word版可編輯-機電一體化系統(tǒng)綜合課程設計說明書精心整理doc-在線瀏覽
2024-08-25 22:35本頁面
【正文】 所做的功與負載力做功有如下關系式中： ——電機轉(zhuǎn)角； ——移動部件的相應位移； ——機械傳動效率。考慮到重力影響，Y向電機負載較大，因此取，所以若不考慮啟動時運動部件慣性的影響，則啟動力矩，則 對于工作方式為三相六拍的三相步進電機 ⑶、步進電機的最高工作頻率查表選用兩個45BF005Ⅱ型步進電機。表22 步進電機參數(shù)型 號主要技術數(shù)據(jù)外形尺寸重量步距角最 大靜轉(zhuǎn)距最高空載啟動頻率()相數(shù)電壓電流外徑長度軸徑45BF005Ⅱ1．53000327455841確定齒輪傳動比因步進電機步距角，滾珠絲杠螺距 ，要實現(xiàn)脈沖當量，在傳動系統(tǒng)中應加一對齒輪降速傳動。、確定齒輪模數(shù)及有關尺寸因傳遞的扭距較小，取模數(shù)，齒輪有關尺寸見表33。對材料為鋼的圓柱零件轉(zhuǎn)動慣量可按下式估算式中：D——圓柱零件直徑（cm）；L——零件長度（cm）。三、控制系統(tǒng)硬件設計XY數(shù)控工作臺控制系統(tǒng)硬件主要包括CPU、傳動驅(qū)動、傳感器、人機交互界面。 CPU板 CPU的選擇隨著微電子技術水平的不斷提高，單片微型計算機有了飛躍的發(fā)展。在一些復雜的系統(tǒng)中就不得不考慮使用16位單片機，MCS96系列單片機廣泛應用于伺服系統(tǒng)，變頻調(diào)速等各類要求實時處理的控制系統(tǒng)，它具有較強的運算和擴展能力。從要設計的系統(tǒng)來看，選用較老的8051單片機需要拓展程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，無疑提高了設計價格，而選用高性能的16位MCS96又顯得過于浪費。ATMEL公司的AT89系列單片機內(nèi)含F(xiàn)lash存儲器，在程序開發(fā)過程中可以十分容易的進行程序修改，同時掉電也不影響信息的保存；它和80C51插座兼容，并且采用靜態(tài)時鐘方式可以節(jié)省電能。AT89S51的性能參數(shù)為：Flash存儲器容量為4KB、16位定時器2個、中斷源6個（看門狗中斷、接收發(fā)送中斷、外部中斷0、外部中斷定時器0和定時器1中斷）、RAM為128B、14位的計數(shù)器WDT、I/O口共有32個。示意圖如下所示：（行程開關）前向通道傳動驅(qū)動（電磁鐵）（步進電機）人機界面?zhèn)鞲衅鰽T89S51（鍵盤、LED）后向通道 圖31 CPU外部接口示意圖AT89S51要完成的任務：（1）將行程開關的狀態(tài)讀入CPU，通過中斷進行處理，它的優(yōu)先級別最高。（3）接受鍵盤中斷指令，并響應指令，將當前行程開關狀態(tài)和鍵盤狀態(tài)反應到LED上，實現(xiàn)人機交互作用。考慮到電路的簡便性和可實現(xiàn)性，實際中采用內(nèi)部自帶鎖存器的8155，所以AT89S51的I/O口線分配如下：（1）、B、C線圈通電，形成AABBBCCCAA三相六拍正轉(zhuǎn)模式和AACCCBBBAA的反轉(zhuǎn)模式。（3），它讀入行程開關的狀態(tài)并觸發(fā)中斷；INT1讀入點動、復位、圓弧插補開關的狀態(tài)而觸發(fā)中斷。（5）、PB、PC口的地址。PA口低四位反映觸發(fā)中斷1的4個行程開關的狀態(tài)。 驅(qū)動系統(tǒng)傳動驅(qū)動部分包括步進電機的驅(qū)動和電磁鐵的驅(qū)動，步進電機須滿足快速急停、定位和退刀時能快速運行、工作時能帶動工作臺并克服外力（如切削力、摩擦力）并以指令的速度運行。 步進電機驅(qū)動電路和工作原理步進電機的速度控制比較容易實現(xiàn)，而且不需要反饋電路。步進電機驅(qū)動電路中采用了光電偶合器，它具有較強的抗干擾性，而且具有保護CPU的作用，當功放電路出現(xiàn)故障時，不會將大的電壓加在CPU上使其燒壞。電路中與繞組并聯(lián)的二極管D起到續(xù)流作用，即在功放管截止是，使儲存在繞組中的能量通過二極管形成續(xù)流回路泄放，從而保護功放管。由于步進電機采用的是三相六拍的工作方式（三個線圈A、B、C），其正轉(zhuǎn)的通電順序為：AABBBCCCAA，其反轉(zhuǎn)的通電順序為：AACCCBBBAA。其光電偶合部分采用的是達林頓管，因為驅(qū)動電磁鐵的電流比較大。此系統(tǒng)中用到的電源電壓為27V、12V、5V，為了便于管理和電源容量需求，就采用了標準的27V電源作為基準，通過芯片進行電壓轉(zhuǎn)換得到所需的12V和5V電壓。此外，在具體應用的過程中，LM7805必須加上散熱片。因此，必須在X、Y軸的方向各加上兩個行程開關。所以這4個行程開關就充當了傳感器。此系統(tǒng)中共有9個LED，LED1燈亮表示X軸負方向禁止通行，LED2燈亮表示X軸正方向禁止通行，LED3燈亮表示Y軸負方向禁止通行，LED4燈亮表示Y軸正方向禁止通行，LED5燈亮表示手動使工作臺向X軸負方向通行，LED6燈亮表示手動使工作臺向X軸正方向通行，LED7燈亮表示手動使工作臺向Y軸負方向通行，LED8燈亮表示手動使工作臺向Y軸正方向通行，LED9亮表示系統(tǒng)通電運行。圖38 人機界面圖 本章小節(jié)本章著重介紹了數(shù)控工作臺控制系統(tǒng)的硬件設計。四、控制系統(tǒng)軟件設計 總體方案對于AT89S51的程序設計，由于所需實現(xiàn)的功能較簡單，采用匯編的形式。該編譯器是51系列單片機程序設計的常用工具，既可用匯編，也支持C語言編譯。 主流程圖上電復位=0，吸合電磁鐵，繪筆抬起外部中斷，8155初始化開外部中斷，開總中斷等待中斷CTL EQU 3FF8HPA EQU 3FF9HPB EQU 3F
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