【正文】 另外，理論與實踐也存著必然的聯(lián)系，在指導老師的幫助下才能使課程設計最終成功。在這次設計中我也學會了很多新的東西，例如 Protel 99 SE 軟件使用、 WORD軟件的一些細節(jié)地方的應用、以及一些常用的文本處理方法。第二步是設計方案并確定。 行程開關(guān)廣泛應用于各類機床、起重機械以及輕工機械的行程控制。其中熔體是主要部分，它既是感測元件又是執(zhí)行元件。 接觸器種類很多，按驅(qū)動力不同分為電磁式、氣動式、和液壓式，以電磁式應用最廣泛。因此它是電力拖動控制系統(tǒng)中最重要的控制電器之一。按輸出形式分為：有觸點和無觸點兩類。其輸入量可以是電流、電壓等電量。按下停止，電機停轉(zhuǎn)。此時電動機每相繞組承受的電壓為額定電壓的 3/1 ，啟動電流為三角形接法時啟動電流的 1/3。如圖 所示：假如接觸器 KM1 閉合時電動機正轉(zhuǎn)，則當接觸器 KM1 斷開，接觸器 KM2閉合時，電動機就會反轉(zhuǎn)。在步進電機中要設法增大起動電流，以提高步進電機轉(zhuǎn)動力矩，即提高其工作頻率。開關(guān)電路產(chǎn)生的控制電壓是以矩形波方式加在繞組上的。 在高頻應用中，要盡量減小 以改善步 進的特性，所以常在開關(guān)回路中采用較大的 Rc，同時也提高回路的電源電壓 U。并且有： Tj 越小，電流達穩(wěn)定時間小，相應電機工作頻率高；反之， Tj 越大，電流達穩(wěn)定時間長，電機工作頻率低。其中 L為步進電機繞組電感； RL為繞組電阻； Rc為晶體管 T的集電極電阻； D是續(xù)流二極管，它為繞組放電提供回路；晶體管 T是大功率開關(guān)管。一般而言反應式電機拍數(shù)越多矩頻特性就越好。在使用中會影響到步進電機頻率特性而又能由用戶確定的因素有：控制拍數(shù)、控制線路的電壓、線路時間常數(shù)等。如果通電頻率過高，超過步進電機的最大步進速度，就會產(chǎn)生失步。而在三拍方式中還有單三拍和雙三拍之分。 步進電機的步距角與工作拍數(shù) 對于一個步進電機，如果它的轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為 Nr ，它的齒距角 z? 為： z? =2Π /Nr ，而步進電機運行 k拍可使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個齒距位置。所以在每走一步后，程序必須延時一段時間。因分辨率提高，且運轉(zhuǎn)平滑，每送一勵磁信號可走 度，故亦廣泛被采用。因其轉(zhuǎn)矩大，振動小，故為目前用最多的勵磁方式，每送一勵磁信號可走 度。消耗電力小，精確度良好，但轉(zhuǎn)矩小，振動較大，每送一勵磁信號可走 度。圖為步進電動機的控制等效電路，適應控制 A、 B、 /A、 /B 的勵磁信號，即可控制步進電動機的轉(zhuǎn)動。 圖 三相反應式步進電機工作原理圖 步進電機的工作原理 步進電機是機電一體化的關(guān)鍵部件之一，被廣泛應用于需要精確定位、同步、行程控制等場合。每一個脈沖信號可使步進電機旋轉(zhuǎn)一個固定的角度，這個角度稱為步距角。 串行通信電路 第 16 頁 RS232C接口電路包括 RS232C接口電平轉(zhuǎn)換部分和 RS232C總線連接部分。由于其與 TTL等數(shù)字電路的邏 輯電平不兼容，因此二者之間的連接必須使用電平轉(zhuǎn)換。如果要實現(xiàn)長距離的傳輸（數(shù)百米），需要使用專門的 長線驅(qū)動器來延長 RS232C的 第 15 頁 通信距離。除此之外， P3口還有第二功能，如表 所示： 表 P3口的第二功能 串行通信模塊 串行通信有很多種，目前較常用的有 RS23 RS422 和 RS485，根據(jù)本設計的實際情況，RS232 串行通信可以滿足要求， 232 電平與 TTL 電平的 轉(zhuǎn)換使用已廣泛使用且效果良好的MAX232 芯片。 (4)I/O口引腳： P0口：雙向 8位三態(tài) I/O口，此口為地址總線（低 8位）及 數(shù)據(jù)總線分時復用口，可驅(qū)動 8個 LS型 TTL負載。 第 14 頁 EA/VPP（ 31引腳）： EA 功能為內(nèi)外程序存儲器選擇控制端，為低電平有效。 PROG為本引腳的第二功能，為低電平有效。在單片機正常工作時，此引腳應為≤ 低電平。若采用外部時鐘振蕩器時，該引腳接收時鐘振蕩器的信號。兩個引腳也可以外接獨立的晶體振蕩器。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。它片內(nèi)含有 8k bytes的可反復檫寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 256 bytes的隨機存儲數(shù)據(jù)存儲（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性技術(shù)生產(chǎn)，與標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和Flash 存儲單元，功能強大 AT89C52單片機適合于許多較為復雜控制應用場合。 第 10 頁 P 101P 112X T A L 24X T A L 15P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0732P 0633P 0534P 0435P 0336P 0237P 0138P 0039P 2728P 2627P 2526P 2425P 2324P 2223P 2122P 2021A L E30P S E N29RD17WR16R S T9EA31R X D10T X D11I N T 012I N T 113T014T115 A T 8 9C 5 1V C C2PFI4MR1G N D3R E S T7W D I6W D O8PFO5R91KR 103. 