畢業(yè)設計（論文）C616普通車床進行數(shù)控改造（含全套CAD圖紙）

1、目 錄1. 緒論11.1數(shù)控車床的發(fā)展歷史11.2數(shù)控車床改造的目的21.3數(shù)控車床改造的意義21.4數(shù)控車床改造的內(nèi)容22. 機械部分的設計32.1縱向進給系統(tǒng)的設計與計算32.1.1縱向進給系統(tǒng)的設計32.1.2滾珠絲杠計算與選擇32.2橫向進給系統(tǒng)的設計與計算122.2.1橫向進給系統(tǒng)的設計122.2.2滾珠絲杠的計算與選擇122.3機床導軌改造193.電氣部分的設計203.1硬件基本組成203.2控制系統(tǒng)的設計203.3軟件系統(tǒng)的設計24總結28參考文獻29全套cad圖紙，聯(lián)系153893706緒論 隨著社會生產(chǎn)和科學技術的迅速發(fā)展，機械產(chǎn)品日趨精密復雜，且需頻繁改型，普通機床已不能適

2、應這些要求，數(shù)控機床應運而生。數(shù)控機床作為機電一體化的典型產(chǎn)品，在機械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機械制造中結構復雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度地提高生產(chǎn)效率。這種新型機床具有適應性強、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。它綜合應用了電子計算機、自動控制、伺服驅動、精密測量和新型機械結構等多方面的技術成果，是今后機床控制的發(fā)展方向。 數(shù)控技術，簡稱數(shù)控(numerical control)。它是利用數(shù)字化的信息對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。用數(shù)控技術實施加工控制的機床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控機床。數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)

3、控裝置、可編程序控制器、主軸驅動及進給裝置等部分。要實現(xiàn)對機床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對運動以及用工藝信息來描述機床加工必須具備的一些工藝參數(shù)，如：進給速度、主軸轉速、主軸正反轉、換刀、冷卻液的開關等。這些信息按一定的格式形成加工程序，通過數(shù)控系統(tǒng)的譯碼，從而使機床準確地動作和加工出優(yōu)質(zhì)的零件。1.1數(shù)控車床的發(fā)展歷史 數(shù)控機床最早是從美國開始研制的。1948年，美國帕森斯公司在研制加工直升機槳葉輪廓用檢查樣板的加工機床任務時，提出了研制數(shù)控機床的初始設想。1949年，帕森斯公司與麻省理工學院伺服機構實驗室合作，開始從事數(shù)控機床的研制工作。并于1952年試制成功世界上第一臺數(shù)

4、控機床實驗性樣機隨著電子技術、計算機技術、自動控制和精密測量等相關技術的發(fā)展，數(shù)控機床也在迅速地發(fā)展和不斷地更新?lián)Q代，先后經(jīng)歷了五個發(fā)展階段。 第一代數(shù)控：1952-1959年采用電子管元件構成的專用數(shù)控裝置。 第二代數(shù)控：從1959年開始采用晶體管電路的nc系統(tǒng)。 第三代數(shù)控：從1965年開始采用小、中規(guī)模集成電路的nc系統(tǒng)。 第四代數(shù)控：從1970年開始采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計算機控制的系統(tǒng)。 第五代數(shù)控：從1974年開始采用微型電子計算機控制的系統(tǒng)。 目前，第五代微機數(shù)控系統(tǒng)基本上取代了以往的普通數(shù)控系統(tǒng)，形成了現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)。它采用微型處理器及大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，具有很強

5、的程序存儲能力和控制功能。隨著集成電路規(guī)模的日益擴大，光纜通信技術應用于數(shù)控裝置中，使其體積日益縮小，價格逐年下降，可靠性顯著提高，功能也更加完善。近年來，微電子和計算機技術的日益成熟，它的成果正在不斷滲透到機械制造的各個領域中，先后出現(xiàn)了計算機直接數(shù)控系統(tǒng)，柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)。所有這些高級的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)均是以數(shù)控機床為基礎，它們代表著數(shù)控機床今后的發(fā)展趨勢。 1.2數(shù)控車床改造的目的 我國是擁有300多萬臺機床的國家。而這些機床又大多是多年累積生產(chǎn)的通用機床，不論資金和我國機床制造廠的能力都是辦不到的。因此，盡快將我國現(xiàn)有一部分普通機床實現(xiàn)自動化和精密化改裝，是我國現(xiàn)有設備技

