tǒng)能控制的軸數(shù)和能聯(lián)動的軸數(shù)。如圖 所示，坐標(biāo)系 X1Y1Z1 為編程坐標(biāo)系， O1 為工件零點(diǎn)。參考點(diǎn)確定以后，刀具移動就有根據(jù)。課題需要完成的主要內(nèi)容如下： （ 1） 選擇 AT89552 單片機(jī)芯片的基礎(chǔ)上，深入了解芯片的功能 和特點(diǎn)以及其外圍接口電路，合理規(guī)劃內(nèi)存資源，編寫小型操作系統(tǒng)，用來管理系統(tǒng)的液晶顯示、手動操作、自動操作、文件編輯和執(zhí)行程序的模擬仿真等功能模 塊； （ 2）合理編譯相應(yīng)程序，使其轉(zhuǎn)化成平臺數(shù)控系統(tǒng)可執(zhí)行的文件； （ 3）在平臺的硬件基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)基本圓弧插補(bǔ)功能和直線插補(bǔ)功能； （ 4）編寫出 簡單 數(shù)控編寫程序 G代碼 ； 本論文第一章為緒論，第二章為數(shù)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，第三章為系統(tǒng)中所涉及的硬件電路設(shè)計(jì)簡介，第四章為數(shù)控系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，第五章為若干個(gè)關(guān)鍵問題的解決，最后是總結(jié)和展望及參考文獻(xiàn)。功能較為齊全 ； 178。原來的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)采用分立元件的控制回路，或者集成電路，不僅調(diào)試安裝復(fù)雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計(jì)電路，不利于系統(tǒng)的改進(jìn)升級。目前世界各國都在大力發(fā)展數(shù)控技術(shù)，我國的數(shù)控系統(tǒng)也取得了很大的發(fā)展，我國己經(jīng)能夠自行研制開發(fā)適合我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展需要的各種檔次的數(shù)控系統(tǒng)。可以說步進(jìn)電動機(jī)天生就是一種離散運(yùn)動的裝置，是純粹的數(shù)字控制電動機(jī)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器通過外加控制脈沖，控制步進(jìn) 電動機(jī)各相繞組的導(dǎo)通或截止，從而使電動機(jī)產(chǎn)生步進(jìn)運(yùn)動。 在此期間，我國在引進(jìn)、消化吸收的基礎(chǔ)上，跟蹤國外先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出了一些高檔的數(shù)控系統(tǒng)，如多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、分辨率為 林 m 的高 精度數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字仿形系統(tǒng)、為柔性單元配套的數(shù)控系統(tǒng)等，結(jié)束了國內(nèi)數(shù)控技術(shù)徘徊不前的局面 。 數(shù)控技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展 我國從 1958 年開始研究數(shù)控技術(shù)，一直到 60年代中期處于研制、開發(fā)階段。數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用使機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和管理方式發(fā)生了深刻的變化，它的關(guān) 聯(lián)效益、輻射能力更是難以估計(jì)。 1965 年以后，集成電路開始廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)中，大大緩解了分立式元器件數(shù)控系統(tǒng)布線復(fù)雜、可靠性差、維修困難等問題 。 1952 年，美國麻省理工學(xué)院 (MIT)與帕森公司進(jìn)行合作，制造出世界第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床。 文中首先總結(jié)了國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，討論了經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的工作原理和功能，在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地分析了所研制數(shù)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和 軟件設(shè)計(jì)。 （ 1） 第一代數(shù)控系統(tǒng)電子管數(shù)控系統(tǒng)。 （ 5） 第五代數(shù)控系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) (MNC)。 數(shù)控技術(shù)是國際商業(yè)貿(mào)易的重要組成部分，發(fā)達(dá)國家都把數(shù)控設(shè)備視為具有高技術(shù)附加值、高利潤的重要出口產(chǎn)品，貿(mào)易額逐年增加 。 從 70 年代開始，數(shù)控技術(shù)在車、銑、鉆、鍵、磨、齒輪加工、電加工等領(lǐng)域全面展開，數(shù)控加工中心在上海 、北京研制成功。