【導(dǎo)讀】數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的X-Y工作臺、激光設(shè)備的工作臺、電子元件表面貼裝設(shè)備等。穩(wěn)定完成生產(chǎn)任務(wù)。而能夠較快的繪制機械裝配圖。電氣原理圖采用ISIS7Professional繪制。為了滿足二維運動平臺實現(xiàn)兩坐標(biāo)聯(lián)動，任意平面曲面的加工，自動換象限，越位報警和急停等功能，故選擇連續(xù)控制系統(tǒng)。考慮到工作臺的加工范圍，只對毛坯。的定位精度，滑動絲杠副無能為力，只有選用滾珠絲杠螺母副。同時，為提高傳動剛度和消除傳動間隙，采用有預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。由于MCS—51系列單片機具有集成度高、可靠性?？刂葡到y(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路。伺服系統(tǒng)機械部分設(shè)計計算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量、區(qū)定系統(tǒng)的負(fù)載、，一個進(jìn)給脈沖，使運動部件產(chǎn)生的位移量，稱為脈沖當(dāng)量。脈沖當(dāng)量是衡量數(shù)控。根據(jù)設(shè)計要求，二維運動平臺采用的脈沖當(dāng)量。根據(jù)設(shè)計要求，機床的切削負(fù)載為：X向200N；Y向300N；Z向400N；G為400N。

　　

【正文】 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 20 表 ULN2803 地址譯碼表 圖 36 數(shù)控銑床全地址譯碼圖 器 件 地 址 選 擇 線 片內(nèi)地址單元（字節(jié)） 地 址 編 碼 2764 000X XXXX XXXX XXXX 8K 0000H~1FFFH 6264 001X XXXX XXXX XXXX 8K 20xxH~3FFFH 8155 RAM 0101 1110 XXXX XXXX 256 5E00H~5EFFH I/O 0101 1111 1111 1XXX 6 5FF8H~5FFFH 8255 0111 1111 1111 11XX 4 6FFCH~6FFFH 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 21 I/O 接口電路及輔助電路設(shè)計 常用外圍接口芯片有： 89C52：可編程的 RAM，并且不用進(jìn)行擴展， 8255：可編程的通用并行接口電路（ 3個 8 位口） 8279：可編程的鍵盤、顯示接口電路 89C52 通用可編程接口芯片 89C52 引腳及其功能 89C52 的結(jié)構(gòu)框圖及引腳排列見圖 。 89C52 具有 40 條引腳，采用雙列直插式風(fēng)裝，各引腳功能見表 。 表 89C52 引腳功能 引腳 含義 引腳 含義 引腳 含義 AD0~AD7 PA0~PA7 PB0~PB7 PC0~PC5 TIMER IN 地址、數(shù)據(jù)線 A口 B口 C口 定時輸入 TIMER OUT IO/M ALE RD WR 定時輸出 IO/RAM 口選擇 地址鎖存 讀寫 CE RESET VSS VCC 片選 復(fù)位 地 電源 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 22 鍵盤顯示接口電路 顯示器工作原理 數(shù)控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有 LED 和 LCD 接口顯示方式。 LED 顯示器有 8 個發(fā)光二極管組成，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，顯示不同字符。七段顯示器的結(jié)構(gòu)如圖。 鍵盤接口原理 鍵盤工作原理如圖 所示。 8255 初始化程序格式如下 ： MOV AL ， 控制字；定義工作方式 OUT 控制口地址， AL IN AL ， 初值 OUT 輸出口地 址， AL 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 23 a)外行 b)共陽極 c)共陰極 圖 七段顯示器的結(jié)構(gòu) 圖 鍵盤工作原理 電機接口及驅(qū)動電路 脈沖分配器 脈沖分配器又叫環(huán)型分配器，有硬件環(huán)型分配器和軟件環(huán)型分配器兩種。 光電隔離電路 為防止強電干擾，在接口電路與功率放大器之間加上隔離電路。常用的光電偶合器連線如圖 315。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 24 圖 光電偶合器連線 圖 時鐘電路 圖 復(fù)位電路 輔助電路 87C51 的時鐘電路 數(shù)控銑床單片機的時鐘電路采用內(nèi)部方式產(chǎn)生，電路圖 。 復(fù)位電路 單片機的復(fù)位都靠外部電路實現(xiàn)。單片機通常采用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種，圖 為二者組合電路。 越界報警電路 為防止工作臺越界，可分別在極限位置安裝限位開關(guān)。圖 為報警信號的產(chǎn)生和指示電路。 