【文章內(nèi)容簡介】 612=M/M選用90BF002其最大靜轉距為400滿足要求: fk===4000HZ fv==833HZ  4. 微機控制部分在普通車床CA6140基礎上加數(shù)控部分,以使其成為經(jīng)濟型數(shù)控機床,以完成較高的精度加工. 總體設計我國目前廣泛使用MCS51系列中的8031芯片,通過擴展和I/O口擴展功能,實現(xiàn)對機床X,:控制步進電機脈沖發(fā)生和脈沖分配,數(shù)碼顯示的字符發(fā)生,鍵盤掃描管理既用硬件管理,又可用軟件實現(xiàn),此次采用若干方案:,字符發(fā)生及鍵盤掃描均有軟件實現(xiàn). 近年來同外的一些主要的半導體制造廠家相繼生產(chǎn)了各種8位的單片微型端口及部分RAM于一體的功能很強的控制器。目前國內(nèi)用得較廣，開發(fā)工具較齊的是MCS—51系列包含三個產(chǎn)品：8038051和8751。三者的引腳完全兼容，僅在結構上有一些差異，主要是8031：8031是無ROM的8051，而8751是用EPROM代替ROM的8051。用得較多的就是我所選用的8031。(1) 8031型芯片:1) 單片機是集CPU,I/O端口及部分RAM一體的功能很強的控制器,8031基本特點如下:1處理器CPU8位2芯片內(nèi)有時鐘電位3具有12 各字節(jié)RAM4具有21特殊功能的存儲器5具有4 各I / O端口,32根I/O線 6可尋址64K外部數(shù)據(jù)存儲器7可尋址64K外部程序存儲器8具有兩個16位定時/記時數(shù)量9具有5 個中斷位,配備兩個優(yōu)先級10具有一個全功能竄行接口11具有尋址能力,適宜邏輯計算從以上論證可以看出,8031型芯片,功能幾乎為一塊Z80CPU,一塊RAM,一塊Z80CTC兩塊Z80PLO和一塊Z80SLO處理的微機計算機.(2)8031芯片管腳的功能及其他功能按引腳功能可分三類，即：其一：I/O口線：P、P、P、P共4個8為口。其二：控制線：（片外取指令控制）、ALE（地址鎖存控制）、（片外取存儲器選擇）、RESET（復位控制）。其三：電源及時鐘：V、V、XTAL、XTAL。 8031對片外存儲器的選擇 EPRAM選擇： 根據(jù)MCS—51單片機應用系統(tǒng)中常用的EPRAM芯片，確定存儲器容量為16K。選擇EPRAM的型號時，主要考慮的因素是讀取速度，這決定著系統(tǒng)是否正確工作。根據(jù)CPU與EPRAM時序匹配要求，可選用2片2764程序存儲器。 RAM選擇：單片機的擴展RAM多選用靜態(tài)RAM，根據(jù)容量要求和RAM與CPU的讀寫時序匹配的要求，這里選用大容量的RAM6264兩片。 8031并行I/O口擴展 8031有四個8位口(I/O端口),但真正能夠提供用戶使用的只有P1口,因為P2 P0口通常用來傳送外存儲器的地址和數(shù)據(jù),: ①借用外面RAM地址來擴充I/O端口。 ②利用并行I/O接口芯片來擴充I/O端口.本次設計在采用8031作為主控芯片,采用兩片2764程序存儲器之外還擴展了一片6264數(shù)據(jù)存儲器,用一片74LS373鎖存P0口傳遞低8位地址,地址譯碼采用74LS138C3~8譯碼器。采用全地址碼,采用二個8155芯片,完成對執(zhí)行元件的控制。此外,還設有越界報警急停處理電路.8031芯片的P 和P用來傳送外部存儲器的地址和數(shù)據(jù), P口送的是8位地址, P口傳送低八位地址和數(shù)據(jù),故采用74LS373地址鎖存器,鎖存低八位地址,ALE作為首選通信號,當ALE為高電位,鎖存器的輸入輸出速度,即輸入的低八位地址在輸出端出現(xiàn),此時不需鎖存,當ALE從高電平變?yōu)榈碗娖?