同時(shí)，國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上也趨于成熟，在高速主軸、快速進(jìn)給、快速換刀、柔性制造、快速成 型等技術(shù)上都取得了突破 ， 一些重大關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差，精度高。 除了在數(shù)控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，近年來由于微型計(jì)算機(jī)方面的快速發(fā)展，使步進(jìn)電機(jī)的控制發(fā)生了革命性變革。還比如為了適應(yīng)一些領(lǐng)域中高 精度定位和運(yùn)行平穩(wěn)性的要求，出現(xiàn)的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動技術(shù)，就包括振蕩器、環(huán)行分配器控制的細(xì)分驅(qū)動、基于單片機(jī)斬波恒流驅(qū)動、基于單片機(jī)的直流電壓驅(qū)動三種常見驅(qū)動方式，除上述三種步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動方案之外，目前報(bào)道的驅(qū)動方案還有根據(jù)匯編語或 C語一言進(jìn)行軟件開發(fā)，在 windows 平臺下利用 Visua1 C++ 提供的串行通信控件 Mscolnln 來實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)與步進(jìn)電機(jī)控制器之間的數(shù)據(jù)通訊，最終實(shí)現(xiàn)由 PC 機(jī)直接控制步電機(jī)的方法 ； 在 windows 平臺下和單片機(jī)配合控制步進(jìn)電機(jī) PLC 控制的脈沖驅(qū)動方案等等。系統(tǒng)抗干擾和可靠性高 ； 本論文就是采用這個(gè)思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了保持經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的生命力，設(shè)計(jì)時(shí)常把中、高檔數(shù)控系統(tǒng)中的一些先進(jìn)技術(shù)用到經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中 。再根據(jù)右手定則，就可以確定 X軸的方向，如圖 所示，坐標(biāo)系 X0 Y0 Z0，為機(jī)床坐標(biāo)系， O0 是機(jī)床零點(diǎn)，它是機(jī)床出廠前由機(jī)床生產(chǎn)廠家設(shè)定的，通過回零就可以建立機(jī)床坐標(biāo)系。編程坐標(biāo)系原點(diǎn)也稱為工件零點(diǎn) 。目前 150 標(biāo)準(zhǔn)的G 代碼 己經(jīng)定義了 100 個(gè)，從 GOOG99，由字母 G 后跟 2 位數(shù)字組成。 （ 4） 人機(jī)對話功能 本系統(tǒng)使用 LCD 液晶顯示，采用鍵盤 和按鈕進(jìn)行綜 合 操作，從而使操作變得直觀、方便。 CPU 及存儲器的擴(kuò)展設(shè)計(jì) CPU 的選擇 AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS 的 8位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程 Flash存儲器。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， PO口也被作為低 8位地址 /數(shù) 據(jù)復(fù)用。在 Flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8位地址字節(jié) 。 P3口亦作為 AT89S52 特殊功能 (第二功能 )使用，如下所述 ： RXD、 TXD 為串行輸入數(shù)出口 ； /INT0、 /INT1 為外部中斷 0 和外部中斷 1； T0、 T1為定時(shí)器 0和定時(shí)器 1的外部輸入 ； /WR、 /RD 為外部存儲器的讀、寫信號 ； RST:復(fù)位，該管腳出現(xiàn) 2個(gè)機(jī)器周期的高電平即可復(fù)位 ； ALE:地址鎖存使能 ； PSEN:程序存儲 使能 ，EA/Vpp:外部尋址使能 /編程電壓，在訪問整個(gè)外部程 序存儲器時(shí) EA 必須外部置低 。 27512 的輸出允許信號 /OE是接地的，始終有效，故鎖存器與其輸出 QOQ7 是直通的，沒有緩存。它的鎖存控制端 G直接與單片機(jī)的鎖存控制信號 ALE相連， ALE 下降沿進(jìn)行低 8位地址鎖存，直到下一次 ALE 變高，地址才發(fā)生變化。 8位 )等。 鍵盤電路 鍵盤主要有獨(dú)立式和矩陣式。它能完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。 5． SLOSL3(掃描線 ):輸出線。 在鍵盤方式時(shí)，該輸入信號是鍵盤數(shù)據(jù)的最高位 D7，通 常用來擴(kuò)充鍵開關(guān)的控制功能，做控制功能鍵用 。 6 矩陣，共有 30 個(gè)按鍵。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。在單片機(jī)的內(nèi)部，雖然設(shè)置了若干并行 I/O接口電路用來與 外設(shè)連接，但當(dāng)外圍設(shè)備較多時(shí)， I/O 接口可能就不夠用，需要進(jìn)行擴(kuò)展。 Di 是雙向數(shù)據(jù)線； /CS是片選線； /RD 是數(shù)據(jù)讀出選通線，通常與 CPU 芯片的 /RD 引腳相連； /WR 是數(shù)據(jù)寫入選通線，一般與 CPU的 /WR 引腳連接； PA 口是 8位數(shù)據(jù)輸出口，既有上拉又有下拉總線保持 器； PB 口是 8 位數(shù)據(jù)輸入 /輸出口，只有上拉總線保持器； PC 口是 8位數(shù)據(jù)輸入（無所存） /輸出（帶緩沖器）口，在方式控制下可分作兩個(gè) 4 位端口用，每個(gè) 4位口都有一個(gè) 4位所存器，這兩個(gè) 4 位端口可與 A 口及 B口配合使用，輸出控制信號，輸入狀態(tài)信息， PC 口的保持結(jié)構(gòu)與 B口相同。 