【正文】 P PSW RET LP1： JNB ， LP7 MOV A， R6 MOV R0， A MOV A， R0 CJNE A， 00， LP8 MOV R6， 21H MOV A， R6 MOV R0， A MOV A， R0 LP8： MOV R1， 1FF9H MOVX R1， A LP9： LCALL YANS 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 INC R6 POP ACC POP PSW RET LP7： MOV A， R6 MOV R0， A MOV A， R0 CJNE A， 00， LP10 MOV R6， 26H MOV A， R6 MOV R0， A MOV A， R0 LP10： MOV R1， 1FF9H MOVX R1， A LP11： LCALL YANS INC R6 POP ACC POP PSW RET 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 結(jié)論 隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。調(diào)整時(shí)間和電流參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 顯示。這里主要介紹 LED 顯示器，它是由八個(gè)發(fā)光二極管組成的，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或列線（行線）發(fā)亮，控制不同的二極 管導(dǎo)通就能顯示出各種字符，通常用的是七段顯示器，結(jié)構(gòu)如圖 44，與發(fā)光二極管的陽極連在一起的成為共陽極顯示器，與陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)選用的步進(jìn)電機(jī)的容量選擇功率放大器。輸入端與輸出端在電氣上完全隔離。如圖 43所示。由于步進(jìn)電機(jī)需要的驅(qū)動電壓較高（幾十伏），電流也較大（幾安到幾十安），如果將 I/O 口輸出的信號直接與功率放大器相聯(lián)，將會引起強(qiáng)電干擾，輕則影響計(jì)算機(jī)程序的正常運(yùn)行，重則導(dǎo)致計(jì)算機(jī)接口電路的損壞。圖 42 所示為電自動復(fù)位與按鈕復(fù)位的組合，在上電瞬間 RC 電路充電， RESET 引腳出現(xiàn)正脈沖，只要電路充電， RESET 端保持 10ｍｓ以上的高電平，就能使單片機(jī)有效的復(fù)位。在時(shí)鐘電路工作后，只要在 RESET 引腳上出現(xiàn) 10ｍｓ以上的高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位，以后單片機(jī)便從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。采用外部時(shí)鐘方式，可把 1XTAL 直接接地， 2XTAL 接外部時(shí)鐘源。單片機(jī)的時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部方式和外部方式。 CPU 讀地址時(shí)，做 狀態(tài)寄存器，讀出時(shí)是當(dāng)前 I/O 口和定時(shí)器的狀態(tài)，而寫時(shí)則作為命令寄存器寫入命令。 8155 有一個(gè)狀態(tài)寄存器，鎖存 I/O 口和定時(shí)器的當(dāng)前狀態(tài)，使 CPU 查詢用。 接口電路 的 設(shè)計(jì) 8155 的內(nèi)部 RAM 和 I/O 的選擇由引腳 IO/M 控制，當(dāng) IO/M =0時(shí)， CPU 訪問RAM， RAM的低 8位 編制為： 00H～ FFH； IO/M ＝１時(shí)， CPU 訪問 IO 口，其低 8 位編址見教材的真值表， 8155 的工作方式選擇通過對 8155 內(nèi)部命令，寄存器通過設(shè)定控制命令來實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)接口電路包括鍵盤、數(shù)碼顯 示器及步進(jìn)電機(jī)接口電路，輔助電路包括復(fù)位電路及報(bào)警顯示電路。 0A ～ 12A 與 RAM 的 0A ～ 12A 一一對應(yīng)連接，其余地址經(jīng)譯碼產(chǎn)生片選信號。 （ 2） 數(shù)據(jù)總線 01P ～ 07P 分別與存儲器 0D ～ 7D 一一對應(yīng)連接。 （ 1） 地址總線 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 將 0A ～ 12A 與 EPROM 的 0A ～ 12A 一一對應(yīng)連接。在這里只用 EPROM，地址為 0000H1FFFH，擴(kuò)展 RAM 與 I/O 口及外圍設(shè)備實(shí)行統(tǒng)一編址。因此， EPROM 和 RAM 的地址分配較自由，不必考慮是否發(fā)生沖突。 數(shù)據(jù)存儲器 RAM 的選擇 選 RAM是主要考慮因素是 RAM的讀寫速度與 CPU提供的讀寫時(shí)序的匹配要求，還應(yīng)滿足這樣一個(gè)關(guān)系：即 8031 所能提供的讀寫時(shí)間應(yīng)大于 RAM 所需求的讀寫時(shí)間，常用 RAM主要有 6116 和 6264 兩種。