【正文】 節(jié)單元時，還要進行片內(nèi)地址選則。 由于外圍芯片與數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址，因此，單片機的硬件設(shè)計中，數(shù)據(jù)存儲器與外圍芯片的地址譯碼較為復雜。可采用線選法和全地址譯碼方法。 I/O 口擴展電路設(shè)計 : 8031 單片機共有四個 8 位并行 I/O 口，但可提供給用戶使用的只有 P1口及部分 P3口線。因此在大部分應(yīng)用系統(tǒng)中都不可避免的要進行 I/O 口擴展。 其中通用可編程接口芯片 8155 與微機的接口較為簡單，是微機系統(tǒng)中廣泛使用的接口芯片。 鍵盤、顯示接口電路 : 鍵盤、顯示器是數(shù)控系統(tǒng)常用的人機交互的外部設(shè)備，可以完成數(shù)據(jù)的 輸入和計算機狀態(tài)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示。通常，數(shù)控系統(tǒng)都用行列式鍵盤，即用 I/O 口線組成行、列接構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點上。 數(shù)控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有 LED（發(fā)光二極管顯示器）和 LCD（液晶顯示器），為了方便顯示圖形，也有用 CRT接口顯示方式的系統(tǒng)。 步進電機驅(qū)動電路 : 步進電機是一種用脈沖信號控制的電動機，在負載能力及動態(tài)特性范圍內(nèi)，電動機的角位移僅與控制脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速僅與控制脈沖頻率成正比。在多數(shù)情況下，用步進電機作為執(zhí)行元件的數(shù)控系統(tǒng)中不需要 A/D或 D/A轉(zhuǎn)換，可采用較為簡單的開環(huán)控制，因而成為經(jīng) 濟型數(shù)控機床最主要的一種的 伺服驅(qū)動單元。 步進電機的驅(qū)動電路由圖 5 所示四部分組成。 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 XXIX 頁 步進電機驅(qū)動電路 1）、 計算機接口 在數(shù)控系統(tǒng)中，步進電機接口電路至關(guān)重要。沒有它將無法實現(xiàn)微機對步進電機的控制。如前所述， 8031 系列單片機含有 4個并行輸入 /輸出口，提供 32 根 I/O 線。其中P1口可供用戶使用，作為步進電機及其他控制對象的接口。也可以采用 8155或 8255（ 8255功能與 8155 相似，可參看有關(guān)資料）等可編程并行輸入、輸出接口芯片設(shè)計擴展接口電路，來控制步進電 機與其它外部設(shè)備。 2）、 脈沖 環(huán)形 分配器 脈沖分配器又叫環(huán)形分配器，是驅(qū)動步進電機比不可少的環(huán)節(jié)。步進電機的控制方式由環(huán)形分配器實現(xiàn)，其作用是將數(shù)控裝置送來的一系列指令按一定的分配方式和順序輸送給步進電機的各相繞組，實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。在數(shù)控系統(tǒng)中通常使用較多的是集成脈沖分配器和軟件脈沖分配器。 環(huán)形分配器 步進電機驅(qū)動電路設(shè)計控制與計算 步進電機的驅(qū)動電路設(shè)計流程 計算機接口 脈沖分配器 光電隔離器 功率放大器 步進電機 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 XXX 頁 進給系統(tǒng)的控制原理如下圖 驅(qū)動電路的設(shè)計 步 進電機的速度控制比較容易實現(xiàn)，而且不需要反饋電路。設(shè)計時的脈沖當量為，步進電機每走一步，工作臺直線行進給 。步進電機驅(qū)動電路中采用了光電偶合器，它具有較強的抗干擾性，而且具有保護 CPU 的作用，當功放電路出現(xiàn)故障時，不會將大的電壓加在 CPU 上使其燒壞。 脈沖分配器的輸出功率很小，遠不能滿足步進電機的需要，必須將其輸出的信號放大產(chǎn)生足夠大的功率，才能驅(qū)動步進電機的正常運轉(zhuǎn)。 功率放大器按其結(jié)構(gòu)不同分為單電源型和雙電源型。前者電路設(shè)計 為單電壓供電，僅在步進電機的繞組回路串聯(lián)一個小于 10 歐的電阻，以增大功率放大器負載回路的電阻，使步進電機繞組中電流上升的時間常數(shù)減小，提高上升沿的陡度。