下面介紹反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)單三拍、六拍及雙三拍通電方式的基本原理。178。這時(shí)轉(zhuǎn)子齒 4 和定子 B、 B’極對齊 (圖 )，轉(zhuǎn)子從圖 (b)的位置又轉(zhuǎn)過了 15“。采用六拍方式時(shí)，轉(zhuǎn)子走六步前進(jìn)了一個(gè)齒距角，每走一步前進(jìn)了六分之一齒距角。 )，而有 40 個(gè)齒 (齒距角為 9176。 步距角的選擇 步距角是在一個(gè)電脈沖信號的作用下，步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)過的 機(jī)械角位移。電動機(jī)帶載后，啟動頻率要下降。在實(shí)際運(yùn)用中 ,對于強(qiáng)弱電隔離一般采用電子開關(guān)方法或光電隔離的方法。功率放大器主要對環(huán)形分配器的較小輸出信號進(jìn)行放大 ,以達(dá)到驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)目的。 4 腳 VS 接電源電壓， VS 電壓范圍 VIH 為＋ ～ 46 V。 停止 1 1 0 正轉(zhuǎn) 1 0 1 反轉(zhuǎn) 1 1 1 剎停 1 0 0 停止 圖 L298N原理圖 In1， In2 的邏輯圖與圖 相同。 有觸點(diǎn)開關(guān)量 有觸點(diǎn)開關(guān)也稱機(jī)械式開關(guān)，比如行程開關(guān)、控制按鈕、繼電器、接觸器等。典型的開關(guān)量輸入通道通常由以下幾個(gè)部分組成： （ 1） 信號變換器 將工業(yè)過程的非電量或電磁量轉(zhuǎn)換為電壓或電流的雙值邏輯值。 5， 7， 10， 12 腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 內(nèi)含兩個(gè) H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。 典 型步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁 的 控制器可以發(fā)出脈 沖頻率從幾赫茲到幾十千赫茲 連續(xù)變化的脈 沖信號 ,它為環(huán)形分配器提供脈沖序列。產(chǎn)品樣本所提供的極限運(yùn)行頻率，是指電動機(jī)在空載時(shí)的最高運(yùn)行頻率。最大靜轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電動機(jī)在通電狀態(tài)下，使轉(zhuǎn)子離開平衡位置時(shí)的極限力矩值，它反映了步進(jìn)電動機(jī)承受外加轉(zhuǎn)矩的特性 ； 啟動轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電動機(jī)單相繞組勵(lì)磁時(shí)所能帶動的極限負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ； 矩頻特性是指輸出轉(zhuǎn)矩與頻率的關(guān)系，一 般來一說，隨著運(yùn)行頻率的提高，輸出轉(zhuǎn)矩逐漸下降 ； 定位轉(zhuǎn)矩是 指步進(jìn)電機(jī)在斷電狀態(tài)下定位時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩。 m﹚ 可知， 轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角 o，就相當(dāng)于轉(zhuǎn)過了整個(gè)圓周的 l/(Zr179。 一般步進(jìn)電動機(jī)最常見的步距角是 3176。電流換接六次，磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子前進(jìn)了一個(gè)齒距角。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁 （ a） A相通電 （ b） B相通電 （ c） C 相通電 圖 單三拍通電方式時(shí)轉(zhuǎn)子的位置 六拍通電方式的基本原理 設(shè) A 相首先通電，轉(zhuǎn)子齒與定子 A、 A’ 對齊（圖 ），然后在 A 相繼續(xù)通電的情況下接通 B相。這時(shí) A、 A’ 極就成為電磁極鐵的 N、 S 極。 步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)是一種通過電脈沖信號控制相繞組電流實(shí)現(xiàn)定角轉(zhuǎn)動的機(jī)電元件，與其他類型電機(jī)相比具有易于開環(huán)精確控制、無積累誤差等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。這些芯片都具有多種工作方式，可由 CPU對其編程進(jìn)行決定。 第 15~16 腳：空腳（有的用來接背光）。 2行 16字的字符型液晶模塊是一種通用模塊，與數(shù)碼管相比該模塊有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）位數(shù)多，共有兩行顯示。此時(shí)，不能用這四根輸出線作為行掃描線，但是，可將這四根線送到外接的譯碼器，從譯碼器輪流輸出的負(fù)脈沖就可以作為矩陣鍵盤的 行掃描線了。它們是鍵盤矩陣或傳感器矩陣的列信號輸入線 。 2． 地址線 :當(dāng) /CS=O 選中 8279，當(dāng) AO=l 為命令字