6、術改造迫切要求解決的課題。1.3數(shù)控車床改造的意義 數(shù)控機床改造在國外已發(fā)展成一個新興的工業(yè)部門，早在60年代已經(jīng)開始迅速發(fā)展，其發(fā)展的原因是多方面的，主要有技術、經(jīng)濟、市場和生產(chǎn)上的原因。用數(shù)控技術改造機床，正是適應了這一要求。它是建立在微電子現(xiàn)代技術與傳統(tǒng)技術相結合的基礎上。在機床改造中引入微機的應用，而且所投入的改造費用低，我國提出從大力推廣經(jīng)濟型數(shù)控這一中間技術的基礎上，再逐步推廣全功能數(shù)控這條道路，適合我國的經(jīng)濟水平、教育水平和生產(chǎn)水平，已成為我國設備技術改造主要方向之一。同時，它還可以作為全功能數(shù)控機床應用的準備階段，為今后使用全功能數(shù)控機床，培養(yǎng)人才，積累維護、使用經(jīng)驗，而且也是

7、實現(xiàn)我國傳統(tǒng)的機械制造技術朝機電一體化的方向過渡的主要內(nèi)容之一。1.4數(shù)控車床改造的內(nèi)容微機數(shù)控系統(tǒng)總體設計方案的擬定:數(shù)控技術是先進制造技術的核心，是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、網(wǎng)絡化、柔性化、集成化的基礎。數(shù)控裝備的整體水平標志著一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平和綜合國力的強弱。機床數(shù)控系統(tǒng)總體方案的擬定應包括以下內(nèi)容：系統(tǒng)運動方式的確定，伺服系統(tǒng)的選擇、執(zhí)行機構的結構及傳動方式的確定，計算機系統(tǒng)的選擇等內(nèi)容。一般應根據(jù)設計任務和要求提出數(shù)個總體方案，進行綜合分析、比較和論證，最后確定一個可行的總體方案。本設計任務是對c616普通車床進行數(shù)控改造。主要有兩個方面的設計：機械部分的改造、控制部分的設計。機械部分

8、的設計是對縱向、橫向進給系統(tǒng)進行開環(huán)控制。主電機的作用僅僅是帶動工件旋轉，而刀架的進給運動則是由步進電機直接帶動車床的縱向和橫向的滾珠絲杠來實現(xiàn)?？刂撇糠值脑O計主要是對單片機控制步進電機的設計，實現(xiàn)加工自動化，驅動元件采用步進電機，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，1. 機械部分的設計2.1縱向進給系統(tǒng)的設計與計算2.1.1縱向進給系統(tǒng)的設計縱向進給系統(tǒng)機械部分的計算內(nèi)容主要包括：脈沖當量計算、切削力的計算、滾珠絲杠螺母副的設計與計算、齒輪傳動的計算、步進電機的設計與計算等等。2.1.2滾珠絲杠計算與選擇主要技術參數(shù)：1、最大加工直徑：2、時間常數(shù)： 3、步長： 4、 快進速度：5、 定位精度：（1）切

9、削力的計算由機床設計手冊可知，切削功率 （2-1）式中 電機功率，查機床說明書，； 主傳動系統(tǒng)總效率，一般為 ?。?進給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為 。 則： 又因為 （2-2）（2-3）所以 式中 v切削線速度，取 主切削力 由金屬切削原理可知，主切削力 c（2-4）查表得： 由表可知表2.1 切削用量選用表222888(mm)0.20.30.40.20.30.4（n）112515241891168722872837當 時，切削深度 ，走刀量 ，以此參數(shù)做為下面計算的依據(jù)。 從機床設計手冊中可知，在一般外圓車削時： （2-5）（2-6）?。?(2)滾珠絲杠設計計算 在設計滾珠絲杠時，首先確定其名義直徑

