【正文】 大功能：（1）I/O口線P0,P1,P2,P3共4個八位口。（2）控制口線PSEN(片外取指控制)、ALE（地址鎖存控制）、EA（片外存儲器選擇）、RESET（復(fù)位控制）。（3）電源和時鐘。8031最小應(yīng)用系統(tǒng)。8031內(nèi)部不帶ROM，需要外接EPROM作為外部程序存儲器。又因?yàn)?031在外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時地址的低8位信息和數(shù)據(jù)信息分時送出，故還需要采用一片6264數(shù)據(jù)存儲器儲存數(shù)據(jù)。這樣，一片27128EPROM和一片6264組成了一個最小的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。圖32 系統(tǒng)存儲器 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性與配套使用的驅(qū)動電源有密切關(guān)系。驅(qū)動電源由脈沖分配器、功率放大器組成，驅(qū)動電源是將變頻信號源送來的脈沖信號及方向信號按要求的配電方式自動的循環(huán)供給電機(jī)各組繞組，以驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子正反向旋轉(zhuǎn)。 環(huán)形脈沖分配器的選擇步進(jìn)電機(jī)的各組繞組必須按一定的順序通電才能正常工作。這種使電機(jī)繞組的通電順序按一定規(guī)律變化的部分稱為脈沖分配器，又稱環(huán)形脈沖分配器。所以不同相的電機(jī)應(yīng)選用不同的環(huán)形分配器。本設(shè)計(jì)中所選用的電機(jī)，縱向部分為110BF003三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，與其相配的環(huán)形脈沖分配器為CH250，其管腳圖見圖33：圖33 CH250管腳圖CH250有A、B、C三個輸出端，當(dāng)輸入端CL或EN加上時鐘脈沖后，輸出波形將符合三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的要求，經(jīng)推動級、驅(qū)動級放大后即可驅(qū)動電動機(jī)繞組。CH250在供三相六拍步進(jìn)電機(jī)工作時，線路中的接線見圖34：圖34 三相六拍時CH250接線圖橫向部分為90BF002五相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，與其相配的環(huán)形脈沖分配器為PMM8714，其管腳圖見圖35。 功率放大器的選用從計(jì)算機(jī)輸出口或從環(huán)形分配器輸出的信號脈沖電流一般只有幾個毫安，不能直接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，必須采用功率放大器將脈沖電流進(jìn)行放大，使其增大到幾至十幾安培，從而驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)所使用的功率放大器有電壓型和電流型。電壓型又有單電壓型、雙電壓型（高低壓型）。電流型中有恒流驅(qū)動、斬波驅(qū)動等。圖35 PMM8714管腳圖(1) 單電壓功率放大電路 此電路的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡單，不足之處是Rc消耗能量大，電流脈沖前后沿不夠陡，在改善了高頻性能后，低頻工作時會使振蕩有所增加，使低頻特性變壞。(2) 高低電壓功率放大電路電源U1為高電壓，電源大約為80～150V，U2為低電壓電源，大約為5～20V。在繞組指令脈沖到來時，脈沖的上升沿同時使VT1和VT2導(dǎo)通。圖36 單電壓功率放大器由于二極管VD1的作用，使繞組只加上高電壓U1，繞組的電流很快達(dá)到規(guī)定值。到達(dá)規(guī)定值后，VT1的輸入脈沖先變成下降沿，使VT1截止，電動機(jī)由低電壓U2供電，維持規(guī)定電流值，直到VT2輸入脈沖下降沿到來VT2截止。不足之處是在高低壓銜接處的電流波形在頂部有下凹，影響電動機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性。圖37 高低電壓功率放大電路（3）斬波恒流功放電路 該電路的特點(diǎn)是工作時Vin端輸入方波步進(jìn)信號：當(dāng)Vin為“0”電平，由與門A2輸出Vb為“0”電平，功率管（達(dá)林頓管）VT截止，繞組W上無電流通過，采樣電阻上R3上無反饋電壓，A1放大器輸出高電平；而當(dāng)Vin為高電平時，由與門A2輸出的Vb也是高電平，功率管VT導(dǎo)通，繞組W上有電流，采樣電阻上R3上出現(xiàn)反饋電壓Vf，由分壓電阻RR2得到設(shè)定電壓與反饋電壓相減，來決定A1輸出電平的高低，來決定Vin信號能否通過與門A2。若VrefVf時Vin信號通過與門，形成Vb正脈沖，打開功率管VT；反之，VrefVf時Vin信號被截止，無Vb正脈沖，功率管VT截止。這樣在一個Vin脈沖內(nèi)，功率管VT會多次通斷，使繞組電流在設(shè)定值上下波動。圖38 斬波恒流功放電路通過比較選擇，本設(shè)計(jì)中選用單電壓功率放大電路。為了避免功放后強(qiáng)電對弱電產(chǎn)生干擾，應(yīng)在環(huán)形分配器和功率放大電路之間加一個光電隔離電路。 步進(jìn)電機(jī)的微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的工作過程一般由控制器控制，控制器按照設(shè)計(jì)者的要求完成一定的控制過程，使功率放大電路按照要求的規(guī)律驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。簡單地控制過程可以用各種邏輯電路來實(shí)現(xiàn)，但缺點(diǎn)是線路復(fù)雜，控制方案改變困難，自從微處理器問世以來，給步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)開辟了新的途徑。