機電一體化畢業(yè)設(shè)計論文

1、 濱州職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計 題 目：數(shù)控機床工作臺與控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué) 號： 姓 名： 專業(yè)班級: 教學(xué)單位：電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 濱州職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 電氣自動化技術(shù) 專業(yè) 級 1、畢業(yè)論文（設(shè)計）題目數(shù)控機床工作臺與控制系統(tǒng)設(shè)計2、學(xué)生完成全部任務(wù)期限：2016年 6月10日3、任務(wù)要求：1）進程要求1）提出選題的初步設(shè)想。2）搜集、整理與畢業(yè)設(shè)計或論文有關(guān)的、充分的、準確的信息資料，擴充查閱范圍。3）分析、篩選已有的信息資料，提出研究設(shè)想與計劃。4）向指導(dǎo)教師提出開題報告（見附頁）。5）構(gòu)思論文框架，編寫論文提綱，撰寫論文初稿。6）提請指導(dǎo)老師審閱，并根據(jù)老師的指導(dǎo)意見做進

2、一步修訂，裝訂成冊。（2）成果要求1）畢業(yè)設(shè)計應(yīng)提交設(shè)計圖紙和相應(yīng)的說明書。圖紙須規(guī)范、完整、清晰、正確，格式符合國家標準的要求；說明書須規(guī)范、詳實，應(yīng)包括：任務(wù)書、開題報告、正文（摘要、正文內(nèi)容，結(jié)語，參考文獻）、附錄等。書寫認真、清楚，字數(shù)不少于8000字。主要包括：前言、摘要、正文內(nèi)容2）畢業(yè)論文應(yīng)包括：任務(wù)書、開題報告、正文（前言、摘要、關(guān)鍵詞，正文內(nèi)容、結(jié)語、參考文獻）、附錄等；書寫認真、清楚，字數(shù)以15000字左右為宜。4、實驗（調(diào)研）部分內(nèi)容要求：（1）實驗內(nèi)容與論文題目一致，數(shù)據(jù)真實。（2）調(diào)研內(nèi)容詳實，調(diào)研結(jié)論應(yīng)具備普遍性。5、文獻查閱及翻譯要求：（1）參考文獻應(yīng)與論文內(nèi)容相

3、一致。（2）參考文獻不少于8篇。（3）參考文獻的格式參考濱州職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文格式要求。（4）翻譯文獻應(yīng)與原文內(nèi)容一致。 指 導(dǎo) 教 師： （簽名） 學(xué) 生 ： （簽名）摘 要當今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計算機在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動作用。一個較完善的機電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個基本要素：機械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分。機電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計算機與信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和機械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的cnc系統(tǒng)這類典型機電一體化產(chǎn)品正朝著高性

4、能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。關(guān)鍵字：機電一體化的基礎(chǔ) 基本組成要素 特點 發(fā)展趨勢 目 錄第一章 前言4第二章 課程設(shè)計的目的、意義及要求6第一節(jié) 課程設(shè)計的目的、意義6第二節(jié) 課程設(shè)計的要求6第三章 課程設(shè)計的內(nèi)容7第一節(jié) 課程設(shè)計的內(nèi)容7第二節(jié) 課程設(shè)計的內(nèi)容7第四章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定8第五章 機械部分設(shè)計9 第一節(jié) 確定系統(tǒng)脈沖當量9第二節(jié) 工作臺外形尺寸及重量初步估算9第三節(jié) 滾動導(dǎo)軌副的計算9 第四節(jié) 齒輪計算、設(shè)計13第五節(jié) 步進電機慣性負載的計算14第六節(jié) 步進電機的計算選擇15第六章 機床數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計17第一節(jié) 設(shè)計內(nèi)容17第二節(jié) 設(shè)計步驟17第三

5、節(jié) 機床數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計21第七章 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計22第八章 結(jié)束語與致謝29第九章 參考文獻30第一章 緒論一、當今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢及我國數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度 ,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備 ,又是當今先進制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù) ,而數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品 ,其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化 ,使

