【正文】 4 8279 1）、 8279 內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 數(shù)據(jù)緩沖器及 I/O 控制邏輯 數(shù)據(jù)緩沖器是一個(gè)雙向緩沖器，它連接內(nèi)部總線 和外部總線，用于傳送CPU 和 8279 之間的命令，數(shù)據(jù)和狀態(tài)。由于兩種控制字都有特征位，因此寫(xiě)入順序可以任意。分別是工作方式控制字和 C 口德按位置 /復(fù)位控制字。 工作方式 8255 有三種工作方式：即基本輸入 /輸出方式 方式 0、選通輸入 /輸出方式 方式 雙向輸入 /輸出工作方式 方式 2（只有 A 口可以選擇這種工作方式）。同時(shí) 8255 芯片內(nèi)有 A、 B、 C 三個(gè) I/O 端口，各須占用一個(gè)端口地址。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 19 圖 43 8031 連 8255 8255 端口的尋址 一塊 8255 芯片內(nèi)， AB 兩組控制電路各有一個(gè)控制寄存器，由 CPU輸入的控制字來(lái)決定三個(gè) I/O 端口的工作方式。 Vcc+5V 電源。 RESET 復(fù)位信號(hào)線，高電平有效。 WR 寫(xiě)入信號(hào)線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的寫(xiě)入。 CS 片選信號(hào)線，低電平有效。 D7D0 三態(tài)雙向數(shù)據(jù)線，與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線連接，用來(lái)傳送數(shù)據(jù)信息。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 18 圖 42 8255 引腳圖 數(shù)據(jù)總線緩沖器 它是一個(gè)三態(tài)雙向緩沖器，用于和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中線直接相連，以實(shí)現(xiàn)CPU 和 8255 之間信息的傳送，如圖 43 所示。也可根據(jù)控制字的要求對(duì) C 口按位清 0 或置 1。 工作方式控制電路 A、 B 兩組控制電路把三個(gè)端口分別分成 A、 B 兩組， A 組控制 A 口各位和 C 口高四位， B 組控制 B 口各位和 C 口低四位。 B 口：具有一個(gè) 8位數(shù)據(jù)輸出鎖存 /緩存器和一個(gè) 8 位輸入或輸出寄存器，但不能雙向輸入 /輸出。 XTAL1:振蕩器的反相放大器輸入，使用外部震蕩器時(shí)必須接地； XTAL2:振蕩器的反響放大器輸出，使用外部振蕩器時(shí)，接受外圍震蕩信號(hào)； 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 17 8255A 可編程并行 I/O口擴(kuò)展芯片 8255A可編程并行 I/O口擴(kuò)展芯片可以直接與 MCS 系列單片機(jī)系統(tǒng)總線連接，它具有三個(gè) 8 位的并行 I/O 口，具有三種工作方式，通過(guò)編程能夠方便地采用無(wú)條件傳送、查詢傳送、中斷傳送方式完成 CPU 與外圍設(shè)備之間的信息交換。 Vpp：當(dāng) EA 為高電平且 PC 值小于 0FFFH 時(shí) CPU 執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的程序。 在進(jìn)行第二功能操作前，對(duì)第二功能的輸出鎖存器必須由程序置 1。 輸入 /輸出（ I/O）口線 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 16 圖 41 8031 8031 單片機(jī)有 P0、 P P P4 四個(gè)端口，每個(gè)端口 8 根 I/O 線。各引腳功能簡(jiǎn)要介紹如下： 源引腳 Vss：電源接地端。 8279 作為系統(tǒng)出入輸出口擴(kuò)展，分別接鍵盤(pán)的出入、輸出顯示， 8255 接步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配器，分別并行控制 X 和 Z 軸的步進(jìn)電機(jī)。再選用一片6264RAM 用于存放需要隨機(jī)修改的零件程序、工作參數(shù)。 本系統(tǒng)選用 8031CPU 作為數(shù)控系統(tǒng)的中央處理機(jī)。刀架改成由微機(jī)控制的經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。車床的縱向（ Z 軸）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。本設(shè)計(jì)以 8031為核心，增加儲(chǔ)存器擴(kuò)展電路，接口和面板操作開(kāi)關(guān)組成的控制系統(tǒng)。制造和維修方便，完全能滿足經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的改造需要。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 15 在我國(guó)，普通機(jī)床數(shù)控改造方面應(yīng)用較普遍的事 MCS51 系列單 片機(jī)。有了硬件，軟件才能有效的運(yùn)行。 4 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 微機(jī)控制系統(tǒng)硬件的選擇 任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。39。 1. 5 2. 25 . 3. 37 5 .T KT N m N m??? ? ? ? 若選用上述預(yù)選的電動(dòng)機(jī) 110BYG450，其最大 靜轉(zhuǎn)矩 maxjT ＝ 。39。 / 1. 57 5 / 0. 7 . 2. 25 .T T N m N m???? ? ? 在車削時(shí)，由于材料的不均勻等因素的影想，會(huì)引起負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大，為避免計(jì)算上的誤差以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大引起步進(jìn)電動(dòng)機(jī)丟步而引起加工誤差，可以適當(dāng)考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)一般可在 － 2 之間選取。由書(shū)上《機(jī)電一體化》公式得 mepT ＝ 1 ( ) 02 mvFF n? ? ?? 溜縱 摩＝ 12( 2 2 0 0 1 6 0 ) 02 3 . 1 4 4 0 0 0? ? ? ?? ＝ （ 4） 啟動(dòng)慣性阻轉(zhuǎn)矩（ T慣 ）得計(jì)算。由于絲杠承受軸向載荷，又由于采取了一定的預(yù)緊措施，故滾珠絲杠會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力矩，但由于滾珠絲杠的傳動(dòng)效率很高，其摩擦阻力矩相對(duì)與 其它負(fù)載轉(zhuǎn)矩小得多，故一般不用考慮。 根據(jù)書(shū)上《機(jī)電一體化》公式可知 222 111 ( ) ( )4 mn jk ie p i iijkknvJ m jnn????? ?? 