【文章內(nèi)容簡介】 33 5 . 4 . 4 其 它 鍵 及 按鈕 33 1 指示燈 34 顯示器 34 電 源 開關(guān) 35 結(jié)束語 36 參考文獻 37 致謝 38 附錄 A 系統(tǒng)原理圖 附錄 B 程 序 清單 39 I 摘要： 數(shù)控機床作為精密、高效的加工設(shè)備在機械制造和加工業(yè)中的應(yīng)用越來越普遍，特別是單片機數(shù)控系統(tǒng)控制裝置的機床，由于它的經(jīng)濟性和易操作性，具有很大的發(fā)展?jié)摿褪袌觥? 這次設(shè)計以 MCS51 單片機對數(shù)控機床的控制裝置進行設(shè)計。在系統(tǒng)中，選用 8031單片機作為數(shù)控系統(tǒng)控制裝置的核心，并對其進行外部存儲擴展，輸入輸出接口芯片主要采用了可編程 I/O 接口芯片 8255 來完成有關(guān)手動操作、開關(guān)命令、狀態(tài)檢測等動 作。在顯示方面，利用 8279 對其擴展，實現(xiàn)人機界面。 軟件設(shè)計方面，主要采用模塊化設(shè)計，利用 MCS－ 51 匯編語言，對各個模塊分別進行編程來實現(xiàn)數(shù)控設(shè)計。 本次設(shè)計是基于 MCS51 單片機對數(shù)控系統(tǒng)控制裝置進行設(shè)計，其自動化程度比較高，且經(jīng)濟性能又好。 關(guān)鍵詞 ：單片機； 數(shù)控系統(tǒng)； I/O 接口； 控制裝置； 人機界面 II Abstract: Numerical control machine tool as the exactitude, highly effective machining instrument is using more and more frequently in the machinery manufacture and processing industry, especially the singlechip numerical control system instrument machine, because of its economic and easy accessibly, it has enormous development potential and market. This design uses MCS51 singlechip to do the design as the numerical machine control instrument. In the system, we choose 8031 singlechip as the core control chip as the numerical system control instrument, and give it the outside expansion, input and output interface chip mainly adapt the programming I/O interface chip 8255 to achieve the related manual operation, switch mand, status detection, etc. As to the display aspect, we mainly use the modular design, and utilize the MCS51 assembly language programming to realize numerical design of every modular. This design based on MCS51 single chip to devise the numerical system control instrument, the automation degree is parably high, and has good economic performance. Keywords: Singlechip； Numerical system； I/O interface； control instrument；numerical design of every modular 1 第 1章 緒論 隨著社會的進步，自動化的程度越來越高，對機械設(shè)備的要求也就越來越高，這就直接導(dǎo)致了機床的性能的增強，特別是計算機控制在機床上的應(yīng)用，使機床本身產(chǎn)生革命性的變化。數(shù)控機床的產(chǎn)生，不僅提高了生產(chǎn)率，而且對零件加工的精度更是上升了幾個階層，能夠完成一些人工無法完成的工作。數(shù) 控機床作為精密、高效的加工設(shè)備，越來越成為機械制造業(yè)技術(shù)改造的首選設(shè)備，并對國民經(jīng)濟的發(fā)展起到了重要的作用。 1. 1 數(shù)控機床的產(chǎn)生 機床數(shù)字控制技術(shù)又簡稱機床數(shù)控技術(shù)，是以數(shù)字化的信息處理實現(xiàn)機床自動控制的一門技術(shù)。采用數(shù)字化信息處理控制的機床稱為數(shù)字控制機床，簡稱數(shù)控機床。而 20世紀計算機的出現(xiàn)和應(yīng)用，為人類提供了實現(xiàn)機械加工工藝過程自動化的理想手段。當(dāng)科技人員首次把計算機作為一種處理信息裝置移直到古老機床中時 ,一種新的產(chǎn)品 — 數(shù)控機床誕生了。 科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對機械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率 提出了越來越高的要求。但是，在機械制造工業(yè)中并不是所有的產(chǎn)品零件都具有很大的批量，單件與小批量生產(chǎn)的零件約占機械加工總量的絕大部分以上。