6、制造業(yè)成為工業(yè)化的象征 ,而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大 ,他對國計民生的一些重要行業(yè) it、汽車、輕工、醫(yī)療等的發(fā)展起著越來越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看 ,其主要研究熱點有以下幾個方面:(1)、 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率 ,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次 ,縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為了實現(xiàn)高速、高精加工 ,與這配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展 ,應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。(2) 、智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系

7、統(tǒng) ,數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求 ,也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元 ,反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。 第 二 章 課程設(shè)計的目的、意義及要求第一節(jié) 課程設(shè)計的目的,意義1. 能夠正確運用機電一體化技術(shù)課程的基本理論和相關(guān)知識，掌握機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的功能構(gòu)成、特點和設(shè)計思想、設(shè)計方法，了解設(shè)計方案的擬定、比較、分析和計算，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生具有機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的初步能力。2. 本設(shè)計所設(shè)

8、計的x-y工作臺采用了低摩擦的直線滾動導(dǎo)軌和精密的絲杠，它的工作原理是通過mcs-51單片機來控制步進電機，使x-y工作臺實現(xiàn)了數(shù)控控制。工作臺的自動化能大大減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)效率。本設(shè)計x-y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是一個開環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便而且能保證一定的精度。通過微機控制技術(shù)的簡單的應(yīng)用，實現(xiàn)對機床的控制，使機床的加工范圍擴大，精度和可靠性進一步提高。本設(shè)計所設(shè)計的x-y工作臺不僅可用于銑床上進行數(shù)控銑削加工，而且還能夠用于鉆床上數(shù)控鉆削加工，所以其功能遠高于傳統(tǒng)的普通工作臺是新一代機電一體化的典型產(chǎn)品。通過對x-y工作臺的設(shè)計，能夠正確運用機床數(shù)控系統(tǒng)等課程的基本理

9、論個有關(guān)知識，學(xué)會設(shè)備數(shù)控化改造方案的擬定、比較、分析及進行必要的計算；通過對設(shè)備改造的機械部分設(shè)計，掌握數(shù)控設(shè)備典型零件的計算方法和步驟以及正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法；通過設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計，掌握簡單的數(shù)控系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計的基本方法；通過課程設(shè)計，第二節(jié) 課程設(shè)計的要求：1. 課程設(shè)計應(yīng)在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨立完成，嚴格地要求自己，不允許相互抄襲；2. 認真閱讀課程設(shè)計指導(dǎo)書，明確題目及具體要求； 3.認真查閱題目涉及內(nèi)容的相關(guān)文獻資料、手冊、 第三章 課程設(shè)計的內(nèi)容第一節(jié) 課程設(shè)計題目：單片機控制步進電機驅(qū)動的多用xy工作臺。已知條件：設(shè)計一個數(shù)控x-y工作臺及其控制系統(tǒng)，該工作臺可安

10、裝在普通鉆、銑床上用于鉆孔或銑削加工。系統(tǒng)分辨率x：0.01mm，y：0.01mm。系統(tǒng)分辨率x：0.01mm，y：0.01mm。設(shè)計參數(shù)如下：快速進給速度縱向x：2m/分；快速進給速度橫向y：2m/分；切削進給速度：0.3m/分；時間常數(shù)： t200ms ；最大鉆孔直徑d=5mm；銑刀直徑15mm，齒數(shù)z=3；銑削最大余量e=2mm；銑削最大深度p=2mm；工作臺加工范圍x=320mm，y=260mm。加工材料為鑄鐵；最大工件重量 80kg。第二節(jié) 課程設(shè)計的內(nèi)容 1.數(shù)控裝置總體方案的確定 (1).數(shù)控裝置設(shè)計參數(shù)的確定； (2).方案的分析，比較，論證。 2.機械部分的設(shè)計(1).確定脈

