【正文】 ，—12MHZ?？捎袝r鐘輸出，存儲器選用1片8KX8位RAM。I/O接口芯片選用8155的AB做為X Z進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)脈沖的輸出口其中PA0～PA2為X向的輸出口，PA3～PA5為Z向的輸出口，B口為位控制方式，其中PB0～PP3為+X，X，+Y，Y，的行程越位信號輸入。PB4為急停信號，PB5，PB6為報警信號輸出。顯示由6位LED構(gòu)成。 存儲空間的分配單片機(jī)可尋址范圍64K，其存儲空間分配如下： 0000H～03FFH 1KB RAM 監(jiān)控程序 03FFH～0FFFH 1KB RAM 功能子程序 1000H～17FFH 2KB RAM 零件加工程序 2000H～27FFH 2KB RAM 調(diào)試程序 2800H～2FFFH 2KB RAM 調(diào)試程序等 I/O地址分配A口 01F8H PA0～PA2為X向輸出口 PA3～PA5為Z向輸出口B口 位控方式 01F9H， PB0～PB3為177。X，177。Y的行程越位信號輸入。PB4為急停信號輸入。PB5，PB6為系統(tǒng)正常報警信號輸出。 單片機(jī)部分電路設(shè)計(jì)圖如圖紙所示 光電隔離電路在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路中，脈沖信號經(jīng)功率放大后控制步進(jìn)電機(jī)勵磁繞組，由于步進(jìn)電機(jī)需要的驅(qū)動電壓較高，電流較大。如果輸出的信號與功率放大器直接相連，將會引起強(qiáng)電干擾，輕則影響計(jì)算機(jī)程序的正常工作重則引起計(jì)算機(jī)接口電路的損壞，所以在接口電路與放大器之間接上隔離電路，采用光電隔離電路，如圖: 功率放大電路 功率放大電路分為單電源型和雙電源型，單電源型線路簡單但效率不高，所以選用雙電源型。雙電源型采用高低壓電路。 。, V3, 。 .V1,。經(jīng)過tb時間后脈沖電流消失，使V2截止，Gb與繞組之間被切斷。Ga通過V 5 ,V為La供電，提供電動機(jī)所需的額定電流。通過調(diào)整脈沖變壓器的磁芯和RS可改變高壓供電的時間寬度tb。 其他輔助電路 為了防止機(jī)床行程越界，所以在機(jī)床上裝有行程控制開關(guān)，為了防止意外，裝有急停按扭，因?yàn)檫@些開關(guān)都能安裝在機(jī)床上距控制箱較遠(yuǎn)，容易產(chǎn)生電器干擾，為了避免這種情況發(fā)生電和接口之間實(shí)行光電隔離，為了報警還有報警電路，當(dāng)綠色的發(fā)光二極管亮?xí)r表示工作正常，當(dāng)紅色發(fā)光二極管亮?xí)r表示溜板箱以達(dá)到極限。四、軟件設(shè)計(jì)部分 概述控制系統(tǒng)包括軟件和硬件兩部分。事實(shí)上，軟件和硬件在邏輯功能上是等效的，由軟件實(shí)現(xiàn)的操作，原理撒謊能夠亦可由硬件實(shí)現(xiàn)，由硬件操作的原理也可由軟件實(shí)現(xiàn)。功能相似的機(jī)床，控制系統(tǒng)的軟件和硬件功能分配上應(yīng)該本著能用軟件實(shí)現(xiàn)的應(yīng)盡量由軟件來實(shí)現(xiàn)。盡量節(jié)省電路。同時，如何選用軟硬件的分配比例。將直接影響系統(tǒng)的先進(jìn)性和成本費(fèi)用，是衡量微機(jī)控制系統(tǒng)的重要因素。 軟件包括微機(jī)本身的系統(tǒng)程序和完成機(jī)床加工工作的工藝程序。它的作用為了便于微機(jī)的使用管理。為了提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的效率為了擴(kuò)展硬件的功能。 要想設(shè)計(jì)一個系統(tǒng)的控制程序，首先要對問題進(jìn)行分析和理解。有時由于理解的不當(dāng)影響整個程序的功能。其次確定正確的算法和輸入輸出的方式。再次設(shè)計(jì)程序流程圖。最后編寫程序。這樣就把一個程序問題變成一個模塊，然后再把這些程序模塊組合起來，形成一個工作系統(tǒng)。 總體方案設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，有利于系統(tǒng)的 調(diào)試和維修，提高機(jī)床的適應(yīng)力。主模塊主要完成初始化和監(jiān)控，子程序模塊包括 +x +y –x y，以及STOP功能子模塊。 由于數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件所含內(nèi)容比較多，本次主要進(jìn)行直線差補(bǔ)程序設(shè)計(jì)。直線差補(bǔ)程序有象限處理功能，將各個象限的直線終點(diǎn)坐標(biāo)取絕對值。進(jìn)給方向按所在象限規(guī)律進(jìn)行，四個象限共用一套插補(bǔ)計(jì)算公式。