數(shù)控激光切割機(jī)XY工作臺(tái)部件及單片機(jī)控制設(shè)計(jì)論文

1、300×400數(shù)控激光切割機(jī)XY工作臺(tái)部件及單片機(jī)控制設(shè)計(jì)摘要：激光切割的適用對(duì)象主要是難切割材料，如高強(qiáng)度、高韌性材料以及精密細(xì)小和形狀復(fù)雜的零件，因而數(shù)控激光切割在我國制造業(yè)中正發(fā)揮出巨大的優(yōu)越性。本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)單片機(jī)控制的數(shù)控激光切割機(jī)床，主要完成了：機(jī)床整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，Z軸、XY軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、滾珠絲杠、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選擇及其強(qiáng)度分析；以步進(jìn)電機(jī)為進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)計(jì)算；以89C51為主控芯片的數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)初始化設(shè)計(jì)及系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì)和步進(jìn)電機(jī)的控制程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞 CNC，激光切割機(jī)床，XY工作臺(tái)，單片機(jī)300 × 400 CN

2、C laser cutting machine XYtable parts and SCM control designABSTRACT：Laser cutting machine tool was usually used for the hard-cutting material, such as high-strength material, high precision ductile materials, and smart and complicated components. So, CNC laser cutting has been playing an important

3、role in China's manufacturing industry.This paper describes the design of a SCM-controlled CNC laser cutting machine tools. More attention was paid on the overall machine design, Z axis, XY axis in the design, ball-screw and the choice of linear motion guide and intensity analysis; the drive sys

4、tem into which stepper motor was put and the analysis of the drive system design; 89C51 chip was mainly used for the design of hardware circuit, the design of system initialization and the design of stepper motors controlling program.Key words CNC, laser cutting machine tools, XY table ,Single chip

5、microcomputer目 錄第一章 緒論 11.1激光技術(shù)概述 11.2激光切割機(jī)的應(yīng)用 11.3設(shè)計(jì)任務(wù) 11.4總體設(shè)計(jì)方案分析 2第二章 機(jī)械部分XY工作臺(tái)及Z軸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42.1 XY工作臺(tái)的設(shè)計(jì)42.1.1主要設(shè)計(jì)參數(shù)及依據(jù)42.1.2 XY工作臺(tái)部件進(jìn)給系統(tǒng)受力分析 42.1.3初步確定XY工作臺(tái)尺寸及估算重量 42.2 Z軸隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)5第三章 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 73.1 滾珠絲杠副導(dǎo)程的確定 73.2 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率 7第四章 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型 9第五章 步進(jìn)電機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定 115.1 步進(jìn)電機(jī)的選用 115.1.1 脈沖當(dāng)量和步距角 115.

6、1.2步進(jìn)電機(jī)上起動(dòng)力矩的近似計(jì)算 115.1.3確定步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 125.2齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定 125.2.1傳動(dòng)比的確定 125.2.2齒輪結(jié)構(gòu)主要參數(shù)的確定 125.3步進(jìn)電機(jī)慣性負(fù)載的計(jì)算 13第六章 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度的確定 156.1 根據(jù)工作臺(tái)不出現(xiàn)爬行的條件來確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 156.2根據(jù)微量進(jìn)給的靈敏度來確定傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 15第七章 消隙方法與預(yù)緊 177.1消隙方法 177.1.1偏心軸套調(diào)整法 177.1.2錐度齒輪調(diào)整法 187.1.3雙片齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法 187.2預(yù)緊 19第八章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 208.1 確定機(jī)床控制系統(tǒng)方案 208.2 主要硬件配置 208.