11、沖當量；(2).機械部件的總體尺寸及重量的初步估算；(3).傳動元件及導(dǎo)向元件的設(shè)計，計算和選用；(4).確定伺服電機；(5).繪制機械結(jié)構(gòu)裝配圖；(6).系統(tǒng)等效慣量計算；(7).系統(tǒng)精度分析。3.數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(1).微機及擴展芯片的選用及控制系統(tǒng)框圖的設(shè)計；(2).i/o接口電路及伺服控制電路的設(shè)計和選用；(3).系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計4.編寫課程設(shè)計說明書 (1).說明書是課程設(shè)計的總結(jié)性技術(shù)文件，應(yīng)敘述整個設(shè)計的內(nèi)容，包括總體方案的確定，系統(tǒng)框圖的分析，機械傳動設(shè)計計算，電氣部分的設(shè)計說明，選用元器件參數(shù)的說明，軟件設(shè)計及其說明；(2).說明書不少于84字，盡量用計算機完成。5.圖紙 (

12、1).機械結(jié)構(gòu)裝配圖，a0圖紙1張。要求視圖基本完整，符合標準。其中至少要有一個坐標軸的完整剖視圖； 第四章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定數(shù)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計的內(nèi)容包括：系統(tǒng)運動方式的確定，執(zhí)行機構(gòu)及傳動方案的確定，伺服電機類型及調(diào)速方案確定，計算機控制系統(tǒng)的選擇。進行方案的分析、比較和論證。1. 系統(tǒng)運動方式的確定 由于機床既能鉆削又能銑削加工，故應(yīng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。定位方式采用增量坐標控制。考慮到機床加工精度要求不高，為了簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，采用步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動x-y工作臺。鉆頭上下運動也由步進電機通過減速裝置控制。2. 伺服系統(tǒng)的選擇開環(huán)伺服系統(tǒng)在負載不大時多采用功率步進電機作為伺服電

13、機.開環(huán)控制系統(tǒng)由于沒有檢測反饋部件，因而不能糾正系統(tǒng)的傳動誤差。但開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整維修容易，在速度和精度要求不太高的場合得到廣泛應(yīng)用。.考慮到運動精度要求不高，為簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，宜采用步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動。3. 計算機系統(tǒng)的選擇采用mcs-51系列中的8031單片機擴展控制系統(tǒng)。mcs-51單片機的主要特點是集成度高，可靠性好，功能強，速度快，性價比高。控制系統(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器、i/o接口及光電隔離電路、步進功率放大電路等組成。系統(tǒng)的工作程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)。顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)等信息。4. xy工作臺的傳動方式為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性以

14、及結(jié)構(gòu)的緊湊，采用滾珠絲杠螺母傳動副。為提高傳動剛度和消除間隙，采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)。由于工作臺的運動部件重量和工作載荷不大，故選用滾動直線導(dǎo)軌副，從而減小工作臺的摩擦系數(shù)，提高運動平穩(wěn)性。 考慮電機步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標準選取，為達到分辨率的要求，以及考慮步進電機負載匹配，采用齒輪減速傳動。系統(tǒng)總體框圖如下:計算機光電隔離功率放大步進電機x向工作臺光電隔離功率放大步進電機y向工作臺 第五章 機械部分設(shè)計機械部分設(shè)計內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)脈沖當量，運動部件慣性的計算，選擇步進電機，傳動及導(dǎo)向元件的設(shè)計、計算與選擇，繪制機械部分裝配圖等。第一節(jié) 確定系統(tǒng)脈沖當量脈沖當量p是一個進給指令時工作臺的位

15、移量，應(yīng)小于等于工作臺的位置精度，由于定位精度為±0.01mm因此選擇脈沖當量為0.01mm。第二節(jié) 工作臺外形尺寸及重量初步估算根據(jù)給定的有效行程，畫出工作臺簡圖，估算x向和y向工作臺承載重量wx和wy。取x向?qū)к壷武撉虻闹行木酁?10mm,y向?qū)к壷武撉虻闹行木酁?00mm,設(shè)計工作臺簡圖如下:工作臺簡圖x向拖板(上拖板)尺寸為: 長*寬*高=420*410*50重量:按重量=體積*材料比重估算為: = y向拖板(下拖板)尺寸為: 重量=上導(dǎo)軌(含電機)重量為夾具及工件重量:約155nx-y工作臺運動部分總重量為:第三節(jié) 滾動導(dǎo)軌副的計算、選擇根據(jù)給定的工作載荷fz和估算的w