3KV C CK 65C330 PC430 PY112 M1 2 3 4 5 6 7 8I N P U T12345678D r iv e rU3U4U5U6U7U2U1R 212KR 222KR 232KR 242KR 252KR 262KR 272KR 3120 0R 3220 0R 3320 0R 3420 0R 3520 0R 3620 0R 3720 0P 07P 06P 05P 04P 03P 02P 01V C C 1 2U 1A74 071 2U 2A74 071 2U 3A74 071 2U 4A74 071 2U 5A74 071 2U 6A74 07R 411KR 421KR 431KR 441KR 451KR 461K1 2 3 4 5 6 7 8O U T P U TV C CP 12P 13P 14P 15P 17P 16 圖 單片機控制單元模塊電路 光電耦合電路 電機的那個輸入信號先經(jīng)光電耦合器后送至單片機處理，這是由于步進電機的大功率、高電平會對單片機產(chǎn)生較嚴重的干擾 ，不能直接把單片機產(chǎn)生的控制信號直接連在步進電機 第 11 頁 上，需要進行強弱電隔離。本系統(tǒng)中選用與 MCS51 系列完全兼容的AT89C52 單片機， AT89C52 可構(gòu)成真正的單片機最小應用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，提高系統(tǒng)可靠性，降低系統(tǒng)成本。 下表是在 DIG7～ DIG0 與 SEG7～ SEG0之間 8 8 矩陣的順序編址，既是按鍵編址，也是數(shù)碼管段位、發(fā)光管 LED 陣列以及光柱的編址。 CH452 不支持組合鍵，也就是說，同一時刻，不能有兩個或者更多的鍵被按下；如果多個鍵同時按下，那么按鍵代碼較小的按鍵優(yōu)先。當啟用鍵盤掃描功能后， 4線串行接口中的 DOUT 引腳的功能由串行接口的數(shù)據(jù)輸出變?yōu)殒I盤中斷輸出以及按鍵數(shù)據(jù)輸出。下表為數(shù)據(jù)寄存器中字數(shù)據(jù)的位 4～位 0 進行 BCD 譯碼后，所對應的段 G～段 A 以及數(shù)碼管顯示的 字符。當數(shù)據(jù)位為 1時，對應的數(shù)據(jù)管的段或者發(fā)光管就會點亮；當數(shù)據(jù)位為 0 時，則對應的數(shù)據(jù)管的段或者發(fā)光管就會熄滅。 CH452 支持任意段位尋址，可以用于獨立控制 64 個發(fā)光管 LED 中的任意一個或者數(shù)碼管中的特定段（例如小數(shù)點），段位編址順序與鍵盤編址一致，編址從 00H 到 3FH。 CH452支持掃描極限控制， 并且只為有效數(shù)碼管分配掃描時間。 ? 可選兩種封裝： SOP2 DIP24S，引腳與 CH451 芯片兼容。 ? 2 線串行接口：時鐘速度從 500Hz 到 200KHz，兼容兩線 I2C 總線，節(jié)約引腳。 外部接口 ? 同一芯片，可選高速的 4 線串行接口或者經(jīng)濟的 2 線串行接口。 ? 內(nèi)置按鍵狀態(tài)輸入的下拉電阻，內(nèi)置去抖動電路。 ? 64 級光柱譯碼，通過 64 個 LED 組成的光柱顯示光柱值。 ? BCD 譯碼支持一個自定義 的 BCD 碼，用于顯示一個特殊字符。 CH452 內(nèi)置時鐘振蕩電路，可以動態(tài)驅(qū)動8 位數(shù)碼管或者 64 位 LED，具有 BCD 譯碼、閃爍、移位、段位尋址、光柱譯碼等功 能；同時還可以進行 64鍵的鍵盤掃描； CH452 通過可以級聯(lián)的 4線串行接口或者 2 線串行接口與單片機等交換數(shù)據(jù)；并且可以對單片機提供上電復位信號。如此循環(huán)下去，就可以使兩位分別顯示出將要顯示的字符。在同一時刻，如果各位位選線都處于選通狀態(tài)的話， 8 位 LED 將顯示相同的字符。電機的輸入信號包含報警監(jiān)測，在機床邊緣運用一個接近開關(guān)即可實現(xiàn)此目的。經(jīng)過小組討論，擬設計兩坐標步進電機驅(qū)動運動工作臺控制系統(tǒng)和交流電機啟停的電器控制系統(tǒng)，單元模塊包括：單片機控制電路，鍵盤接口電路，鍵盤電路，顯示電路，輸入電路，控制電路， PC接口電路等。本設計中用到的步進電機是一種將數(shù)字信號直接轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的控制驅(qū)動元件，具有快速起動和停止的特點。 本設計中提到的微機數(shù)控機床是利用單板或單片微機對機床運動軌跡進行數(shù)控及對機床輔助功能動作進行程序控制的一種自動化機械加工設備。 位置信號和按鍵信息通過傳輸線傳送給單片機和鍵盤接口芯片，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理，將按鍵信息串行方式傳送給單片機，單片機通過相應的程序，向控制回路發(fā)送控制信號，進而控制工作臺的動作，實現(xiàn)對硬件設備的控制。 課 程 設 計 說 明 書 課程設計名稱： 機電一體化綜合課程設計 題 目： 機電一體化課程設計 學 生 姓 名： 專 業(yè)： 機電一體化 學 號： 指 導 教 師： 日期： 2022/10/3