圖 報警信號的產(chǎn)生和指示電路 掉電保護(hù)電路 避免在掉電的情況下， RAM 中的信息丟失，圖 3— 21 為其工作原理。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 25 圖 3— 21掉電保護(hù)電路 硬件電路實驗結(jié)果 在 Pro t e u s 軟件平臺仿真成功后 ,為了對比仿真設(shè)計和硬件電路實物的差別 ,還設(shè)計了硬件電路 。 硬件電路能夠?qū)崿F(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)控制 、 加減速控制 。因篇幅限制 ,硬件實物圖略 。 結(jié)果分析 ( 1) 由于仿真是基于軟件實現(xiàn)的 ,所以與在硬件實物上運行的真實系統(tǒng)比較 ,仿 真系統(tǒng)在實時性上有所降低 ,尤其本系統(tǒng)采用中斷方式控制轉(zhuǎn)速 , 計時器功能與實際相比 ,存在一定延時和誤差 , 故造成仿真中電機的轉(zhuǎn)速與硬件實物的轉(zhuǎn)速有較大的誤差 。 ( 2) 在仿真設(shè)計中 ,鍵盤不采用消抖設(shè)計對信息的采集不產(chǎn)生任何影響 。 而硬件實物的按鍵如果不消抖 ,則會出現(xiàn)按鍵 不準(zhǔn) 確 , 對 整體 設(shè)計 的穩(wěn)定 性有 較大影響 。 ( 3) 仿真設(shè)計中 , 電機在轉(zhuǎn)速較高的場合下 , 會出現(xiàn)失步或抖動 。 而在硬件實物中 ,本設(shè)計電機控制的精度良好 ,沒有出現(xiàn)失步或抖動 。 在本系統(tǒng)所要求的轉(zhuǎn)速 范圍內(nèi) ,轉(zhuǎn)速控制的精度還是達(dá)到了較好的效果 。 結(jié)束語 本設(shè)計用單片機 A T89 C52 及外部擴展設(shè)備實現(xiàn)對步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速控制 ,在硬件上采用了大功率達(dá)林頓管單極性驅(qū)動電路 ,解決了電機驅(qū)動的效率問題 , 在軟件上也采用了較為合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及算法 ,用軟件編程完成了轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向驅(qū)動 , 實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)速的最優(yōu)化調(diào)節(jié) , 提高了單片機的使用效率 。同時還實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的鍵盤輸入控制 ,轉(zhuǎn)速即時顯示等功能 。 最內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 26 后通過 Pro t e u s 進(jìn)行仿真 ,取得了良好的結(jié)果 , 與硬件實物結(jié)果基本一致 。 先采用 Pro t e u s 仿真 , 再移植到相應(yīng)的硬件電路 , 這種 方式可以減小系統(tǒng)開發(fā)開支和周期 , 具有一定的推廣價值 。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計說明書 27 參考文獻(xiàn) [1] 文懷興等 . 數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx. [2] 機床設(shè)計手冊組 .機床設(shè)計手冊（三分冊） [M].北京： 機械工業(yè)出版社， 1986. [3] 王愛玲 .現(xiàn)代數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與設(shè)計 [M].北京：兵器工業(yè)出版社， 1999. [4] 尹志強等 .機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書 [M].機械工業(yè)出版社， [5] 滾珠絲杠、線性滑軌 [OL]. 漢意精工 .. [6] 滾 珠 絲 杠 、 線 性 滑 軌 [OL]. 天 津 海 特 傳 動 機 械 有 限 公司 . [7] 步 進(jìn) 電 機 及 驅(qū) 動 器 [OL]. 北 京 斯 達(dá) 微 步 控 制 技 術(shù) 有 限 公司 . [8] 步進(jìn)電機及驅(qū)動器、交流伺服電機及系統(tǒng) [OL].步進(jìn)機電有限公司 . [9] 伺服電 機相關(guān)技術(shù)、直線運動產(chǎn)品、光電傳感器 [OL].深圳市湘聚事業(yè)有限公司， [10] RORZE 高 精 度 步 進(jìn) 電 機 及 驅(qū) 動 器 [OL]. 北 京 偉 恒 升 級團 . [11] 步進(jìn)聯(lián)軸器，編碼器聯(lián)軸器，微型電機聯(lián)軸器 [OL].廣州菱科自動化設(shè)備有限公司： [12] 日本富士、美國 Copley 等交流伺服電機 [OL].重慶鈞智自動化儀器控制有限公司 [13] 山東博特精工股份有限公司： [14] 陳秀寧，施高義編機械設(shè)計課程設(shè)計（第二版） .浙江大學(xué)出版社，