16、x和wy計算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù)fsl=c0/p，式中：c0為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷，kn；工作載荷p=0.5(fz+w)； fsl=1.03.0(一般運行狀況)，3.05.0（運動時受沖擊、振動）。根據(jù)計算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌：因系統(tǒng)受中等沖擊,因此取第四節(jié) 齒輪計算、設(shè)計因步進電機步距角滾珠絲杠螺距t=5mm,要實現(xiàn)脈沖當量,在傳動系統(tǒng)中應(yīng)加一對齒輪降速傳動.齒輪傳動比： ，初選步進電機步距角：= 1.5/step。取小齒輪齒數(shù) 則大齒輪齒數(shù)因傳遞的扭距較小,取模數(shù)m=1mm則:分度圓直徑: 齒頂圓直徑: 齒根圓直徑: 齒寬: 取 中心距: 分度圓壓力角: 大小齒輪均采用漸開線標準圓柱齒輪小齒

17、輪采用兩片薄齒輪錯齒排列以消除間隙.第六節(jié) 步進電機慣性負載的計算根據(jù)等效轉(zhuǎn)動慣量的計算公式，有：（1）等效轉(zhuǎn)動慣量的計算折算到步進電機軸上的等效負載轉(zhuǎn)動慣量為：式中：為折算到電機軸上的慣性負載；為步進電機軸的轉(zhuǎn)動慣量；為齒輪的轉(zhuǎn)動慣量；為齒輪的轉(zhuǎn)動慣量；為滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量；為移動部件的質(zhì)量。對鋼材料的圓柱零件可以按照下式進行估算：式中為圓柱零件直徑，為圓柱零件的長度。所以有：電機軸的轉(zhuǎn)動慣量很小，可以忽略，所以有：第七節(jié) 步進電機的選用(）步進電機啟動力矩的計算設(shè)步進電機的等效負載力矩為，負載力為，根據(jù)能量守恒原理，電機所做的功與負載力所做的功有如下的關(guān)系：式中為電機轉(zhuǎn)角，為移動部件的相應(yīng)

18、位移，為機械傳動的效率。若取，則，且。所以： 式中：為移動部件負載（n），g為移動部件質(zhì)量（n），為與重力方向一致的作用在移動部件上的負載力（n），為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，為步進電機的步距角（rad）,t為電機軸負載力矩（n.cm）。取=0.3（淬火鋼滾珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)），.8，=279.23?？紤]到重力影響，向電機負載較大，因此1200，所以有：考慮到啟動時運動部件慣性的影響，則啟動轉(zhuǎn)矩：取系數(shù)為.，則： 對于工作方式為三相拍的步進電機： (） 步進電機的最高工作頻率為使電機不產(chǎn)生失步空載啟動頻率要大于最高運行頻率,同時電機最大靜轉(zhuǎn)矩要足夠大,查表選擇兩個90bf001型三相反應(yīng)式步進電機.電機有關(guān)

19、參數(shù)如下:型號主要技術(shù)參數(shù)相數(shù)步距角電壓(v)相電流(a)最大靜轉(zhuǎn)矩(n.m)空載啟動頻率空載運行頻率分配方式90bf00140.98073.92200080004相8拍外形尺寸(mm)重量kg轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量kg.m外直徑長度軸直徑9014594.51764 第六章 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計第一節(jié) 設(shè)計內(nèi)容.按照總統(tǒng)方案以及機械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的方案，并繪制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖；.選擇計算機或中央處理單元的類型；.根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求設(shè)計存儲器擴展電路；.根據(jù)控制對象以及系統(tǒng)工作要求設(shè)計擴展接口電路，檢測電路，轉(zhuǎn)換電路以及驅(qū)動電路等；.選擇控制電路中各器件及電氣元件的參數(shù)和型號；.繪