10、，螺距。滾珠直徑等，確定上述參數(shù)一般是放在防止疲勞點蝕的基礎上，對軌道上的點而言，其應力狀態(tài)是交變的接觸力，因此設計時必須保證它在一定軸向負載的作用下，這種名義直徑和螺距的滾珠絲杠回轉一百萬轉后，不產(chǎn)生點蝕現(xiàn)象，這個負載稱為滾珠絲杠最大動載荷。 車床縱向導軌的牽引力計算：（2-7）式中 、 ：切削分力 ：顛覆力矩影響的實驗系數(shù)：導軌上的摩擦系數(shù) ：移動部件重量由于此設計采用的是貼膜導軌，所以 取為因此：（3） 最大動載荷的計算： 由機電設計手冊查得，最大動載荷由此公式計算：（2-8）式中：工作壽命，為滾珠絲杠的轉速，初步計算導程。為工作臺的快進速度，為絲杠最大轉速。取經(jīng)計算得 t為使用壽命時間

11、，查表得因此l=60416.715000/10=360為運轉系數(shù)，查得為硬度系數(shù)，查得所以最大靜載荷的計算（2-9）為靜態(tài)安全系數(shù)， 取 所以（4） 滾珠絲杠的選型 根據(jù)最大動負載的值，可選擇滾珠絲杠的型號。例如，滾珠絲杠參照漢江機床廠的產(chǎn)品樣本選取系列，滾珠絲杠直徑為,型號為，其額定動載荷是，所以強度足夠用。（5） 傳動效率的計算（2-10）式中：為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)，取所以：（6） 剛度驗算 滾珠絲杠螺母副的軸向剛度會影響進給系統(tǒng)的定位精度和運動平穩(wěn)性，由于軸向剛度不足引起的軸向變形量一般不應大于機床定位精度的一半，滾珠絲杠在工作負載和轉矩的共同作用下引起每個導程的變形量為：（

12、2-11）式中：為絲杠截面積（2-12）導程：螺旋角：滾珠直徑：公稱直徑：滾道半徑：偏心率：絲杠內(nèi)徑：由以上條件求得為絲杠的極慣性矩為絲杠切變模量 為轉矩 有上述計算結果得：（2-13）所以絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為：絲杠允許的誤差為，所以剛度足夠。（7） 穩(wěn)定性的驗算絲杠不發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷（2-14）為長度系數(shù)，=2/3。所以安全系數(shù)查表得 ,所以絲杠是穩(wěn)定的，經(jīng)驗算，性能符合要求，可以使用。（8)步進電機的計算步進電機的選擇的基本原則合理選用步進電機是比較復雜的問題，需要根據(jù)電機在整個系統(tǒng)中的實際工作情況，經(jīng)過分析后才能正確選擇?，F(xiàn)僅就選用步進電機最基本的原

13、則介紹如下： 當步進電機在負載力矩的作用下，轉過一個步距角時，所做的功為： （2-15）工作臺克服負載f，位移所做的功為：（2-16）根據(jù)能量守恒原理，其中味電機的傳動效率。所以：啟動轉矩為： ，安全系數(shù)為0.4所以電機選擇三相六拍工作方式，查表得 所以步進電機運行頻率根據(jù)以上條件，選用反應式步進電機110bf003傳動比模數(shù) 齒寬 工作臺的質(zhì)量折算到電機軸上的轉動慣量為：絲杠的轉動慣量齒輪的轉動慣量總傳動慣量為所以，慣量匹配合理。 快速空載啟動時所需的力矩為：（2-17）最大切削負載所需的力矩為：（2-18）快速進給時所需的力矩為（2-19）式中：為空載啟動時折算到電機軸上的加速度力矩為折算

14、到電機軸上的摩擦力矩為由絲杠預緊所引起，折算到電機軸上的附加摩擦力矩為切削時折算到電機軸上的加速度力矩為折算到電機軸上的切削負載力矩（2-20）當時，當時， 當，時當時，預加載荷，則：所以，快速空載所需力矩最大切削負載時所需的力矩快速進給所需的力矩由以上可知，所需最大力矩發(fā)生在快速啟動時根據(jù)以上計算結果可知，步進電機滿足工作要求。2.2橫向進給系統(tǒng)的設計與計算2.2.1橫向進給系統(tǒng)的設計 經(jīng)濟型數(shù)控改造的橫向進給系統(tǒng)的設計比較簡單,一般是步進電機經(jīng)減速后驅動滾珠絲杠,使刀架橫向運動。步進電機安裝在大拖板上，用法蘭盤將步進電機和機床大拖板連接起來，以保證其同軸度，提高傳動精度。 2.2.2滾珠絲