根 據(jù) CPU 與 EPROM 的匹配要求，應(yīng)滿足 8031 能提供的讀取時(shí)間大于 EPROM 所需要的讀取時(shí)間。 MCS— 51 單片機(jī)的擴(kuò)展 程序存儲器 EPROM 的 選擇 芯片的型號不同，應(yīng)用參數(shù)也不同，主要有最大讀出速度，工作溫度及容量。 （ 5） 擴(kuò)展芯片 I/O 口擴(kuò)展集成電路中有三種專用 I/O 口擴(kuò)展芯片。 ③ 控制總線 CB 由 3P 口的第二功能狀態(tài)和四根獨(dú)立的控制線 RESET， EA ， ALE， PSEN 組成。 （ 3） 總線結(jié)構(gòu) ① 地址總線 AB 地址總線寬度為 16 位，故其外部存儲器直接熏之范圍達(dá)到 64KB， 16 位地址總線由 0P 口經(jīng)地址鎖存器提供低 8位， 8A ～ 15A 由 2P 直接提供。 ③ 3P 口具有提升電阻的 8位雙向 I/O 口，該口的每一位均可獨(dú)立的定義為第一 I/O 口功能或者第二 I/O 口功能。 ② 控制線： PSEN （中斷取指令控制）， ALE（地址鎖存控制 ） ， EA （中斷存儲器選擇）， RESET（復(fù)位控制） 電源及時(shí)鐘： ccV ， ssV ， 1XATL ， 2XATL 應(yīng)用特性： ① I/O 口線不能都用作用戶 I/O 線，除 8051， 8751 外真正可完全為用戶使用的 I/O 口線，只有 1P 口以及部分作為第一功能使用的 3P 口。 ⑧ 具有 5個(gè)中斷源，配備兩個(gè)優(yōu)先級 ⑨ 具有一個(gè)全雙工串行接口 ⑩ 具有位尋址能力，適用邏輯運(yùn)算 從上述特性可知 :一塊 8031 的功能相當(dāng)于微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 ⑥ 具有四個(gè) I/O 口， 32 根 I/O線。 ④ 具有 21 個(gè)特殊功能寄存器。 ② 片內(nèi)有時(shí)鐘發(fā)生電路（ 6MHz 或 12MHz） ,每執(zhí)行一條指令時(shí)間為 2μ s或者1μ s。工業(yè)控制中應(yīng)用最多的是 8031。并且開發(fā)手段齊全，指令系統(tǒng)功能強(qiáng)，編程靈活性大，硬件資料也很豐富。 MCS— 51 系列單片機(jī)介紹 （ 1） MCS— 51 系列單片機(jī)的基本特征 MCS— 51系列單片機(jī)主要有三種： 8031， 8051 和 8751。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第 四 章 控制系統(tǒng)硬件原理及其控制程序編制 控制器 主控制器及其 選擇 目前在數(shù)控系統(tǒng)中常用的芯片有 8086， 8088， 80286， 80386 以及 8098， 8096等 16 位機(jī)的 CPU，在一般的數(shù)控系統(tǒng)中推薦采用 MCS— 51 系列單片機(jī)作為主控制器。但必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性。 m 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 按此最大靜轉(zhuǎn)矩產(chǎn)步進(jìn)電機(jī)型號表（三相）可查出， 110BC380D 型最大靜轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩為 N cm= N cm= N cm= cm 折算到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩 tM 0 ??? ??? ??? iLFM tt N cm 工進(jìn)時(shí)折算到電機(jī)軸上摩擦力矩 fM ? ? ? ? 000 ??? ???????? ????? i LGFfiLFM Zf N cm2 其中： mJ — 電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 ,初取為 kg cm2 折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量： ?????????? ?????? ?????????????????????? 204243322211 )2( ?LgGJJzzJJzzJJ s ?????????? ?????? ?????????????????? 222 )2 (1 0 0 ? = kg cm2 圓錐 齒輪 4z 的轉(zhuǎn)動慣量 3444 ??? LdJ L=50 mm, ?3d 160 mm 344 ?????J = kg cm2 ?L 20 mm ， ?2d 60 mm 342 ?????J = kg cm2 mmbL 20?? ， mmd 481 ? ????? ? 341 kg 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 （ 7）滾珠絲杠副螺母的選型 考慮 數(shù)控銑床 的結(jié)構(gòu)、精度和以上的計(jì)算，查閱《 THK 精 密滾珠絲杠副》可采用 BNF6312A5型彎 管式 單螺母 滾珠 絲杠副，額定動載荷為 aC = KN。 