各種單片微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展和普及，為設(shè)計(jì)功能很強(qiáng)而價格低廉的步進(jìn)電機(jī)控制器提供了條件。使用微型計(jì)算機(jī)對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制有串行和并行兩種方式。串行控制。具有串行控制功能的單片機(jī)系統(tǒng)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源之間具有較少的連線。將信號送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源的環(huán)形分配器，所以在這種系統(tǒng)中，驅(qū)動電源中必須含有環(huán)形分配器。這種控制方式的示意圖見圖39。 方式信號方向信號CP脈沖圖39 串行控制示意圖 8031 步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器 功率放大電路并行控制。用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)個接口直接去控制步進(jìn)電機(jī)各相驅(qū)動電路的方法稱為并行控制。在電機(jī)驅(qū)動電源內(nèi)，還包括環(huán)形分配器，而其功能必須由微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成。由系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)脈沖分配器的功能又有兩種方法：一種是純軟件方法，即完全用軟件來實(shí)現(xiàn)相序的分配，直接輸出各相導(dǎo)通或截止的信號。第二種是軟、硬件相結(jié)合的方法，這里有專門設(shè)計(jì)的一種編程器接口，計(jì)算機(jī)向接口輸入簡單形式的代碼數(shù)據(jù)，而接口輸出的是步進(jìn)電機(jī)各相導(dǎo)通或截止的信號。并行控制方案的示意圖見圖310： 8031 A相B相C相 驅(qū)動器D相E相圖310并行控制示意圖最后我們將選擇的元件用線連接，就可以畫出設(shè)計(jì)所需要的電氣控制圖了。詳細(xì)圖紙內(nèi)容見圖紙。結(jié) 論面對目前國家的數(shù)控普及程度，現(xiàn)實(shí)要求我們必須進(jìn)行普通機(jī)床的數(shù)控改造。使我們國家在花最少錢的情況下，提高我們的數(shù)控化水平。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容即是對普通車床的數(shù)控化改造，目前已有很多人對其進(jìn)行了研究。在數(shù)控改造領(lǐng)域內(nèi)，車床的數(shù)控改造是最普及、最簡單也是最重要的。本設(shè)計(jì)通過對機(jī)械部分和電氣控制部分中的硬件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體。經(jīng)過本次改造，CK5116A車床實(shí)現(xiàn)了MCS51系列單片機(jī)控制系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制，具有直線和圓弧插補(bǔ)功能?？纱蟠筇岣呒庸すば?，加工質(zhì)量可以得到穩(wěn)定，并保留了原機(jī)床的特性。參考文獻(xiàn)[1] 趙玉剛， [2] ,[3] ， [4] ， [5] ，[6] 蔡美琴， ， [7] 張新義主編．經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [8] 余英良主編．機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994[9] 王貴明主編．?dāng)?shù)控實(shí)用技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001[10] 張建綱，胡大鋒主編．?dāng)?shù)控技術(shù)．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000[11] 鄧星鐘主編．機(jī)電傳動控制．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001[12] ．北京：兵器工業(yè)出版社，1999[13] ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999[14] ,北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997[15] :遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1999[16] 李群芳，．北京：電子工業(yè)出版社，2001[17] ,[18] （第三冊），機(jī)械工業(yè)出版社，1986[19] ，制造技術(shù)與車床，2000[20] ，設(shè)備管理與維修，2000[21] ，高等教育出版社, 1995[22] ,1990[23] ,2003[24] ,eworks論壇,2001致 謝首先，對老師這么長時間的耐心的指導(dǎo)和孜孜不倦的教誨表示衷心的感謝！正是在老師的精心指導(dǎo)下，我才能順利地完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。無論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的每一個環(huán)節(jié)，無不得到老師的指導(dǎo)和幫助。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識、平易近人的處世原則是永遠(yuǎn)值得我學(xué)習(xí)的。在設(shè)計(jì)過程中，他給我們提出了不少寶貴的意見，使我不斷的挑戰(zhàn)自我，讓我在整個設(shè)計(jì)過程中得到了不少