7、2.1主要芯片選擇 208.2.2 主要管腳功能 208.2.3 EPROM的選用 218.2.4 RAM的選用 228.2.5 89C51存儲(chǔ)器及I/O的擴(kuò)展 228.2.6 8155工作方式查詢 238.2.7狀態(tài)查詢 248.2.8 8155定時(shí)功能 258.2.9 芯片地址分配 268.3總體程序控制 278.3.1流程圖 278.3.2總程序 278.4 鍵盤設(shè)計(jì) 288.4.1鍵盤定義及功能 288.4.2 鍵盤程序設(shè)計(jì) 298.5 顯示器設(shè)計(jì) 338.5.1顯示器顯示方式的選用 338.5.2顯示器接口 348.5.3 8155擴(kuò)展I/O端口的初始化 348.6 插補(bǔ)原理 358

8、.7光電隔離電路 358.8越界報(bào)警電路 36第九章 步進(jìn)電機(jī)接口電路及驅(qū)動(dòng) 39第十章 總 結(jié) 40 致 謝 41 參考文獻(xiàn)42第一章 緒論1.1激光技術(shù)概述激光被譽(yù)為二十世紀(jì)最重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，它剛一問世就引起了材料科學(xué)家的高度重視。1971年11月，美國通用汽車公司率先使用一臺(tái)250W CO2激光器進(jìn)行利用激光輻射提高材料耐磨性能的試驗(yàn)研究，并于1974年成功地完成了汽車轉(zhuǎn)向器殼內(nèi)表面（可鍛鑄鐵材質(zhì)）激光淬火工藝研究，淬硬部位的耐磨性能比未處理之前提高了10倍。這是激光表面改性技術(shù)的首次工業(yè)應(yīng)用。多年以來，世界各國投入了大量資金和人力進(jìn)行激光器、激光加工設(shè)備和激光加工對(duì)材料學(xué)的研究，促

9、使激光加工得到了飛速發(fā)展，并獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如今在中國，激光技術(shù)已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍工以及人們的現(xiàn)代生活中得到廣泛的應(yīng)用，并且正逐步實(shí)現(xiàn)激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，國家也將其列為“九五”攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目之一?！笆濉钡闹饕ぷ魇谴龠M(jìn)激光加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，保持激光器年產(chǎn)值20的平均增長率，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值200億元以上；在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中普及和推廣加工技術(shù)，重點(diǎn)完成電子、汽車、鋼鐵、石油、造船、航空等傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用激光技術(shù)進(jìn)行改造的示范工程；為信息、材料、生物、能源、空間、海洋等六大高科技領(lǐng)域提供嶄新的激光設(shè)備和儀器。數(shù)控化和綜合化把激光器與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和自動(dòng)化的工件定位相結(jié)

10、合，形成研制和生產(chǎn)加工中心，已成為激光加工發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。1.2激光切割技術(shù)的應(yīng)用激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化,同時(shí)用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料,并使激光束與材料沿一定軌跡作相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而形成一定形狀的切縫。從二十世紀(jì)七十年代以來隨著CO2激光器及數(shù)控技術(shù)的不斷完善和發(fā)展,目前已成為工業(yè)上板材切割的一種先進(jìn)的加工方法。在五、六十年代作為板材下料切割的主要方法中：對(duì)于中厚板采用氧乙炔火焰切割；對(duì)于薄板采用剪床下料,成形復(fù)雜零件大批量的采用沖壓,單件的采用振動(dòng)剪。七十年代后,為了改善和提高火焰切割的切口質(zhì)量,又推廣了氧乙烷精密火焰切割和等離子切割。為了減

11、少大型沖壓模具的制造周期,又發(fā)展了數(shù)控步?jīng)_與電加工技術(shù)。各種切割下料方法都有其有缺點(diǎn),在工業(yè)生產(chǎn)中有一定的適用范圍。激光切割機(jī)是光、機(jī)、電一體化高度集成設(shè)備，科技含量高，與傳統(tǒng)機(jī)加工相比，激光切割機(jī)的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低產(chǎn)品成本，減輕工人負(fù)擔(dān)，對(duì)制造業(yè)來說，可以說是一場(chǎng)技術(shù)革命。激光切割的適用對(duì)象主要是難切割材料，如高強(qiáng)度、高韌性、高硬度、高脆性、磁性材1料，以及精密細(xì)小和形狀復(fù)雜的零件。激光切割技術(shù)、激光切割機(jī)床正在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。因此研究和設(shè)計(jì)數(shù)控激光切割有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。微機(jī)控制技術(shù)正在發(fā)揮出巨大的優(yōu)越性。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)單片