15、杠的計算與選擇（1） 切削力的計算車削外圓的切削抗力、和。主切削力與切削速度v的方向一致，垂直向下，是計算車床主軸電機切削功率的主要依據(jù)，切深抗力與縱向進給方向垂直，影響加工精度或已加工表面質(zhì)量，進給抗力與進給方向平行且相反指向，設計或校核進給系統(tǒng)時要用到它，橫向進給約為縱向進給量的，取，則橫向進給切削力約為縱向的。?。?） 滾珠絲杠的計算牽引力由公式計算：f()（2-21）式中：、為切削分力（n）為顛覆力矩的實驗系數(shù)為導軌上的摩擦系數(shù)為移動部件重量，取所以（3） 最大動載荷的計算 由機電設計手冊查得，最大動載荷c由此公式計算：（2-22）式中：l：工作壽命，l=，n為滾珠絲杠的轉速，初步計算

16、導程。為工作臺的快進速度，為絲杠最大轉速。取經(jīng)計算得 t為使用壽命時間，查表得因此為硬度系數(shù)，查得 所以最大靜載荷的計算（2-23）為靜態(tài)安全系數(shù)， 取所以（4） 滾珠絲杠的選型 根據(jù)最大動負載c的值，可選擇滾珠絲杠的型號。例如，滾珠絲杠參照漢江機床廠的產(chǎn)品樣本選取fc1型滾珠絲杠，滾珠絲杠直徑為,型號為，其額定動載荷是8630n，所以強度足夠用。（5） 傳動效率的計算（2-24）式中：為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)，取所以：（6） 剛度的驗算 滾珠絲杠螺母副的軸向剛度會影響進給系統(tǒng)的定位精度和運動平穩(wěn)性，由于軸向剛度不足引起的軸向變形量一般不應大于機床定位精度的一半，滾珠絲杠在工作負載和轉

17、矩的共同作用下引起每個導程的變形量為：（2-25）式中：a為絲杠截面積導程：螺旋角：滾珠直徑：公稱直徑：滾道半徑：偏心率：絲杠內(nèi)徑：由以上條件求得為絲杠的極慣性矩為絲杠切變模量 為轉矩 有上述計算結果得：（2-26）所以絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為：絲杠允許的誤差為，所以剛度足夠。（7） 穩(wěn)定性的驗算絲杠不發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷（2-27）為長度系數(shù)，。所以安全系數(shù)查表得 ,所以絲杠是穩(wěn)定的，經(jīng)驗算，性能符合要求，可以使用。(8)步進電機的計算 為了滿足需要，所以步進電機時通過兩對降速齒輪與絲杠連接的。減速器傳動比取,模數(shù) ,齒寬 , 當步進電機在負載力矩的作用下，轉過

18、一個步距角時，所做的功為： （2-28）工作臺克服負載f，位移所做的功為：（2-29）根據(jù)能量守恒原理，其中味電機的傳動效率。所以：啟動轉矩為： ，安全系數(shù)為0.4所以n電機選擇三相六拍工作方式，經(jīng)查表得 所以n步進電機運行頻率根據(jù)以上條件，選用反應式步進電機110bf003工作臺的質(zhì)量折算到電機軸上的轉動慣量為：絲杠的轉動慣量齒輪的轉動慣量總傳動慣量為轉動力矩的計算=0.274所以，快速空載所需力矩切削時所需的力矩為：快速進給時所需的力矩為由以上可知，所需最大力矩發(fā)生在快速啟動時根據(jù)以上計算結果可知，步進電機滿足工作要求。2.3機床導軌改造 臥式車床上的運動部件，如刀架、工作臺都是沿著機床導