。f — 導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù) （ 2） 計(jì)算最大負(fù)載 C 絲杠轉(zhuǎn)速 n ???0L1000 vsn 6 ? =10r/min 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 壽命 L L= ???61060 Tn ??? 610 15 00010609 最大動負(fù)載 C ??3 LC mw Ff ? = ??? N （ 3）滾珠絲杠的初 選 初步選擇滾珠絲杠直徑 60? ，螺旋升角 933 ???r ， 導(dǎo)程0L=12 mm （ 4）傳動效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動效率η ?? )tan(tan ??r r = )01933tan( 933tan ???? ?? = （ 5）剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠橫截面積 F F ???????? 22d? ???????? 2260? 2826 mm2 在工作負(fù)載 mF 的作用下引起導(dǎo)程0L的變化量 L? L? ???? FE LFm 0 ??? ? 2826 10 20 .6 4 181。 （ 3）計(jì)算電機(jī)工作頻率 步進(jìn)電機(jī)快速運(yùn)行 4000 m a x ?? ??? pq vf ? Hz 最高 工作頻率 100 ????? p sg vf ? Hz 從電機(jī)表中查出 110BC380D 型步進(jìn)電機(jī)的空載起動頻率為 1400Hz，運(yùn)行頻率為15000Hz。 m，大于所需靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號。 m 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 從上面的計(jì)算可以看出，在 起M 、 快M 、 切M 三種工況下 ，快速空載起動所需力矩最大，此項(xiàng)為初選電機(jī)的依據(jù)，從表中查出， 步進(jìn)電機(jī)為三相六拍時(shí)， ?? 起M? 最大靜轉(zhuǎn)矩 3 .0 1 ??? ?起MM j N m ③ 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 切M 切M tf MMM ??? 0 = + + = m ② 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩 快M 0MMM f ??快 = + = N cm ① 快速空載起動時(shí)所需力矩 起M 起M = 0m ax MMM f ?? = + + = cm 由于絲杠預(yù)緊時(shí)折算到電機(jī)軸的附加力矩 0M ? ? )1(2 20200 0 ????????????? iLFM p N cm2 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 主電機(jī)最大轉(zhuǎn)速0max1000L vn k?? =400 min/r 起動加速時(shí)間 ?at 30 ms 空載起動時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速力矩 maxM 232m a xm a x ???? ????? ???? ?? atnJM N cm2 其中： 1J — 齒輪 1z 的轉(zhuǎn)動慣量 2J — 齒輪 2z 的轉(zhuǎn)動慣量 sJ — 主軸的轉(zhuǎn)動慣量 (2)電動力矩的計(jì)算 傳動系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上 的總等效轉(zhuǎn)動慣量 ?J ?J =J + mJ =+= kg cm2 主軸的轉(zhuǎn)動慣量 34 ?????sJ = kg cm2 齒輪 2z 的轉(zhuǎn)動慣量 3422 ??? LdJ kg 表 32 橫向 傳動齒輪幾何參數(shù) 齒數(shù) 分度圓直徑mzd? 齒頂圓直徑mdda 2?? 齒根圓直徑mdd f ?? 齒寬 中心距 1Z 24 48 52 43 20 54 2Z 30 60 64 55 20 橫向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選擇 (1)轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 齒輪 1z 的轉(zhuǎn)動慣量 3411 ??? LdJ kg 齒輪傳動比計(jì)算 絲杠 傳動比 i ?i ???pb L??360 0 ??? 45 b? — 步進(jìn)電機(jī)的步距角（初選） ?b? 根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)要求 ，齒輪齒數(shù) 取： 302 ?Z ， 241?Z 。 （ 6）穩(wěn)定性校核 無需進(jìn)行穩(wěn)定性校核。m 滾珠絲杠總長度上的變形量 1? 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 ?1?