12、機(jī)（89C51主控芯片）控制激光切割機(jī)床，主要設(shè)計(jì)對(duì)象是XY工作臺(tái)部件及89C51單片機(jī)控制原理圖。而對(duì)激光切割機(jī)其他部件如冷水機(jī)、激光器等不作為設(shè)計(jì)內(nèi)容要求，只作一般了解。單片機(jī)對(duì)XY工作臺(tái)的縱、橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量0.001mm/ pluse。工作臺(tái)部件主要構(gòu)件為滾珠絲杠副、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副、步進(jìn)電機(jī)、工作臺(tái)等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)兼顧兩方向的安裝尺寸和裝配工藝。1.4總體設(shè)計(jì)方案分析參考數(shù)控激光切割機(jī)的有關(guān)技術(shù)資料，確定總體方案如下：采用89C51主控芯片對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由I/O接口輸出控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)減速后，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。其原理示意圖1-1。圖1-1 系統(tǒng)總

13、體原理圖微機(jī)控制線路圖參考MCS51系列單片機(jī)控制XY工作臺(tái)線路圖。步進(jìn)電機(jī)參照RORZE株式會(huì)社的產(chǎn)品樣本選取，以保證質(zhì)量和運(yùn)行精度,同時(shí)驅(qū)動(dòng)器也選用RORZE的配套驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品。2滾珠絲杠的生產(chǎn)廠家很多，本設(shè)計(jì)參照了漢江機(jī)床廠、南京工藝裝備制造廠的樣本資料，力求從技術(shù)性能、價(jià)格狀況、通用互換性等各方面因素考慮，最后選用南京工藝裝備廠的FFZD系列滾珠絲杠，即內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲杠副。本設(shè)計(jì)棄用Z80，而選用單片機(jī)。單片機(jī)體積小、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，可靠性高，靈活性好，性價(jià)比大大超過了Z80。比較后選用89C51為主芯片。在使用過程中89C51雖有4K的FLASH（E2PROM

14、），但考慮實(shí)際情況需配備EPROM和RAM，并要求時(shí)序配備。選晶體頻率為6MHz，89C51讀取時(shí)間約為3t，則t480ns ,常用EPROM讀取時(shí)間約為200450ns。89C51的讀取時(shí)間應(yīng)大于ROM要求的讀取時(shí)間。89C51的讀寫時(shí)間約為4T，則TR660ns，TW=800ns，常用RAM讀寫時(shí)間為200ns左右，均滿足要求。根據(jù)需要，擴(kuò)展I/O接口8155，因顯示數(shù)據(jù)主要為數(shù)字及部分功能字，為簡(jiǎn)化電路采用LED顯示器。鍵盤采用非編碼式矩陣電路。為防止強(qiáng)電干擾，采用光電隔離電路。3第二章 機(jī)械部分XY工作臺(tái)及Z軸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 XY工作臺(tái)的設(shè)計(jì)2.1.1主要設(shè)計(jì)參數(shù)及依據(jù)本設(shè)計(jì)的X

15、Y工作臺(tái)的參數(shù)定為：錯(cuò)誤！未找到引用源。工作臺(tái)行程：橫向320mm，縱向450mm錯(cuò)誤！未找到引用源。工作臺(tái)最大尺寸（長×寬×高）：1100×900×300mm 錯(cuò)誤！未找到引用源。工作臺(tái)最大承載重量：120Kg錯(cuò)誤！未找到引用源。脈沖當(dāng)量：0.001mm/pluse錯(cuò)誤！未找到引用源。進(jìn)給速度：60平方毫米/min錯(cuò)誤！未找到引用源。表面粗糙度：0.81.6錯(cuò)誤！未找到引用源。設(shè)計(jì)壽命：15年2.1.2 XY工作臺(tái)部件進(jìn)給系統(tǒng)受力分析因激光切割機(jī)床為激光加工,其激光器與工件之間不直接接觸,因此可以認(rèn)為在加工過程中沒有外力負(fù)載作用。其切削力為零。XY工作