式中： iv 采用最不利于機(jī)床啟動(dòng)時(shí)的速度，這里選用快速進(jìn)給速度 v溜 ＝ 4m/min；kn ＝ mn （電動(dòng)機(jī)）＝ v溜 ? /（ 3600 ? ）＝ 4000r/min； im ＝ 100kg； 1zn ＝ mn ； 2zn＝ 1zn /i＝ 1000 r/min。 故可取 1z ＝ 2z ＝ 80； m＝ （模數(shù)）， a＝ 200 ； 1d ＝ m1z ＝ 30mm， 2d＝ m2z ＝ 120mm， 1ad ＝ 1d ＋ 2ah ＝ 33， 2ad ＝ 2d ＋ 2ah ＝ 123 則齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為（齒輪為 45號(hào)鋼，并將齒輪近似看成圓柱體） 1ZJ = 21adb 410? ＝ 4 4 2 10 .kg cm?? ? ? ? ＝ 4210 .kgm? 2ZJ ＝ 22adb 410? = 4 4 2 10 .kg cm?? ? ? ? = 4210 .kgm? 滾珠絲杠選用型號(hào)為 FFZD40053P3/1410 1290 的絲杠 其長(zhǎng)度為 1410mm，直徑為 40mm，則絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量近似為 sJ ＝ 4 4 4 10 .kg cm?? ? ? ? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 13 = 4210 .kgm? 設(shè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 mJ ＝ 4210 .kgm? （當(dāng)有效到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一個(gè)數(shù) 量級(jí)時(shí)， mJ 值可以忽略，但當(dāng)?shù)刃У诫妱?dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量較小時(shí)，就不能輕易地忽略它。根據(jù)理論力學(xué)公式計(jì)算進(jìn)給系統(tǒng)中各回轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量。 縱向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)計(jì)算 已確定縱向脈沖當(dāng)量δ P=,滾動(dòng)絲杠導(dǎo)程 L0=5mm,初 選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角 ,可計(jì)算也傳動(dòng)比 i： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 12 i=0360Lbp?? =360 5= 可選定齒輪數(shù) i=21ZZ =2524 故齒輪齒數(shù)為： Z1=24， Z2=25，或 Z1=48， Z2=50 因進(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪受力不大，模數(shù) m 取 2，有關(guān)參數(shù)請(qǐng)參照表 32。 o 裝卸時(shí)，不可使過(guò)大力以免螺母損壞。如必須卸下來(lái)時(shí)，要使用輔助套，否則 裝卸時(shí)滾珠有可能脫落。 o 安裝螺母時(shí)，盡量靠近支撐軸承； o 同樣安裝支撐軸承時(shí)，盡量靠近螺母安裝部位。徑向力、彎矩會(huì)使?jié)L珠絲杠副產(chǎn)生附加表面接觸應(yīng)力等不良負(fù)荷，從而可能造成絲杠的永久性損壞。防逆?zhèn)鲃?dòng)方法可用蝸輪蝸桿傳動(dòng)、 液壓式電器制動(dòng)器及超越離合器等。 (3)使用 滾珠絲杠副在使用時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)： 1. 滾珠螺母應(yīng)在有效行程內(nèi)運(yùn)動(dòng)，必要時(shí)要在行程兩端配置限位，以避免螺母越程脫離絲杠軸而使?jié)L珠脫落。因此，考慮有 污物異物（切削碎削）進(jìn)入時(shí)，必須采用防塵裝置（折皺保護(hù)罩、絲杠護(hù)套等），將絲杠軸完全保護(hù)起來(lái)。請(qǐng)注意使用。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 10 Vs－最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的（ 1/2~1/3） 。因而其數(shù)值的大小與導(dǎo)軌的型號(hào)有關(guān)。yF =2680 =1072N； 39。xF ： 39。 按照 39。yF ，吃刀抗力 39。ZF 可取縱切的 ； 39。 切削力的計(jì)算 在設(shè)計(jì)機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)時(shí)，計(jì)算傳動(dòng)和導(dǎo)向元件，選用伺服電動(dòng)機(jī)等都需要用到切削力。脈沖當(dāng)量是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。為保持切削螺紋的功能，必須安裝主軸脈沖發(fā)生器，為此采用主軸靠同步齒行帶使脈沖發(fā)生器同步旋轉(zhuǎn)，發(fā)出兩路信號(hào)：每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)和一 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 8 個(gè)同步信號(hào)，經(jīng)隔離電路以及 I/O 接口送給微機(jī)。車床的縱向（ Z 軸）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。本設(shè)計(jì)以 8031為核心，增加儲(chǔ)存器擴(kuò)展電路，接口和面板操作開(kāi)關(guān)組成的控制系統(tǒng)。制造和維修方便，完全能滿足經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的改造需要。 在我國(guó)，普通機(jī)床數(shù)控改造方面應(yīng)用較普遍的事 MCS51 系列單片機(jī)。有了硬件，軟件才能有效的運(yùn)行。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。因?yàn)殚_(kāi)環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價(jià)格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。 圖 21 所示。 數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定 數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。利用微機(jī)對(duì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，縱向（ Z 向）脈沖當(dāng)量為 、脈沖驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠。 5)、說(shuō)明書(shū)應(yīng)簡(jiǎn)明扼要、計(jì)算準(zhǔn)確、條理清楚、圖文并茂。 3)、所編寫(xiě)的零件加工程序應(yīng)符合 ISO 標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。 課程設(shè)計(jì)的要求 1)、 CNC