在8031單片機(jī)系統(tǒng)中片內(nèi)外RAM ROM 以及I/O口存儲空間的地址編制是統(tǒng)一的，先地址分配如下：堆棧棧頂?shù)刂吩O(shè)置在片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)緩沖區(qū)60H顯示緩沖區(qū)設(shè)在片內(nèi)RAM：40H～47H 8155：狀態(tài)口 AF00H A口 AF01H B口 AF02H C口 AF03H 插補(bǔ)方法的確定 在數(shù)控機(jī)床加工過程中，常常遇到插補(bǔ)問題，即數(shù)控機(jī)床在加工過程中，刀具或機(jī)床的移動部分移動的最小移動量為一個脈沖當(dāng)量，由于刀具的運(yùn)動軌跡是折線，而不是光滑的曲線，造成了刀具不能嚴(yán)格的按照要求的曲線運(yùn)動，而只能用折線去逼近直線，這樣就會造成加工誤差。所謂的插補(bǔ)就是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)依照一定的方法確定刀具運(yùn)動軌跡的過程。① 插補(bǔ)的任務(wù)就是根據(jù)進(jìn)給速度的要求，在輪廓起點(diǎn)和終點(diǎn)之間計(jì)算出若干個中間的坐標(biāo)值。于是每個中間點(diǎn)的計(jì)算時間的多少將直接影響到系統(tǒng)的控制速度，而且計(jì)算中間點(diǎn)的精度將直接影響到整個系統(tǒng)的精度。所以插補(bǔ)算法是數(shù)控系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)，是整個數(shù)控系統(tǒng)控制軟件的核心。長期以來，人們努力探求一種簡單有效的插補(bǔ)算法，目前用的插補(bǔ)算法有脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)字增量插補(bǔ)。脈沖增量插補(bǔ)特點(diǎn)是每次插補(bǔ)結(jié)束只產(chǎn)生一個行程以一個個脈沖方式輸出給電機(jī)，實(shí)現(xiàn)方法比較簡單通常僅用加法和移位足夠；數(shù)字增量插補(bǔ)運(yùn)算分成而步來完成，即粗插補(bǔ)精插補(bǔ)，粗插補(bǔ)與進(jìn)給速度有關(guān)。② 本次設(shè)計(jì)采用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行直線插補(bǔ)，因?yàn)橹瘘c(diǎn)比較法的基本思路為被控制對象在數(shù)控裝置的控制下按要求的軌跡運(yùn)動，每一步都和規(guī)定的比較，以便確定下一步的移動方向，特點(diǎn)是運(yùn)算直觀，最大誤差不超過一個脈沖當(dāng)量。輸出的脈沖均勻，并且輸出的脈沖變化不大，調(diào)節(jié)方便，多用于兩坐標(biāo)系統(tǒng)中。③ 所謂的逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法，就是每走一步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值比較一下，看實(shí)際加工點(diǎn)在給定軌跡的計(jì)算位置，上方還是下方或是在給定軌跡的外面還是里面，從而決定下一步的進(jìn)給方向。走刀方向就是向著逼近給定軌跡的方向，如果實(shí)際加工點(diǎn)在給定軌跡的上方，下一步就向給定軌跡的里面走。如此每走一步，算一次偏差比較一下，決定下一步的方向，知道逼近給定軌跡加工結(jié)束。④ 逐點(diǎn)比較法是以階梯折線按理逼近直線曲線的。它與規(guī)定的加工直線之間最大的誤差為一個脈沖當(dāng)量，因此只要把脈沖當(dāng)量取得足夠小，就可以達(dá)到加工精度的要求。在逐點(diǎn)比較法中，每一步進(jìn)給需要四個步驟即： 1. 偏差判別 確定加工點(diǎn)相對規(guī)定圖形的位置。2. 坐標(biāo)進(jìn)給 根據(jù)偏差情況，控制x坐標(biāo)和y坐標(biāo)進(jìn)給一步，使得加工點(diǎn)向圖形靠攏減小偏差。3. 新偏差的計(jì)算 進(jìn)給一步后計(jì)算加工點(diǎn)與規(guī)定圖形新偏差作為下一步判別的依據(jù)。4. 逐點(diǎn)判別 根據(jù)這一步的進(jìn)給結(jié)果，判別是否到達(dá)終點(diǎn)。如果到達(dá)終點(diǎn)，就停止插補(bǔ)如果未到達(dá)終點(diǎn)繼續(xù)插補(bǔ)。5．逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)的程序如下：假設(shè)： ①所有加工的各種線型直線從原點(diǎn)（0，0）開始。 ②8155的P0～P2控制x向步近電機(jī)，P3～P5控制z向步進(jìn)電機(jī)。 ③，即只須一個單元存放其值，D7為符號值。8900H單元存放Xe；8901H單元存放Ye；8A01H為X向步進(jìn)電機(jī)控制碼首址，8A11H為Y向步進(jìn)電機(jī)控制碼首址。 在直線插補(bǔ)中，偏差函數(shù)定義為F=XeYYeX,當(dāng)F0 時，刀具在直線的上方，當(dāng)F0 時，表示在直線的下方，當(dāng)F=0時。