19、軌面運動的。導軌就是支承和導向，即支承運動部件并保證運動部件在外力作用下，能準確的沿著一定的方向運動。導軌的導向精度、精度保持性和低速運動平穩(wěn)性，直接影響機床的加工精度、承載能力和使用性能。數(shù)控機床上，常使用滑動導軌和滾動導軌。滾動導軌摩擦系數(shù)小，動靜摩擦系數(shù)接近，因而運動靈活輕便，低速運行時不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。精度高，但價格貴。經(jīng)濟型數(shù)控一般不使用滾動導軌，尤其是數(shù)控改造，若使用滾動導軌，將太大增加機床床身的改造工作量 和改造成本。因此，數(shù)控改造一般仍使用滑動導軌?；瑒訉к壘哂薪Y構簡單，剛性好，抗振性強等優(yōu)點。普通機床的導軌一般是鑄鐵鑄 鐵或鑄鐵淬火鋼導軌。這種導軌的缺點是靜摩擦系數(shù)大，且動摩

20、擦系數(shù)隨速度的變化而變化，低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，影響行動平穩(wěn)性和定位精度，為克服滑動導軌的上述缺點，數(shù)控改造一般是將原機床導軌進行修整后貼塑，使其成為貼塑導軌。貼塑導軌摩擦系數(shù)小，且動靜摩擦系數(shù)差很小，能防止低速爬行現(xiàn)象；耐磨性、抗咬傷能力強、加工性和化學性能穩(wěn)定，且有良好的自潤滑性和抗振性，加工簡單，成本低。目前應用較多的聚四氟乙稀（ptee）貼塑軟帶，如美國生產(chǎn)的twrciteb和我國生產(chǎn)的tsf軟帶材料，此種軟帶厚度為0.8 、1.6 、3.2 等幾種規(guī)格?？紤]承載變形，宜厚度小的規(guī)格，如果考慮到加工余量，選用厚度為1.6 為宜。貼塑軟帶粘貼工藝非常簡單，可直接粘結在原有的滑動導軌面上，

21、不受導軌形式的限制，各種組合形式的滑動導軌均可粘結。粘結前按導軌精度要求對金屬導軌面進行加工修理。根據(jù)導軌尺寸長度放大34，切下貼塑軟帶。金屬粘結面與軟帶結面應清洗干凈，用特殊配制的粘合劑粘結，加壓固化，待其完全固化后進行修整加工。作為導軌面的表面，根據(jù)需要可進行磨、銑、刮研、開油槽、鉆孔等加工，以滿足裝配要求。 3.電氣部分的設計3.1硬件基本組成硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎，其性能的好壞，直接影響整體的工作性能，有了硬件，軟件才能有效的運行，機床數(shù)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要由大致四部分組成：1） 中央處理單元cpu，cpu采用8051芯片。2） 總線。包括地址總線（ab）,數(shù)據(jù)總線（db）和控制總線（c

22、b）。3） 存儲器。只讀可編程存儲器和隨即讀寫存儲器。4） i/o接口電路。其中，cpu是數(shù)控系統(tǒng)的核心，作用是進行數(shù)據(jù)運算處理和控制各個部分電路協(xié)調(diào)工作。存儲器用于存儲系統(tǒng)軟件，應用程序和運行中所需要的各種數(shù)據(jù)。i/o接口是系統(tǒng)與外界信息交換的橋梁。總線是cpu與存儲器，接口以及其它轉換電路連接的紐帶。3.2控制系統(tǒng)的設計 cpu采用8051芯片，選用外部存儲器。8051的引腳功能分為四部分。1、主電源引腳vcc和vssvcc（40腳）接+5v電壓；vss（20腳）接地。2、外接晶體引腳xtal1和xtal2xtal1（19腳）接外部晶體的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，

23、這個放大器構成了片內(nèi)振蕩器。當采用外部振蕩器時，對hmos單片機，此引腳應接地；對chmos單片機，此引腳作為驅動端。xtal2（18腳）接外晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，對hmos單片機，該引腳接外部振蕩器的信號，即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端；對xhmos，此引腳應懸浮。3、控制或與其它電源復用引腳rst/vpd、ale/prog、psen和ea/vpprst/vpd（9腳）當振蕩器運行時，在此腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復位。推薦在此引腳與vss引腳之間連接一個約8.2k的下拉電阻，與vcc引腳之間連接一個