（τ =L/R） 雙電源型采用高低壓供電電路，在功率放大器導通初始時，加上比額定電壓高幾倍的電源供電，使電動機繞組電流從零很快增大，當電流升到接近額定值時切斷高電壓電源而由額定電壓為繞組提供正常工作電流。 單電源功率放大器線路簡單，但效率不高，只適用小功率的步進電機。目前我國步進電機的功率放大器以由生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出系列化產(chǎn)品，所以在設(shè)計數(shù)控機床控制電路時不必考慮 其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，只需要根據(jù)選用的步進電機容量選擇功率放大器。 復位電路 晶振電路 EPRDM 芯片W27C512 SPAM 芯片6264 鍵盤與顯示接口芯片 8279 串行口 芯片MAX233 CPU AT89C52 單片機 并行接口芯片8255 隔離放大器 X 向步進電機 隔離放大器 Y 向步進電機 隔離放大器 限位開關(guān)信號 控制面板開關(guān) /按鈕信號 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 XXXI 頁 步進電機驅(qū)動電路圖 該電路中的功放電路是一個單電壓功率放大電路，當 A相得電時，電動機轉(zhuǎn)動一步。電路中與繞組并聯(lián)的二極管 D起到續(xù)流作用，即在功放管截止是，使儲存在繞組中的能量通過二極管形成續(xù)流回路泄放，從而保護功放管。與繞組 W串聯(lián)的電阻為限流電阻，限制通過繞組的電流不至超過額定值，以免電動機發(fā)熱厲害被燒壞。 由于步進電機采用的是五相十拍的工作方式（五個線圈 A、 B、 C、 D、 E），其正轉(zhuǎn)時通電順序為： ABABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB??? . 驅(qū)動電源的選用，及驅(qū)動電源與控制器的接線方式 設(shè)計中 X、 Y向步進電動機均為 90BYG5502 型，生產(chǎn)廠家為常州寶馬前楊電機電器有限公司。查步進電動機的資料，選擇與之匹配的驅(qū)動電源為 BD28Nb 型，輸入電壓為50V AC，相電流為 3A，分配方式為五相十拍。該驅(qū)動電源與控制器的接線方式如 下 圖所示： 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 XXXII 頁 相關(guān)軟件流程設(shè)計 逐點比較法，就是每走一步控制系統(tǒng)都要將加工點與給定的圖形軌跡想比較，以決定下一步要進給的方向，使之逼近加工軌 跡。逐點比較法以折點來逼近直線或者圓弧，其最大的偏差不超過一個最小的設(shè)定單位。下圖分別為逐點比較法的直線插補和逆圓弧插補程序框圖 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 XXXIII 頁 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 XXXIV 頁 零件加工程序 毛坯為 120 ㎜179。 60㎜179。 10 ㎜板材， 5㎜深的外輪廓已粗加工過，周邊留 2㎜余量，要求加工出如圖 224所示的外輪廓及φ 20 ㎜的孔。工件材料為鋁。 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 XXXV 頁 銑輪廓程序 清單如下： N0010 G92 X5 Y5 Z50 N0020 G90 G41 G00 X20 Y10 Z5 D01 N0030 G01 X5 Y10 F150 N0040 G01 Y35 F150 N0050 G91 N0060 G01 X10 Y10 F150 N0070 G01 Y0 N0080 G02 Y5 R20 N0090 G03 Y10 R20 N0100 G01 Y0 N0110 G03 X0 Y25 N0120 G01 X90 Y0 N0130 G90 G00 X5 Y5 Z10 N0140 G40 N0150 M05 N0160 M30 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 XXXVI 頁 第 五 章 機械部分裝配圖的繪制 裝配圖見附件 CAD A0 圖紙 步進電機控制驅(qū)動流程圖見 CAD A4 圖紙 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 XXXVII 頁 第六章 總 結(jié) 我覺得這次專業(yè)課程設(shè)計是對過去所學專業(yè)知識的一個全面的綜合的運用。在設(shè)計的過程中我全面地溫習了以前所學過的知識，包括機械專業(yè)課程的基礎(chǔ)知識，經(jīng)過復習整理所學得專業(yè)知識使得設(shè)計思路清晰系統(tǒng)。