20、制出一張清晰完整的電氣原理圖，圖中要標明各器件的型號，管腳號及參數(shù)；.說明書中對電氣原理圖以及各有關(guān)電路進行詳細的原理說明和方案論證。第二節(jié) 設(shè)計步驟.確定硬件電路的總體方案。數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路由以下幾部分組成：1 主控制器。即中央處理單元cpu2 總線。包括數(shù)據(jù)總線，地址總線，控制總線。3 存儲器。包括只讀可編程序存儲器和隨機讀寫數(shù)據(jù)存儲器。4 接口。即i/o輸入輸出接口。.主控制器的選擇系列單片機是集中，端口及部分等為一體的功能性很強的控制器。只需增加少量外圍元件就可以構(gòu)成一個完整的微機控制系統(tǒng)，并且開發(fā)手段齊全，指令系統(tǒng)功能強大，編程靈活，硬件資料豐富。本次設(shè)計選用芯片作為主控芯片。.存

21、儲器擴展電路設(shè)計(）程序存儲器的擴展單片機應(yīng)用系統(tǒng)中擴展用的程序存儲器芯片大多采用芯片。其型號有：2716，2732，2764，27128，27258，其容量分別為k,4k,8k,16k32k。在選擇芯片時要考慮與時序的匹配。所能讀取的時間必須大于所要求的讀取時間。此外，還需要考慮最大讀出速度，工作溫度以及存儲器容量等因素。在滿足容量要求時，盡量選擇大容量芯片，以減少芯片數(shù)量以簡化系統(tǒng)。綜合以上因素，選擇芯片作為本次設(shè)計的程序存儲器擴展用芯片。單片機規(guī)定0口提供為位地址線，同時又作為數(shù)據(jù)線使用，所以為分時用作低位地址和數(shù)據(jù)的通道口，為了把地址信息分離出來保存，以便為外接存儲器提高低位的地址信息

22、，一般采用芯片作為地址鎖存器，并由發(fā)出允許鎖存信號ale的下降沿，將地址信息鎖存入地址鎖存器中。由以上分析，采用eprom(）數(shù)據(jù)存儲器的擴展由于內(nèi)部只有字節(jié)，遠不能滿足系統(tǒng)的要求。需要擴展片外的數(shù)據(jù)存儲器。單片機應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器擴展電路一般采用6116,6262靜態(tài)ram數(shù)據(jù)存儲器。本次設(shè)計選用芯片作為數(shù)據(jù)存儲器擴展用芯片。(）譯碼電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，所有外圍芯片都通過總線與單片機相連。單片機數(shù)據(jù)總線分時的與各個外圍芯片進行數(shù)據(jù)傳送。故要進行片選控制。由于外圍芯片與數(shù)據(jù)存儲器采用統(tǒng)一編址，因此單片機的硬件設(shè)計中，數(shù)據(jù)存儲器與外圍芯片的地址譯碼較為復(fù)雜?？刹捎镁€選法和全地址譯碼法。線選法

23、是把單獨的地址線接到外圍芯片的片選端上，只要該地址線為低電平，就選中該芯片。線選法的硬件結(jié)構(gòu)簡單，但它所用片選線都是高位地址線，它們的權(quán)值較大，地址空間沒有充分利用，芯片之間的地址不連續(xù)。對于和容量較大的應(yīng)用系統(tǒng)，當芯片所需的片選信號多于可利用的地址線的時候，多采用全地址譯碼法。它將低位地址作為片內(nèi)地址，而用譯碼器對高位地址線進行譯碼，譯碼器輸出的地址選擇線用作片選線。（4）存儲器擴展電路設(shè)計8031單片機所支持的存儲系統(tǒng)起程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器為獨立編址。該設(shè)計選用程序存儲器2764和數(shù)據(jù)存儲器6264組成8031單片機的外存儲器擴展電路，（5）擴展電路設(shè)計(a).通用可編程接口芯片單片機共

24、有個位并行接口，但供用戶使用的只有1口及部分3 口線。因此要進行口的擴展。與微機接口較簡單，是微機系統(tǒng)廣泛使用的接口芯片。(b).鍵盤，顯示器接口電路鍵盤，顯示器是數(shù)控系統(tǒng)常用的人機交互的外部設(shè)備，可以完成數(shù)據(jù)的輸入和計算機狀態(tài)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示。通常，數(shù)控系統(tǒng)都采用行列式鍵盤，即用口線組成行，列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點上。(1）脈沖分配器采用集成脈沖分配器yb013。（2）光電隔離電路光電耦合器。（3）功率放大器（）的時鐘電路單片機的時鐘可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部方式和外部方式。內(nèi)部方式利用芯片的內(nèi)部振蕩電路，在xtal1,xtal2引腳上外接定時元件，如下圖所示。晶體可以在.之間任意選擇，耦合

