【正文】 ）電氣控制電路有相應(yīng)的保護(hù)電路（過載、過壓、欠壓等） （7）熟悉機(jī)電系統(tǒng)常用元器件（PLC、交流電機(jī)、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)） 此次 “機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)”主要簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)出數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)，其實(shí)離實(shí)際真正工業(yè)用數(shù)控機(jī)床還有很大的距離。機(jī)電一體化使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。 機(jī)電一體化綜合課程設(shè)計(jì)專 目 機(jī)電一體化可修改編輯 一、前言 機(jī)電一體化是以機(jī)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。它的運(yùn)行速度和步距不受電源電壓波動(dòng)及負(fù)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)。 總體方案設(shè)計(jì)圖三、單元模塊設(shè)計(jì)（一） 鍵盤與顯示模塊 1 模塊工作原理 本單元模塊電路的功能是通過對(duì)單片機(jī)編程，使當(dāng)前按鍵信息在8個(gè)LED上顯示出來，由芯片CH452來對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描。 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(gè)判斷改行或該列上是否有信號(hào)為高，有則說明兩座標(biāo)相交處的按鍵按下了。l 任意段位尋址，獨(dú)立控制各個(gè)LED 或者各數(shù)碼管的各個(gè)段的亮與滅。l 支持按鍵喚醒，處于低功耗節(jié)電狀態(tài)中的CH452 可以被部分按鍵喚醒。l 支持低功耗睡眠，節(jié)約電能，可以被按鍵喚醒或者被命令操作喚醒。CH452支持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器中的字?jǐn)?shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)，并且支持各數(shù)碼管的獨(dú)立閃爍控制，在字?jǐn)?shù)據(jù)左右移動(dòng)或者左右循環(huán)移動(dòng)的過程中，閃爍控制的屬性不會(huì)隨數(shù)據(jù)移動(dòng)。BCD 譯碼方式是指對(duì)數(shù)據(jù)寄存器中字?jǐn)?shù)據(jù)的位4～位0進(jìn)行BCD譯碼，控制段驅(qū)動(dòng)引腳SEG6～SEG0的輸出，對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的段G～段A，同時(shí)用字?jǐn)?shù)據(jù)的位7 控制段驅(qū)動(dòng)引腳SEG7 的輸出，對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)，字?jǐn)?shù)據(jù)的位6和位5不影響B(tài)CD譯碼。如果CH452檢測(cè)到有效的按鍵，則記錄下該按鍵代碼，并通過4 線串行接口中的DOUT引腳或者2 線串行接口中的INT引腳產(chǎn)生低電平有效的鍵盤中斷（當(dāng)INTM為1 時(shí)輸出低電平脈沖中斷， ），此時(shí)單片機(jī)可以通過串行接口讀取按鍵代碼；在沒有檢測(cè)到新的有效按鍵之前，CH452 不再產(chǎn)生任何鍵盤中斷。在整個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)中，CPU既是運(yùn)算處理中心，又是控制中心，是控制系統(tǒng)最關(guān)鍵的器件。 光電耦合電路 3 芯片介紹 設(shè)計(jì)所使用的單片機(jī)AT89C52是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能COMS8位單片機(jī)。 (2)時(shí)鐘引腳： 2個(gè)時(shí)鐘引腳XTALXTAL2外接晶體與片內(nèi)的反向放大器構(gòu)成了一個(gè)晶體振蕩器，它為單片機(jī)提供了時(shí)鐘控制信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，在此引腳上加上持續(xù)時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位工作。在單片機(jī)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此引腳輸出脈沖負(fù)跳沿作為讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。不同于傳統(tǒng)的TTL等數(shù)字電路的邏輯電平，RS232C的邏輯電平以公共地為對(duì)稱，其邏輯“0”電平規(guī)定在+3V+25V之間，邏輯“1”電平規(guī)定在3V—25V之間，因此需要使用正負(fù)極性的雙電源供電。 RS232C接口電路四、電機(jī)與電氣控制電路設(shè)計(jì)（一） 步進(jìn)電機(jī)模塊 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電動(dòng)機(jī)，它的運(yùn)行需要專門的驅(qū)動(dòng)電源，驅(qū)動(dòng)電源的輸出受外部的脈沖信號(hào)控制。 （2）、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式可分為全部勵(lì)磁及半步勵(lì)磁，其中全步勵(lì)磁又有1相勵(lì)磁及2 相勵(lì)磁之分，而半步勵(lì)磁又稱12 相勵(lì)磁。 B、2 相勵(lì)磁法：在每一瞬間會(huì)有二個(gè)線圈同時(shí)導(dǎo)通。勵(lì)磁順序： A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A （3）、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與速度成反比，速度愈快負(fù)載轉(zhuǎn)矩愈小，當(dāng)速度快至其極限時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)即不再運(yùn)轉(zhuǎn)。