出現(xiàn)下降沿時,低八位地址在輸出端出現(xiàn),此時不需鎖存,當ACE這樣POD共組成16位地址,2764和6264芯片都是8KB,需要13根地址線, A~A低8位安74L373芯片的輸出,A~A按8031芯片的P~P系統(tǒng)采用全地址譯碼,兩片2764新片選信號CE分別按74LS138譯碼器的和,系統(tǒng)復位以后程序從0000H~開始執(zhí)行,6264芯片的片選信號CE地址按74LS138的,單片機的擴展系統(tǒng)允許程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器獨立編址,8031芯片控制信號PSEN按2764的OE引腳,讀寫控制信號WR和RD分別按6264芯片內(nèi)部沿有ROM,始終要選片外程序存儲器,故按EA地址由于8031只有P口和P口的部分能提供用戶作I/O接口使用,不能滿足輸入輸出口的需要,8155(1)的片選信號按74LS138的端74LS138譯碼器有3個輸入A B C 分別按8031的 P P P8個輸出,低電平有效. 對應輸出A B C DE 000至111 B C ,其中2個為低電平使能端,輸出才能產(chǎn)生,否則輸出才能處在高電平無效.I/, 輸出PA~P為顯示器的位選信號,輸出PC0~PC4 ,因此使用8155的I/(2),按X Z 向步進電機硬件環(huán)形分配器為輸出,系統(tǒng)各芯片采用全地址譯碼,各存儲器及I/,故 均按+5V,時鐘輸入端CP按8155芯片的TIME007用以決定脈沖分配器是如脈沖的頻率,為實現(xiàn)插補時不同的進給的速度,可給8155芯片定時/計數(shù)器中設置不同的常數(shù).. 關于電路原理圖的一些說明在此電路圖中,還有其他功能電路,如報警電路,急停電路,復位電路,隔離電路,功效電路等,此外還有對自動回轉刀架,螺紋加工進行控制. 復位電路 通常8031的復位有自動復位,和人工按鈕復位兩種,下面將分別顯示電路結構 （A）(A)上電復位電路 （B）開關復位電路時鐘電路 時鐘電路如圖所示,XTAL和XTAL2為內(nèi)振蕩電路輸入線,這兩個端口用來外接石英晶體和微調(diào)電器,用來聯(lián)接8031片內(nèi)OSC的定時反饋回路. 光電隔離電路 在步進電機驅動電路,脈沖分配器輸出的信號經(jīng)過放大后,電流也較大,如果將I/O口輸出信號直接與功率放大電路相連,將引起電路干擾,輕則影響計數(shù)機程序的正常運行,光電耦合器是以發(fā)光二級管和光敏二級管組成,為輸入信號的輸入端時,發(fā)光二級管導通激發(fā)紅外光,受光三極管照射后,由于光敏效應產(chǎn)生光電流。通過輸出端輸出，從而實現(xiàn)了以光為信號的輸出，輸入端與輸出端在電器繪出一種光隔離輸出電路，當開關斷開，發(fā)光二級管不通，光敏三級管截止，輸出+5V高電平，當閉合，發(fā)光二級管導通，激勵輸出三級管導通。適當選擇電阻R，可使輸出三級管飽和。 隨著運行頻率的增高，步進電機輸出力矩C帶動負載的能力，這一產(chǎn)生的原因，作為功率放大器負載的步進電機是電感負載。當改變通電時，電流從零逐漸增大，產(chǎn)生感應電動勢使電流按指數(shù)規(guī)律上升。鍵盤顯示 本次設計中，采用PC~~~PC 作為掃描口信號反向放大器按顯示器公共級，8031P口作為片選數(shù)據(jù)口。8155的PB~~PB作為行線輸入?；竟ぷ髟砣缦拢烘I盤顯示口電路圖 當鍵松開時，測試信號為 1，鍵閉合，測試信號為0 ，當測試信號為1 則禁止，不能對鍵進行識別。鍵盤是由若干個按鍵組成的開關陣列，圖中行線通過電阻接+5V，當鍵盤上沿有閉和時，所有行線和列線都以斷開，行線PC~PCX是4根行線，PA0~PA7Ss是6 根列線，在行線與列線交叉點上安裝有鍵，PA口的6 根列線按一定的時間間隔輪流輸出低電平。當掃描到某一列線上時，若無鍵按下，則行線都是高電平；若有一鍵按下時，交叉點上對應的行線變?yōu)榈碗娖健＿@個低電平信號被計算機捕獲后，根據(jù)此間對應的行線和列線的位置，計算機可以判斷出鍵值，完成控制。越界報警電路X，Z方向的越界和急停信號經(jīng)過門引入8031的P中斷原LNT，采用硬件申請中斷軟件查詢的方法。這樣無論哪個方向都能引起中斷，當X，Z等一越界，則相應的紅燈亮報警。6. 數(shù)控機床故障診斷現(xiàn)代數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷技術，對各類診斷技術進行了詳細的剖析。