24、約10f的電容，以保證可靠地復位。vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部ram的數(shù)據(jù)不丟失。當vcc主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而vpd在其規(guī)定的電壓范圍（50.5v）內(nèi)，vpd就向內(nèi)部ram提供備用電源。ale/prog（30腳）：當訪問外部存貯器時，ale（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ale端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。ale端可以驅動（吸收或輸出電流）8個ls型的ttl輸入電路。對于eprom單

25、片機（如8751），在eprom編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（prog）。psen（29腳）：此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）期間，每個機器周期兩次psen有效。但在此期間，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的psen信號將不出現(xiàn)。psen同樣可以驅動（吸收或輸出）8個ls型的ttl輸入。ea/vpp（引腳）：當ea端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在pc（程序計數(shù)器）值超過0fffh或1fffh時，將自動轉向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當ea保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。對于常用的8051來說，所以ea腳必

26、須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器。4、輸入/輸出（i/o）引腳p0、p1、p2、p3（共32根）p0口（39腳至32腳）：是雙向8位三態(tài)i/o口，在外接存儲器時，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復用，能以吸收電流的方式驅動8個ls型的ttl負載。p1口（1腳至8腳）：是準雙向8位i/o口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向i/o口。p1口能驅動（吸收或輸出電流）4個ls型的ttl負載。對8052、8032，p1.0引腳的第二功能為t2定時/計數(shù)器的外部輸入，p1.1引腳的第二功能為t2ex捕捉、重裝觸發(fā)，即t2的外部控制端。對eprom編程和程序驗證時，它接收低8

27、位地址。p2口（21腳至28腳）：是準雙向8位i/o口。在訪問外部存儲器時，它可以作為擴展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對eprom編程和程序驗證期間，它接收高8位地址。p2可以驅動（吸收或輸出電流）4個ls型的ttl負載。p3口（10腳至17腳）：是準雙向8位i/o口，在mcs-51中，這8個引腳還用于專門功能，是復用雙功能口。p3能驅動（吸收或輸出電流）4個ls型的ttl負載。作為第一功能使用時，就作為普通i/o口用，功能和操作方法與p1口相同。作為第二功能使用時，各引腳的定義如表所示。值得強調(diào)的是，p3口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。p3.0 10 rxd

28、（串行輸入口） p3.1 11 txd（串行輸出口） p3.2 12 int0（外部中斷0） p3.3 13 int1（外部中斷1） p3.4 14 t0（定時器0外部輸入） p3.5 15 t1（定時器1外部輸入） p3.6 16 wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖） p3.7 17 rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖）采用74ls138譯碼器的輸出作為片選信號。當一個選通端（e1）為高電平，另兩個選通端（(/e2)和/(e3)）為低電平時，可將地址端（a0、a1、a2）的二進制編碼在y0至y7對應的輸出端以低電平譯出。比如：a2a1a0=110時，則y6輸出端輸出低電平信號。1、 利用 e1、e2和e3可

29、級聯(lián)擴展成 24 線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成 32 線譯碼器。3、若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74ls138還可作數(shù)據(jù)分配器。 4、可用在8086的譯碼電路中，擴展內(nèi)存。74ls373 為三態(tài)輸出的透明鎖存器，輸出端 o0o7 可直接與總線相連。當三態(tài)允許控制端 oe 為低電平時，q0q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅動負載或總線。當 oe 為高電平時，q0q7 呈高阻態(tài)，即不驅動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 當鎖存允許端 le 為高電平時，q 隨數(shù)據(jù) d 而變。當 le 為低電平時，d 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當 le 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作

30、用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mv。 引出端符號： d0d7 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 q0q7 輸出端 27256是32k*8字節(jié)的紫外線镲除、電可編程只讀存儲器，單一+5v供電，工作電流為100ma，維持電流為40ma，讀出時間最大為250ns，28腳雙列直插式封裝。27256各引腳的含義:a0一a15：16根地址輸入線。用于尋址片內(nèi)的32k個存儲單元。d0d7：8根雙向數(shù)據(jù)線，正常工作時為數(shù)據(jù)輸出線。編程時為數(shù)據(jù)輸入線。oe：輸出允許信號。低電平有效。當該信號為0時，芯片中的數(shù)據(jù)可由d0d7端輸出。ce：選片信號。低電平有效。當該信號為0