25、電容在pf之間，對時鐘有微調(diào)作用。采用外部時鐘方式時，可將xtal1直接接地，xtal2接外部時鐘源。（）復(fù)位電路單片機的復(fù)位都是靠外部電路實現(xiàn)。在時鐘工作后，只要在引腳上出現(xiàn)ms以上的高電平，單片機就實現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位，之后便從單元開始執(zhí)行程序。在實際運用中，若系統(tǒng)中有芯片需要其復(fù)位電平與復(fù)位要求一致時，可以直接相連。當晶振頻率選用z時，復(fù)位電路中取，取，取。第三節(jié) 機床數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計該系統(tǒng)選用系列的作為主控制器。擴展存儲電路為一片2732eprom和一片6264ram。程序存儲器擴展為，數(shù)據(jù)存儲器擴展為。系統(tǒng)的擴展i/o接口電路選用通用可編程并行輸入/輸出接口芯片8155。8155的片選端

26、接至譯碼器（74ls138）的y4的輸出端，故8155控制命令寄存器及pa，pb，pc口的地址號分別為8000h及8001h，8002h，8003h。8155ram區(qū)的地址為8000h80ffh。 pb口剩余的i/o線pb4pb7分別作為工作臺+x，+y，-x，-y四個方向的行程限位控制信號。在軟件設(shè)計上8155的pa口，pc口設(shè)置為輸出，pb口設(shè)置為輸入。計算機隨時巡回檢測pb4pb7的電平，當某i/o線為0時，應(yīng)立即停止x，y向電機的驅(qū)動，并發(fā)出報警信號。另外，光電隔離器的輸出端必須采用隔離電源。隔離電源選用7805三端集成穩(wěn)壓器設(shè)計。第七章 系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計(一).系統(tǒng)控制軟件的主要內(nèi)

27、容數(shù)控系統(tǒng)是按照事先編好的控制程序來實現(xiàn)各種控制功能。按照功能可將數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件分為以下幾個部分：1、系統(tǒng)管理程序。2、零件加工源程序的輸入處理程序。3、插補程序。4、伺服控制程序。5、診斷程序。6、機床的自動加工及手動加工控制程序7、鍵盤操作和顯示處理程序。(二).軟件設(shè)計1.系統(tǒng)控制功能分析數(shù)控x-y工作臺的控制功能包括：（1）、系統(tǒng)初始化。如對i/o接口8155，8255a進行必要的初始化工作，預(yù)置接口工作方式控制字。（2）、工作臺復(fù)位。開機后工作臺應(yīng)該自動復(fù)位，亦可手動復(fù)位。（3）、輸入和顯示加工程序。（4）、監(jiān)視按鍵，鍵盤及開關(guān)。如監(jiān)視緊急停機鍵及行程開關(guān)，鍵盤掃描等功能。（5）

28、、工作臺超程顯示與處理。工作臺位移超過規(guī)定值時應(yīng)該立即停止工作臺的運動，并顯示相應(yīng)的指示字符。（6）、工作臺的自動控制。（7）、工作臺的手動控制。（8）、工作臺的聯(lián)動控制。2.系統(tǒng)管理程序控制 管理稱許是系統(tǒng)的主程序，開機后即進入管理程序。其主要功能是接受和執(zhí)行操作者的命令。在設(shè)計管理程序時，應(yīng)確定接收命令的形式，系統(tǒng)的各種操作功能等。數(shù)控x-y工作臺的基本操作功能有：輸入加工程序，自動加工，刀位控制，工作臺位置控制，手動操作，緊急停機等。3.自動加工程序設(shè)計（1）機床在自動加工時的動作順序：工作臺移動到位刀具快速進給加工退刀工作臺運動到下一位置；（2）計算機在加工過程中的操作：讀取刀具軌跡，