16、臺(tái)部件由工作臺(tái)、中間滑臺(tái)、底座等零部件組成,各自之間均以滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副相聯(lián),以保證相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度。設(shè)下底座的傳動(dòng)系統(tǒng)為橫向傳動(dòng)系統(tǒng)，即X向，上導(dǎo)軌為縱向傳動(dòng)系統(tǒng)，即Y向。一般來說,數(shù)控切割機(jī)床的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的摩擦力可忽略不計(jì),但滾珠絲杠副,以及齒輪之間的滑動(dòng)摩擦不能忽略,這些摩擦力矩會(huì)影響電機(jī)的步距精度。另外由于采取了一系列的消隙、預(yù)緊措施,其產(chǎn)生的負(fù)載波動(dòng)應(yīng)控制在很小的范圍。2.1.3初步確定XY工作臺(tái)尺寸及估算重量初定工作臺(tái)尺寸(長×寬×高度)為:1200×950×70mm，材料為HT200，估重為625N (W1)。設(shè)中托座尺寸(長×寬&#

17、215;高度)為:1200×520×220mm，材料為HT200，估重為250N（W2）。另外估計(jì)其他零件的重量約為250N (W3)。加上工件最大重量約為120Kg（1176N）(G)。4則下托座導(dǎo)軌副所承受的最大負(fù)載W為:W=W1+W2+W3+G665+250+250+11762301N2.2 Z軸隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)激光切割機(jī)對(duì)Z軸隨動(dòng)機(jī)構(gòu)要求非常高。在切割中需隨時(shí)檢測(cè)和控制切割表面的不平度，通過伺服電機(jī)和滾珠絲桿調(diào)整切割頭的高度，以保證激光聚焦后的焦點(diǎn)在切割板材的表面位置。由于激光焦點(diǎn)至板面的距離將影響割縫寬窄及質(zhì)量，因此，要求Z軸的檢測(cè)精度高于0.010mm：同時(shí)，隨動(dòng)速

18、度應(yīng)大于5m/min。隨動(dòng)速度太快會(huì)造成切割頭上下震蕩，太慢又造成切割頭跟不上的現(xiàn)象。目前。對(duì)加工板材的檢測(cè)主要有電容、電感、電阻、激光、紅外等幾種方式。電感式和電阻式屬于傳感器，激光、紅外及電容式屬于非接觸式傳感器。電容式傳感器在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)過程中不發(fā)生摩擦阻力，最適于金屬板材和高速切割加工，而激光和紅外位移傳感器對(duì)加工材料的反射率很敏感，僅適用于一些特殊場(chǎng)合的切割加工(如強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)干擾環(huán)境)。所以在選擇傳感器時(shí)，應(yīng)注意檢測(cè)精度和對(duì)切割材料的適應(yīng)性，同時(shí)安裝時(shí)還需要注意采取抗干擾措施。割頭具有多種先進(jìn)的智能和附加功能，如自動(dòng)調(diào)整激光噴嘴距離、自動(dòng)清潔噴嘴、同軸噴水機(jī)構(gòu)、切割頭轉(zhuǎn)動(dòng)、切割嘴擺動(dòng)等。

19、這些功能機(jī)構(gòu)的增加,不可避免地增加了切割頭的重量，成切割頭的動(dòng)態(tài)性能不好,隨動(dòng)機(jī)構(gòu)反應(yīng)不靈敏。一般來說，普通數(shù)控激光切割機(jī)Z軸拖動(dòng)重量在5kg以上時(shí)，應(yīng)采用重力平衡設(shè)施。而高性能數(shù)控激光切割機(jī)的Z軸拖動(dòng)重量在2kg以上就必須施加重力平衡設(shè)施，特別是在高速飛行光路設(shè)計(jì)中,這一點(diǎn)尤為重要。目前Z軸上的重力平衡設(shè)施使用較多的是采用氣缸托動(dòng)方式(圖2-1)。該方式重量輕、體積小、易安裝，還可根據(jù)要求調(diào)整氣缸的平衡力。5Z軸電機(jī) Z軸絲桿切割頭圖2-1 Z軸隨動(dòng)機(jī)構(gòu)6第三章 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（一） 根據(jù)機(jī)床的受力情況及結(jié)構(gòu)尺寸，參照南京工藝裝備廠的產(chǎn)品系列，選用FFZD內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠

20、絲桿，具體型號(hào)如下：X向： FFZD 2504-3/490×500Y向： FFZD 2504-3/500×1100（二） 因X向的滾珠絲桿比Y向的滾珠絲桿所受的負(fù)載大，現(xiàn)只計(jì)算X向絲桿的相關(guān)數(shù)據(jù)，Y向根據(jù)X向的結(jié)果相同選用即可滿足要求。（三） 具體計(jì)算如下。3.1 滾珠絲杠副導(dǎo)程的確定軸向負(fù)荷計(jì)算公式：Fa=F+UW （3.1）式中F 切削力，F(xiàn)=0W工件重量加工作臺(tái)重量 W=2301NU滾動(dòng)導(dǎo)軌上的滾動(dòng)摩擦系數(shù)（約為0.003-0.004），取U=0.004則根據(jù)式（3.1）：Fa = 0.004×2301=92N激光切割機(jī)滾珠絲杠是在低速條件下工作的。故本處的

21、 Go=（0.2-0.3），F(xiàn)a =18.4-27.6N。對(duì)照樣本參數(shù),這里的Go非常小，選定導(dǎo)程為4的滾珠絲杠副。3.2 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率為:=tg/tg(+') （3.2） 式中滾珠絲杠的螺紋升角當(dāng)量摩擦角根據(jù)當(dāng)量摩擦系數(shù)和當(dāng)量摩擦角關(guān)系（見表3-1），前面已經(jīng)定v=1m/s，材料選擇灰鑄鐵HRC45。所以：=4°00，tg=0.0025 ；因?yàn)?arctg（Ph/d） （3.3）7式中:Ph導(dǎo)程，4mm d絲杠公稱直徑，25mm則根據(jù)式（3.3）：2.91°則根據(jù)式（3.2）得：0.953。表3-1 當(dāng)量摩擦系數(shù)f和當(dāng)量摩擦角8第四章

22、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型導(dǎo)軌主要分為滾動(dòng)導(dǎo)軌和滑動(dòng)導(dǎo)軌兩種， 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床中有廣泛的應(yīng)用。相對(duì)普通機(jī)床所用的滑動(dòng)導(dǎo)軌而言，它有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： 錯(cuò)誤！未找到引用源。定位精度高直線滾動(dòng)導(dǎo)軌可使摩擦系數(shù)減小到滑動(dòng)導(dǎo)軌的1/50。由于動(dòng)摩擦與靜摩擦系數(shù)相差很小，運(yùn)動(dòng)靈活，可使驅(qū)動(dòng)扭矩減少90%，因此，可將機(jī)床定位精度設(shè)定到超微米級(jí)。錯(cuò)誤！未找到引用源。降低機(jī)床造價(jià)并大幅度節(jié)約電力采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的機(jī)床由于摩擦阻力小，特別適用于反復(fù)進(jìn)行起動(dòng)、停止的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可使所需的動(dòng)力源及動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)小型化，減輕了重量，使機(jī)床所需電力降低90%，具有大幅度節(jié)能的效果。錯(cuò)誤！未找到引用源?？商岣邫C(jī)床的運(yùn)動(dòng)速度直