數(shù)控診斷技術在數(shù)控機床的生產(chǎn)調(diào)試、使用和維修中起著極為重要的作用，數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)是技術密集型的產(chǎn)品，集大量電子元件和復雜的軟件技術于一體。硬件和軟件可能出現(xiàn)的故障繁多，千變?nèi)f化。因此在數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，要想迅速準確地查明原因并確定故障部位，不借助于診斷技術是很困難的。數(shù)控系統(tǒng)的診斷大致分為初級診斷（起動診斷、在線診斷和離線診斷）和高級診斷（自修復診斷、診斷指導專家系統(tǒng)和通訊診斷系統(tǒng)）。（1）起動診斷 即從每次通電開始到進入正常運行準備狀態(tài)為止，數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部診斷程序自動執(zhí)行的診斷。其目的是確認系統(tǒng)的主要硬件是否可以正常工作。起動診斷用數(shù)秒鐘即告完成，一般不超過10秒。某些特殊或規(guī)模龐大的系統(tǒng)起動診斷周期要長一些。起動診斷所檢查的常見硬件有：CPU存儲器、輸入輸出單元等印刷板或模塊、顯示器單元、閱讀機、軟盤單元等裝置或外部設備。有些起動診斷也對硬件配置進行檢查以便確認是否所有指定的設備、模塊已正常連接，甚至對某些芯片RAM、ROM，重要的IC是否插裝到位，其規(guī)格型號是否正常進行診斷。如：德國西門子公司的數(shù)控8系統(tǒng)，每次開機都要對系統(tǒng)硬件、軟件及配置進行診斷。在8系統(tǒng)的中央處理器MSl00模板上有四個硬件起動診斷指示信號燈，其含義如下：M燃亮，代表中央處理器故障I／C燃亮，用戶存儲器故障S燃亮，位控制模塊板故障PC燃亮，可編程控制器故障根據(jù)以上指示燈，就可以判斷出硬件故障部位。軟件起動診斷是在起動時發(fā)現(xiàn)故障，診斷程序在顯示器上指示出相應軟件故障所在位置及內(nèi)容。當確認所有項目都正確無誤后，整個系統(tǒng)才進入正常的初始化完成狀態(tài)或運行準備狀態(tài)。否則數(shù)控系統(tǒng)將通過顯示器報告故障信息。此時系統(tǒng)不能投入正常運行。日本法那克公司的6MB系統(tǒng)在大約6秒的起動診斷周期中，進行主要硬件檢查有：①主印刷板；②連接單元；③磁泡存儲器；④ROM存儲器；⑤位置控制芯片；⑥紙帶閱讀機；⑦速度控制單元。若被檢項目正常，則CRT將顯示表明系統(tǒng)已進入正常運行狀態(tài)。反之，有上述任何一項故障存在，將顯示報警信息畫面。有時存在故障與顯示功能有關，CRT已不能顯示報警信息，但仍可以觀察安裝在主板上的相應發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)，并查閱亮滅狀態(tài)與故障內(nèi)容對照表，即可對故障原因作出判斷。（2）在線診斷數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝程序在準備和循環(huán)運行狀態(tài)時，對數(shù)控系統(tǒng)、與數(shù)控系統(tǒng)相連接的外部設備及各伺服單元、伺服電機等進行的自動診斷。只要系統(tǒng)不斷電，在線診斷就不會停止?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)診斷顯示的信息一般為數(shù)百條。一臺帶有刀庫和交換工作臺的典型加工中心的診斷顯示信息有五百多條。數(shù)控生產(chǎn)廠家將這些信息分成若干類：①數(shù)控系統(tǒng)類，多為系統(tǒng)故障報警；②編程／設定類，多為操作錯誤引起的故障報警；③伺服類，與伺服系統(tǒng)和伺服電機有關的故障報警；④行程開關報警類；⑤各種溫度、壓力類報警；⑥過熱報警類；⑦印刷板間連接故障類；⑧集成的可編程控制器外設報警。上述每類信息又細分為數(shù)項至數(shù)十項具體的故障內(nèi)容，并在說明書中以故障表的形式提供給用戶。故障發(fā)生時，每項被賦于一個故障編號外又附有簡明的說明語句，顯示在顯示器上。在線診斷已不只限于提供故障信息，還可依據(jù)地址