31、時表示選中此芯片。pgm:編程脈沖輸入端。對eprom編程時，在該端加上編程脈沖。讀操作時該信號為1。vpp：編程電壓輸入端。編程時應在該端加上編程高電壓，不同的芯片對vpp的值要求的不一樣，可以是+12.5v，+15v，+21v，+25v等。62256的容量為32kb,是28引腳雙列直插式芯片，采用cmos工藝制造。操作方式由oe,we, ce1 , ce2的共同作用決定 寫入：當we和ce1為低電平，且oe和ce2為高電平時，數(shù)據(jù)輸入緩沖器打開，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線d7d0寫入被選中的存儲單元。 讀出：當oe和ce1為低電平，且we和ce2為高電平時，數(shù)據(jù)輸出緩沖器選通，被選中單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線

32、d7d0上。 保持：當ce1為高電平，ce2為任意時，芯片未被選中，處于保持狀態(tài)，數(shù)據(jù)線呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。a12a0（address inputs）：地址線，可尋址32kb的存儲空間。 d7d0（data bus）：數(shù)據(jù)線，雙向，三態(tài)。 oe（output enable）：讀出允許信號，輸入，低電平有效。 we（write enable）：寫允許信號，輸入，低電平有效。 ce1（chip enable）：片選信號1，輸入，在讀/寫方式時為低電平。 ce2（chip enable）：片選信號2，輸入，在讀/寫方式時為高電平。 vcc：+5v工作電壓。 gnd：信號地。8279特性 8279能自動完成

33、鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。鍵盤控制部分提供一種掃描工作方式，可與64個按鍵的矩陣鍵盤連接，能對鍵盤進行自動掃描、自動消抖、自動識別出按下的鍵并給出編碼，能同時按下雙鍵或鍵實行保護，其接收鍵盤上的輸入信息存入內(nèi)部fifo緩沖器，并可在有鍵輸入時向cpu請求中斷。8279提供了按掃描方式工作的顯示接口，其內(nèi)部有一個168的顯示緩沖器，能對8位或16位led自動進行掃描，將顯示緩沖器的內(nèi)容在led上顯示出來。 8279通過74ls138譯碼器擴展84鍵盤、6位顯示器。由3-8譯碼器對sl0sl2譯出鍵掃描線，由另一3-8譯碼器譯出顯示器的位掃描線，并采用了編碼掃描方式。為了防止出現(xiàn)重鍵現(xiàn)象，掃描輸

34、出線高位sl3不參加鍵掃描譯碼。cpu對8279的監(jiān)視采用了查詢方式，故8279的中斷請求信號irq懸空未用。8279的引腳功能： 采用單5v電源供電，40腳封裝。 db0db7:雙向數(shù)據(jù)總線，用來傳送8279與cpu之間的數(shù)據(jù)和命令。 clk:時鐘輸入線，用以產(chǎn)生內(nèi)部定時的時鐘脈沖。 reset:復位輸入線，8279復位后被置為字符顯示左端輸入，二鍵閉鎖的觸點回彈型式，程序時鐘前置分頻器被置為31,reset信號為高電平有效。 s:片選輸入線，低電平有效，單片機在cs端為低時可以對8279讀/寫操作。 a0:緩沖器低位地址，當a0為高電平時，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)，當為低電平時，表示數(shù)據(jù)

35、總線上為數(shù)據(jù)。rd:讀信號輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，數(shù)據(jù)送往外部總線。 wr:寫信號輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，將數(shù)據(jù)從外部數(shù)據(jù)總線寫入8279的緩沖器。常用的顯示器由8個發(fā)光二極管和1個米字管組成，其中7個發(fā)光二極管控制7個筆畫的亮或暗。本設計中運用靜態(tài)顯示，作為mcs-51串行口方式0輸出的應用，我們可以在串行口上擴展多片串行輸入并行輸入并行輸出的位移寄存器7404作為靜態(tài)顯示接口。3.3軟件系統(tǒng)的設計軟件系統(tǒng)一般由兩個部分組成，即管理軟件和控制軟件。管理軟件一般又稱為監(jiān)控軟件，其作用是進行監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)并提供基本操作管理，控制軟件的作用是根據(jù)用戶編制的加工程序，控制機床運行，