三拍就是在轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距時(shí)換相三次；六拍則是換相六次。步進(jìn)電機(jī)的頻率特性曲線和很多因素有關(guān)，這些因素包括步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑、轉(zhuǎn)子鐵心有效長(zhǎng)、.控制線路的電壓、齒數(shù)、齒形、齒槽比、步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的磁路、繞組的繞線方式、定轉(zhuǎn)子間的氣隙、轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距所需的拍數(shù)等。其中L為步進(jìn)電機(jī)繞組電感；RL為繞組電阻；Rc為晶體管T的集電極電阻；D是續(xù)流二極管，它為繞組放電提供回路；晶體管T是大功率開關(guān)管。 在高頻應(yīng)用中，要盡量減小 以改善步進(jìn)的特性，所以常在開關(guān)回路中采用較大的Rc，同時(shí)也提高回路的電源電壓U。在步進(jìn)電機(jī)中要設(shè)法增大起動(dòng)電流，以提高步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，即提高其工作頻率。此時(shí)電動(dòng)機(jī)每相繞組承受的電壓為額定電壓的，啟動(dòng)電流為三角形接法時(shí)啟動(dòng)電流的1/3。其輸入量可以是電流、電壓等電量。因此它是電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)中最重要的控制電器之一。其中熔體是主要部分，它既是感測(cè)元件又是執(zhí)行元件。第二步是設(shè)計(jì)方案并確定。另外，理論與實(shí)踐也存著必然的聯(lián)系，在指導(dǎo)老師的幫助下才能使課程設(shè)計(jì)最終成功。在這次設(shè)計(jì)中我也學(xué)會(huì)了很多新的東西，例如Protel 99 SE軟件使用、WORD軟件的一些細(xì)節(jié)地方的應(yīng)用、以及一些常用的文本處理方法。 行程開關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床、起重機(jī)械以及輕工機(jī)械的行程控制。 接觸器種類很多，按驅(qū)動(dòng)力不同分為電磁式、氣動(dòng)式、和液壓式，以電磁式應(yīng)用最廣泛。按輸出形式分為：有觸點(diǎn)和無觸點(diǎn)兩類。按下停止，電機(jī)停轉(zhuǎn)。：假如接觸器KM1閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，則當(dāng)接觸器KM1斷開，接觸器KM2閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。開關(guān)電路產(chǎn)生的控制電壓是以矩形波方式加在繞組上的。并且有：越小，電流達(dá)穩(wěn)定時(shí)間小，相應(yīng)電機(jī)工作頻率高；反之，越大，電流達(dá)穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，電機(jī)工作頻率低。拍數(shù)本質(zhì)上也就是轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(duì)步進(jìn)電機(jī)各相繞組進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而電源電壓是單極性的固定的。步進(jìn)電機(jī)對(duì)繞組的通電頻率有一定的要求。通電一周的周期越短，即驅(qū)動(dòng)頻率越高，則電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，但步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也不可能太快，因?yàn)樗孔咭徊叫枰欢ǖ臅r(shí)間，若信號(hào)頻率過高，可能導(dǎo)致電機(jī)失步，甚至只在原步顫動(dòng)。 C、12 相勵(lì)磁法：為1 相與2 相輪流交替導(dǎo)通。 分述如下： A、1 相勵(lì)磁法：在每一瞬間只有一個(gè)線圈導(dǎo)通。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(chǎng)合應(yīng)用更為廣泛。 本設(shè)計(jì)采用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和上位機(jī)之間電平的轉(zhuǎn)換，而且該芯片本身對(duì)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。 RS232C的推薦最大電纜長(zhǎng)度為15m，實(shí)際通信中可以以降低通信速率為代價(jià)適當(dāng)延長(zhǎng)通信距離。在對(duì)Flash閃速存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V或是+5V的編程允許電源。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出信號(hào)的負(fù)跳沿用于單片機(jī)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(hào)。 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。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。工作臺(tái)工作時(shí)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(tái)是在哪個(gè)坐標(biāo)上朝哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。單片機(jī)可以在任何時(shí)候讀取按鍵代碼，但一般在CH452檢測(cè)到有效按鍵而產(chǎn)生鍵盤中斷時(shí)讀取按鍵代碼，此時(shí)按鍵代碼的位6總是1，另外，如果需要了解