表示在直線上。 實(shí)際計(jì)算時，F(xiàn)用遞推法進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)某時刻刀具運(yùn)動到P點(diǎn)（Xi Yi），該點(diǎn)的偏差值Fi=XeYiYeXi，若Fi≧C刀具沿+X走一步，則新點(diǎn)的坐標(biāo)Xi+1=Xi+1，Yi+1=Yi，偏差函數(shù)Fi+1=Xe YiYe（Xi+1）=FiYe，同理當(dāng)Fi﹤0時，刀具沿+Y走一步，F(xiàn)i+1=Fi+Xe，用遞推法計(jì)算而不乘除法，也不需要計(jì)算和保存。刀具的中間坐標(biāo)，減小了計(jì)算量和運(yùn)行時間，提高了插補(bǔ)速度。 終點(diǎn)判別是根據(jù)插補(bǔ)循環(huán)數(shù)i與刀具沿X，Y軸應(yīng)進(jìn)給的總數(shù)N=XeYe是否相等確定的。這里設(shè)計(jì)的直線插補(bǔ)程序作為一個子程序供調(diào)用其終點(diǎn)坐標(biāo)值。在主加工程序中有初始化的內(nèi)容，這部分在管理程序的主模塊完成，在此寫主要是為了程序表達(dá)更清楚。 進(jìn)給控制字FCW的設(shè)置 FCW是一個字節(jié)的控制字。用來控制刀具的進(jìn)給運(yùn)動?？刂谱值母魑灰饬x是：X軸的伺服系統(tǒng)占兩位b0和b1。而z軸伺服系統(tǒng)的兩個信號也占兩位b2和b3。每兩位控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動,停止和轉(zhuǎn)向驅(qū)動刀具沿坐標(biāo)軸進(jìn)給。其中一位表示電機(jī)的方向控制字。方向位是電平的信號，指示電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向即刀具的進(jìn)給方向。規(guī)定若方向位為1，指定電機(jī)正轉(zhuǎn)（刀具沿坐標(biāo)軸+X或+z進(jìn)給）若方向位為0，則電機(jī)反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)?？刂莆皇敲}沖信號。當(dāng)該位為1有脈沖是電機(jī)轉(zhuǎn)動一步（刀具沿坐標(biāo)軸進(jìn)給一步）當(dāng)該位為0無脈沖時電機(jī)停止（刀具不進(jìn)給）。 FCW的高四位（.）不用。通常設(shè)定為0。前面的插補(bǔ)實(shí)際上就是設(shè)定FCW的數(shù)值。具體說就是根據(jù)插補(bǔ)時刀具運(yùn)動的插補(bǔ)軌跡來設(shè)定FCW的數(shù)值。如果要求刀具只沿X進(jìn)給一步根據(jù)下圖可知。只要將FCW的內(nèi)容（即八位二進(jìn)的b7～b0）設(shè)定為00001001B（寫成十六進(jìn)數(shù)為09H）即可滿足要求。將FCW設(shè)置成09H。致 謝這學(xué)期的設(shè)計(jì)過程將告結(jié)束，在設(shè)計(jì)過程中得到指導(dǎo)老師陳軍和其他幾位老師的悉心指導(dǎo)，在參考資料較為缺乏的情況下，使我每遇到問題能及時得到解決，致使我的設(shè)計(jì)能順利進(jìn)行下去，在此我對幾位老師深表感謝。在這期間，在各位老師的耐心輔導(dǎo)和自己的不懈努力，我順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)．在我們各自提出問題的同時我們對所學(xué)的知識有了更深的理解，對車床的結(jié)構(gòu)和部件有了更深一步的認(rèn)識，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己能勝任工作的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。對于我的設(shè)計(jì)不到之處請各位老師批評指導(dǎo)，感謝各位老師的指導(dǎo)！ 設(shè)計(jì)人：張桂濤 2007年1月10日參考文獻(xiàn) [1] 楊正雄；45176。90176?？蓳Q位正反機(jī)夾式粗車精車多用車刀；現(xiàn)代期刊； 1998年 第一期。 [2] 仲高艷；C616車床的數(shù)控改裝；煤礦機(jī)械；1999年 第二期。 [3] 王傳海；經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的改造及應(yīng)用；煤礦機(jī)械；2003年 第四期。 [4] 李國農(nóng)；普通車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造實(shí)例；水利電力機(jī)械；2001年 8 月 第二十三卷 第四期。 [5] 李和平 夏翔；普通車床的數(shù)控改造；機(jī)床與液壓；2005年 第四期。 [6] 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