36、軟件是硬件的補充，確定硬件電路后，根據(jù)系統(tǒng)功能要求設計軟件。8051單片機作為中央處理單元構成的數(shù)控系統(tǒng)，其軟件設計主要包括：中央處理單元，步進電機的狀態(tài)，有關寄存器等初始化程序，鍵盤處理，顯示，報警，急停等功能程序。系統(tǒng)啟動后，開始初始化操作，初始化包括單片機定時器/計數(shù)器初始化，8255 i/o口初始化，鍵盤數(shù)據(jù)區(qū)初始化，顯示緩沖區(qū)初始化，各種軟件標志初始化等操作，然后根據(jù)輸入信息，判別運行的方式，執(zhí)行手動或自動功能。8279的outa0-outa3和out0-out3作為顯示器位選信號，顯示器的段選信號則由8279的sl0-sl2發(fā)出。8279的rl0-rl3是鍵盤掃描輸入。8255的p

37、c0-pc5接控制面板上的按鈕開關，設有啟動，暫停，單段運行，連續(xù)運行，急停等操作功能。復位將顯示ram清零設置鍵盤顯示器工作方式，左邊輸入雙鍵互鎖外部譯碼掃描設置時鐘20分頻顯示字符p表示正常工作將ibdff置空調(diào)用讀鍵盤子程序（50h）=1調(diào)用步進電機子程序（51h）=1調(diào)用越程報警子程序（52h）=1數(shù)字鍵處理調(diào)用步進電機子程序入口50h=1數(shù)字鍵處理52h=1調(diào)用越程報警子程序51h=1（橫向）30h=1？（縱向）40h=1？橫向工作臺工作縱向工作臺工作返回系統(tǒng)控制軟件流程圖系統(tǒng)初始化程序系統(tǒng)上電或復位后，系統(tǒng)軟件進行初始化處理。當開機后系統(tǒng)受到干擾后，系統(tǒng)的各個部分可能處于隨機狀態(tài)，

38、必須用初始化程序對有關接口設置工作狀態(tài)，對有關寄存器、存儲器單元設置常數(shù)或清零，然后系統(tǒng)才能工作。地址分配8255芯片：8000h9fffh；8279芯片：a000hbfffh8255芯片初始化pa輸入，pb口輸入，pc口高低位均輸出。方式控制字：10011000 98hpa口地址：8ffch 、pb口地址：8ffdh 、pc口地址：8ffeh控制字寄存器地址：8fffh8279初始化命令狀態(tài)口地址：1010111111111111afffh數(shù)據(jù)口令地址： 1010111111111110affeha操作指令字： 0000100008h（16個字符現(xiàn)實左入口編碼，掃描鍵盤，雙鍵互鎖）時鐘編程命

39、令字：0011010034h讀fifo ram命令字：010000040h寫顯示緩沖器ram：1001000090h清除命令字：11010001101h寄存器相關地址寄存器r1、r0，工作寄存器r0r7。步進電機控制設計步進電機程序設計的主要任務是：判斷旋轉方向和按順序傳送控制脈沖，判斷所要求的控制步數(shù)是否傳送完畢；程序清單如下：master:movdptr,#afffh;設置指針afffh為8279命令狀態(tài)口 地址mova,#011h;送入清零命令字movxdptr,a;熄滅顯示器lp:movxa,dptr;讀狀態(tài)字jbacet，lp mov a， #08h;鍵盤顯示器工作命令（ 置8279左端輸 入外部譯碼器掃描，雙鍵互鎖）movxdptr amova,#34h;20分頻movxdptr,amovxa,#73h;73h為字符p的代碼movdptr,#affeh;afffh為8279數(shù)據(jù)寄存器口地址movxdptr,a;顯示字符pmovr5,#80h;r5作iboff，設為空acallrdkb;調(diào)用讀鍵盤子程序vadda ,#0d1h;a中為fifo的數(shù)據(jù)jcorder,key;若0為命令ajmpnumber,ke