尤其是在造船、航天、航空、機床、重型機械以及國防部門，其生產(chǎn)特點是加工批量小，改型頻繁，零件的形狀復(fù)雜而且精度要求高，采用專用化程度很高的自動化機床加工這類零件就顯得很不合適，因為生產(chǎn)過程中需要經(jīng)常改裝與調(diào)整設(shè)備，對于專用生產(chǎn)線來說，這種改裝與調(diào)整甚至是不可能實現(xiàn)的。而這些問題 ,在數(shù)控機床上都能得到解決。 數(shù)控機床既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不可缺少的基礎(chǔ)裝備，又是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代的重要 手段，對解決復(fù)雜零件的加工制造，提高產(chǎn)品加工效率和質(zhì)量，增強企業(yè)競爭能力意義重大。數(shù)控機床是裝備國防、航空、航天等工業(yè)的核心，被視為戰(zhàn)略物資和戰(zhàn)備性工業(yè)受到高度重視；而包括位置、速度、加速度、軌跡控制在內(nèi)的運動控制又是數(shù)控技術(shù)的關(guān)鍵，直接決定了工件加工的精度、光潔度和效率。 在這種背景下 ,數(shù)控機床很快得到發(fā)展和壯大 ,成為現(xiàn)在社會上不可缺少的加工設(shè)備 ,在機床領(lǐng)域里 ,逐步占領(lǐng)著主導(dǎo)地位 ,并不斷的壯大和發(fā)展 ! 計算機數(shù)控的發(fā)展 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù) 及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各 2 種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的 數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑 。 隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了采用電子管、晶體管、集成電路，直到將計算機引入數(shù)控系統(tǒng)的過程。數(shù)控系統(tǒng)中引入了微型計算機，使它在質(zhì)的方面完成了一次飛躍?，F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展日新月異，機床的新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)不斷出現(xiàn)。本次畢業(yè)設(shè)計主要介紹的是經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，其中重點介紹了數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成，工作原理，控制 軟件的功能和結(jié)構(gòu)以及如何進行調(diào)試、操作等內(nèi)容。限于自己的水平和學(xué)識，設(shè)計中難免存在許多錯誤和不妥之處，還懇請指正和修改。 3 第 2 章 總體設(shè)計 技術(shù)要求及功能 對數(shù)控機床的總體要求 1．在裝置上能完成數(shù)控程序的編輯與保存，系統(tǒng)初始狀態(tài)與預(yù)置系統(tǒng)的手動控制與調(diào)整，數(shù)控程序的單步與連續(xù)運行。 2．具有與計算機（ PC）雙向通訊功能，能接收來自主機的數(shù)控程序及控制命令，能把數(shù)控程序及系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)送給主機，實現(xiàn)主機對系統(tǒng)的完全控制。 3．在關(guān)機（斷電）狀態(tài)下能 保存系統(tǒng)狀態(tài)和數(shù)控程序 30 天以上。 4．具有故障顯示報警功能。 5．有較完備的系統(tǒng)狀態(tài)顯示與指示。 數(shù)控機床的功能要求及步進機的選擇 1．控制 X、 Y、 Z 三個坐標(biāo)系進給，要求可實現(xiàn)直線三坐標(biāo)軸聯(lián)動。 2．進給伺服驅(qū)動采用步進電機，各坐標(biāo)軸脈沖當(dāng)量均為 。步進電動機的型號和規(guī)格如下： 步進電機一：型號： 75BF001－Ⅱ，主要規(guī)格： 3 相，額定相電壓 24VDC，額定相電流 3A，每相電阻 ，最高空載啟動頻率 1750step/s； 步進電機二：型號： M062－ LS－ 515，主要規(guī)格； 4 相，額定相電壓 ，額定相電流 ，每相電阻 ，最高空載啟動頻率 1000step/s。 3．?dāng)?shù)控編程采用 ISO 標(biāo)準代碼，能實現(xiàn)絕對值 /增量方式混合編程。 數(shù)控機床操作的自動控制及實現(xiàn) 1．準備功能： G00、 G0 G0 G0 G0 G3 G3 G G4 G4 G4G4 G90、 G9 G9 G95 等。 2．坐標(biāo)功能： X、 Y、 Z、 U、 V、 W、 I、 J、 K 等，最大坐標(biāo)值 ，坐標(biāo)分辨率 ，自動控制刀具的空間坐標(biāo)，使其操作在設(shè)定誤差 內(nèi)； 3．進給功能：直接指定法，最大進給速度 2021mm/min，根據(jù)需要來控制進給速度； 4．主軸功能：直接指定法，主軸轉(zhuǎn)速 10～ 1000rpm，可逆并連續(xù)可調(diào)（分辨率 5rpm）； 5．刀具功能： T00～ T99，自動反饋刀具的各項系數(shù)，實現(xiàn)對刀具的自動選擇； 6．輔助功能： M00、 M0 M0 M0 M0 M0 M0 M0 M0 M1 4 M19 等； 總體方案 數(shù)控系統(tǒng)（ CNC）通常由微機基本系統(tǒng)、人機界面接口、通信接口、進給 軸位置控制接口、主軸控制接口以及輔助功能控制接口等部分組 成。數(shù)控裝置 的總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示。 、 圖 總體結(jié)構(gòu)示意圖 由于 CP