通過設(shè)計使我更加接近生產(chǎn)實際，鍛煉了將理論運用于實際的分析和解決實際問題的能力，鞏固、加深了有關(guān)機械設(shè)計方面的知識。 還有很重要的一點是讓我體會到了一個設(shè)計者的精神。在設(shè)計過程中既要自己不斷思考、創(chuàng)造，又要注意借用現(xiàn)有的資料，掌握了查閱和使用標準、規(guī)范、手冊、圖冊、及相關(guān)技術(shù)資料的基本技能以 及計算、繪圖、數(shù)據(jù)處理等方面的能力。 通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡單機械的設(shè)計，掌握了一般機械設(shè)計的程序和方法，有助于樹立正確的工程設(shè)計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學的機械設(shè)計能力。 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 38 頁 參考文獻 【 1】、文懷興、夏田 .《數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計》 北京：北京化工出版社， 2021. 【 2】、韓榮第 .《金屬切削原理與刀具》 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社， 2021. 【 3】、李洪 .《機床設(shè)計手冊》北京：遼寧科學技術(shù)出版社， 1999. 【 4】、陳家芳 .《金屬切削工藝手冊》 上海：上海科學技術(shù)出版社 , 2021. 【 5】、楊建明 . 《數(shù)控加工工藝與編程》北京：北京理工大學出版社， 2021. 【 6】、張新義 .《經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計》北京：機械工業(yè)出版社， 2021 【 7】、尹志強 .《機電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計指導書》北京 :機械工業(yè)出版社， 2021. 【 8】王蘭美 . 《機械制圖》高等教育出版社， 2021 【 9】濮良貴、紀名剛 . 《機械設(shè)計》， 2021 【 10】戴曙 . 《金屬切削機床》機械工業(yè)出版社， 2021 【 11】孫恒、陳作模、葛文杰 . 《機械 原理 》高等教育出版社， 2021 【 12 】 文懷興、夏田 《 數(shù)控機床設(shè)計》實踐指南 化學工業(yè)出版社， 2021 【 13】 文懷興、夏田 《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊》 北京 :機械工業(yè)出版社， 2021. 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 39 頁 貴州大學機械工程學院 課程設(shè)計成績評定表 專業(yè) 機械電子工程 姓名 李加華 學號 0908030270 課程設(shè)計題目 XY250 數(shù)控工作臺課程設(shè)計 項目 項目內(nèi)容 權(quán)重 成績 得分 100~90 (優(yōu) ) 89~80 (良 ) 79~70 (中 ) 69~60 (及格 ) 60 （不及格） 出勤 出勤與紀律 10% 工作量 完成設(shè)計 任務(wù)的比例 10% 設(shè)計能力 綜合運用理論知識、計算機技能和外語的能力；處理工程實際問題的能力 40% 回答問題 回答指導教師提出的問題的正確性、全面性 20% 設(shè)計說明書和圖紙 設(shè)計說明書和圖紙的質(zhì)量 20% 綜合得分、等級 填表人： 年 月 日 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 40 頁 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 41 頁 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 42 頁 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 43 頁 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 44 頁 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 45 頁 貴州大學本科課程設(shè)計論文 第 46 頁