【正文】 Study on Height Speed Feed Drive System for Machine ToolA Study on PositionServo Control System最后根據(jù)所加工的工件形狀針對刀具及工作平臺設計了相應的工作程序。在設計微機控制系統(tǒng)時，在選取主控制器及存儲器時通過對本系統(tǒng)的考慮，在從性能價格比上選取了合適的硬件結構，在電路設計方面以達到簡潔明了實用為目的，做出了設計。在傳動方面為適應其加工范圍、工藝要求、加工精度及自動化要求等方面，對主軸進行了設計使其具有較高的熱穩(wěn)定性，并能保證配合精度，并且還對X、Y、Z軸及其它相關零件進行了計算。圖為光電耦合器與步進電機的接口電路。由于步進電機需要的驅(qū)動電壓較高（幾十伏），電流也較大，如果將輸出信號直接與功率放大器相聯(lián)，將會引起強電器干擾，輕則影響計算機程序的正常進行，重則導致計算機和接口電路的損壞。而在本系統(tǒng)中使用的是軟件脈沖分配，通過編程來達到脈沖分配的目的，從而控制步進電機的各項繞組。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脈沖指令按一定的分配方式和順序輸送給步進電機的各項繞組，實現(xiàn)電機的正或反轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)即采用8155的PA口作為步進電機的控制端口。如前所述，8031系列單片機含有4個并行輸入/輸出口，其中P1口可以提供給用戶使用，作為步進電機及其它控制對象的接口。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)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)濟性數(shù)控機床最主要的一種伺服驅(qū)動元件。VCC：＋5V電源8155集成芯片引腳圖4 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。TIMERIN：8155內(nèi)部定時/計數(shù)器信號輸入端。PB0～PB7：8位通用I/O口，功能同A口。因此，P0口輸出的低8位地址信號不需外接鎖存器。當IO/＝0時，則選擇8155的片內(nèi)RAM，AD0～AD7上地址為8155中RAM單元的地址（00H～FFH）；當IO/＝1時，選擇 8155的I/O口，定時/計數(shù)器，命令/狀態(tài)寄存器ALE：地址鎖存信號。：片選信號線，低電平有效。：讀選通信號，低電平有效。與單片機的低8位地址/數(shù)據(jù)總線（P0口）相連。復位后，3個端口均為輸入方式。為了簡化電路，鍵盤的列線及LED顯示器的段碼共用一個口，即8155的PB口，鍵盤的行線由8155的PA口提供，LED的字位控制則由PC口經(jīng)74154后提供。通常，數(shù)控系統(tǒng)都采用行列式鍵盤，按鍵設置在行列的交點上。8155的地址與8031統(tǒng)一編址。8155與8031的聯(lián)接可歸結為三總線的連接。通用可編程接口芯片8155具有2k位的靜態(tài)RAM、2個8位和一個6位的可編程并行I/O口、一個14位的計數(shù)器。引出端符號：D0～D7：數(shù)據(jù)輸入端；OE：三態(tài)允許控制端（低電平有效）；LE：鎖存允許端；Q0Q：輸出端；鎖存器74LS373外部管腿3 I/O口電路的擴展 （1） 并行口的擴展8031單片機共有四個8位并行I/O口，但可供用戶使用的只有P1口及部分P3口線。當LE 為低電平時，O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當OE 為高電平時，O0~O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。373 的輸出端D0~D7 可直接與總線相連。6264低8位地址線通過地址鎖存器74LS373與8031 P0口相接，～，8位數(shù)據(jù)線直接接至8031 P0口，讀寫控制引腳OE、WE與8031的讀寫控制引腳RD、WR直接相聯(lián)，片選端CE1通過譯碼電路與8031相聯(lián)。單片機應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器擴展電路一般采用6116和6264靜態(tài)RAM數(shù)據(jù)存儲器，其選用的規(guī)則與EPROM程序存儲器的要求相同。由于8031只能選通外部程序存儲器，因而其EA引腳接地。當?shù)刂锋i存允許信號ALE為高電平，則P0口輸出地址有效。2764與8031主要是三總線的聯(lián)接。在滿足容量要求是應盡量選擇大容量芯片、以減少芯片數(shù)量，是系統(tǒng)簡化。在選擇芯片時，要考慮CPU與EPROM時序的匹配，即8031所能讀取的時間必須大于EPROM所要求的讀取時間。4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復用。MCS51單片機的硬件結構，如圖數(shù)據(jù)存儲器 RAM 微處理器（運算部件）控制部件 ROM/EPROMP2口P0口程序存儲器 特殊功能寄存器SFR中斷系統(tǒng)定時/計數(shù)器串行口P3口P1口圖221 MCS51單片機內(nèi)結構8031單片機包含中央處理器、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線。 （6） P1口、P2口、P3口、P0口：為四個并行8位I/O口。 （4） 定時器/計數(shù)器：2個16位的定時器/計數(shù)器，具有四種工作方式。片外最多可外擴至64K字節(jié)。下面對各功能部件作進一步的說明： （1） 數(shù)據(jù)存儲器（RAM）：片內(nèi)為256個字節(jié)，片外最多可擴至64K字節(jié)。 微機控制系統(tǒng)設備介紹 1 主控制器CPU的選擇目前在數(shù)控系統(tǒng)中常用的芯片由80880880288038以及8098096等16位機的CPU，也有8080、Z80和8058038751等8位機的CPU。采用微機數(shù)控，使數(shù)控機床電氣部分成本大為下降，對功能較齊全的數(shù)控機床價格幅度下降更大。采用大規(guī)模集成電路時控制框尺寸大為縮小，采用可編程接口又可將M、S、T等順序控制部分邏輯電路與數(shù)控裝置結合一起，使結構更為緊湊。由于系統(tǒng)的硬件是通用、標準化的，對于不同機床的控制要求只需更換可編程只讀存儲器中的系統(tǒng)程序就可實現(xiàn)。由于采用大規(guī)模集成電路、軟件連接以及自診斷功能，所以大大提高了無故障運行時間，即使有極少的故障也能及時發(fā)現(xiàn)和排除。診斷程序可以在運行中及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，并指示故障類型。③ 速度控制程序 它根據(jù)給定的速度代碼或每分毫米數(shù)控制插補運算的頻率，以保證預定速度進給。(2) 微機數(shù)控系統(tǒng)軟件軟件是指為實現(xiàn)微機控制系統(tǒng)各項功能編制的專用程序，它一般由以下幾部分組成：① 輸入數(shù)據(jù)處理程序 它接受輸入的零件加工程序，用標準代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)整理成便于解釋執(zhí)行的格式后存放。② 存儲器，包括只讀可編程存儲器和隨機讀寫數(shù)據(jù)存儲器。數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路概括起來由以下部分組成。(1) 微機控制系統(tǒng)基本硬件組成硬件是組成系統(tǒng)的基礎，有了硬件軟件才能有效地運行。螺母裝卸時應注意下列幾點： a ～； b 輔助套在使用中必須靠緊絲杠螺紋軸肩； c 裝卸時，不可使過大力以免螺母損壞； d 裝入安裝孔時要避免撞擊和偏心。 ② 滾珠絲杠副安裝到機床時，請不要把螺母從絲杠軸上卸下來。 c 同樣安裝支撐軸承時，盡量靠近螺母安裝部位。因此，滾珠絲杠