29、控制機床完成加工；4.步進電機控制子程序設(shè)計步進電機的控制包括速度，轉(zhuǎn)角及方向的控制。步進電機在突然啟動或停止時，由于負載和慣性，會使電機失步，所以電機運行時有一個加，減速過程。步進電機控制子程序：開始中斷初始化設(shè)時間常數(shù)地址指針首地址指向1000h加速減速 脈沖計數(shù)器賦初值恒速送時間常數(shù)至計數(shù)器中返回關(guān)中斷？開中斷啟動定時器 步進電機控制中斷服務(wù)程序： 中斷服務(wù)程序入口送時間常數(shù) 步進電機進一步n0=0？n1=0？時間常數(shù)地址指針加1n0n0-1n1n1-1n2=0？時間常數(shù)地址指針加1關(guān)中斷n2n2-15.編語言程序設(shè)計（1） 內(nèi)存地址分配、（2） 加速脈沖數(shù)計數(shù)器n0地址設(shè)為20h；恒速

30、脈沖數(shù)計數(shù)器n1低8位字節(jié)地址為21h，高8位字節(jié)地址位22h；減速脈沖數(shù)計數(shù)器n2地址位23h。加速，減速，恒速脈沖總數(shù)寄存器n低位字節(jié)地址位24h，高位字節(jié)地址位25h；步進電機進給控制子程序feed首地址位0e80h。每調(diào)用一次該程序，步進電機按規(guī)定方向進給一步。 第八章 結(jié)束語與致謝 結(jié)束語整個系統(tǒng)采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)，進給系統(tǒng)采用了cm系列滾珠絲桿副，其型號為：cm2005-5。以提高整個系統(tǒng)的精神要求。伺服系統(tǒng)采用了直流伺服電機通過彈性聯(lián)軸器直接與滾珠絲杠連接驅(qū)動絲杠傳動，而且其實軸承采用的是角接觸軸承保證其主軸不竄動，采用一個深溝來保證其徑向的圓跳動。用pwm脈寬調(diào)制電路來實現(xiàn)伺服

31、電機電壓的平均值，電路中采用了阻容滯后電路，來防止h型橋式功率放大器中兩對igbt功率管同時導(dǎo)通造成短路現(xiàn)象，能夠有效的控制伺服電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速，同時為了保證一定的精度的要求，系統(tǒng)又采用了光電編碼器作為位置檢測器，來檢測伺服電機的位置，通過單片機對光電編碼器反饋信號處理來達到預(yù)期的精度要求。在設(shè)計中我們兼顧經(jīng)濟性，考慮滿足精度的要求，因此對于設(shè)備及元件的選擇都要求具有高精度，因此設(shè)計的成本較高。致 謝畢業(yè)設(shè)計是我在大學(xué)里的最后一門課程。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)會了如何查閱現(xiàn)有的技術(shù)資料、如何舉一反三、如何通過改進并加入自己的想法與觀點，使之成為自己的東西。并且結(jié)合生產(chǎn)知識，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際

32、以及分析和解決工程實際問題的才能，并使大學(xué)三年所學(xué)的知識得到進一步鞏固、深化和擴展。在此，我對我的論文指導(dǎo)老師范興隆老師表示衷心的感謝，感謝他對我的嚴格要求，感謝他的監(jiān)督和指導(dǎo)。其次我要感謝這三年里給我授課的所有老師。感謝你們傳給我知識。最后還要感謝參考文獻中所列書籍、文章及資料的作者。 第八章 參考資料1、高鐘毓機電控制工程北京：清華大學(xué)出版社，20022、劉助柏知識創(chuàng)新思維方法論北京：機械工業(yè)出版社，19993、宋云奪. 宋云奪. 光機電一體化產(chǎn)業(yè)的未來j. 光機電信息, 2003,(12).4、丁連紅. 機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀分析j. 中國科技信息, 2007,(12)5、張鵬萬,孫劍峰,李占平. 機電一體化中的接口技術(shù)j礦業(yè)工程, 2005,(06)6、王寶敏. 談機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢j. 大眾