23、線滾動(dòng)導(dǎo)軌由于摩擦阻力小，因此發(fā)熱少，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床的高速運(yùn)動(dòng)，提高機(jī)床的工作效率2030%。錯(cuò)誤！未找到引用源?？砷L期維持機(jī)床的高精度對(duì)于滑動(dòng)導(dǎo)軌面的流體潤滑，由于油膜的浮動(dòng)，產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)精度的誤差是無法避免的。在絕大多數(shù)情況下，流體潤滑只限于邊界區(qū)域，由金屬接觸而產(chǎn)生的直接摩擦是無法避免的，在這種摩擦中，大量的能量以摩擦損耗被浪費(fèi)掉了。與之相反，滾動(dòng)接觸由于摩擦耗能小滾動(dòng)面的摩擦損耗也相應(yīng)減少，故能使直線滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)長期處于高精度狀態(tài)。同時(shí)，由于使用潤滑油也很少，大多數(shù)情況下只需脂潤滑就足夠了，這使得在機(jī)床的潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用維護(hù)方面都變的非常容易了。所以在結(jié)構(gòu)上選用：開式直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。參照南京

24、工藝裝備廠的產(chǎn)品系列。型號(hào)：選用GGB型四方向等載荷型滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副，如圖4-1。具體型號(hào)：X向選用GGB20BA2P，2 500-4Y向選用GGB20AB2P，2 1100-49圖4-1 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌10第五章 步進(jìn)電機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定5.1 步進(jìn)電機(jī)的選用5.1.1 脈沖當(dāng)量和步距角已知脈沖當(dāng)量為1m/STEP，而步距角越小，則加工精度越高。初選為0.36o/STEP（二倍細(xì)分）。5.1.2步進(jìn)電機(jī)上起動(dòng)力矩的近似計(jì)算電機(jī)起動(dòng)力矩：M=M1+M2 （5.1）式中: M為滾珠絲杠所受總扭矩Ml為外部負(fù)載產(chǎn)生的摩擦扭矩，有:M1=Fad/2tg(+') （5.2）=92×0

25、.025/2×tg（2.91+0.14）=0.062N·mM2為內(nèi)部預(yù)緊所產(chǎn)生的摩擦扭矩，有：M2=KFaoPh/2 （5.3）式中: K預(yù)緊時(shí)的摩擦系數(shù)，0.10.3Ph導(dǎo)程，4cmFao預(yù)緊力，有：Fao=Fao1+Fao2取Fao1=0.04×Ca=0.04 ×1600=640NFao2為軸承的預(yù)緊力，軸承型號(hào)為6004輕系列，預(yù)緊力為Fao2130N。故根據(jù)式（5.3）：M2=0.098 N·m齒輪傳動(dòng)比公式為：i=× Ph /(360×p)，故步進(jìn)電機(jī)輸出軸上起動(dòng)矩近似地可估算為：Tq=M/i （5.4）=360&

26、#215;M×p /××Ph式中: p =lm/STEP=0.0001cm/STEP；M= M1+ M 2= 0.16N=0.36o/STEP11q=0.85Ph0.4cm0.953則根據(jù)式（5.4）：Tq=360×0.16×0.0001/(3.6×0.85×0.4)=0.4 N·m因Tq/TJM=0.866(因?yàn)殡姍C(jī)為五相運(yùn)行)。則步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩TJM=Tq/0.866=0.46 N·m5.1.3確定步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率參考有關(guān)數(shù)控激光切割機(jī)床的資料,可以知道步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率不超過1000Hz。

27、根據(jù)以上討論并參照樣本,確定選取M56853S型步進(jìn)電機(jī)，該電機(jī)的最大靜止轉(zhuǎn)矩為0.8 N·m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為235g/cm25.2齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定5.2.1傳動(dòng)比的確定要實(shí)現(xiàn)脈沖當(dāng)量lm/STEP的設(shè)計(jì)要求，必須通過齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行分度，其傳動(dòng)比為：i=P0p ) （5.5） h/(36式中：Ph 為滾珠絲杠導(dǎo)程為步距角p為脈沖當(dāng)量根據(jù)前面選定的幾個(gè)參數(shù)，由式（5.4）得：i=0.36×4/360×0.001=4:1=Z2/Z1根據(jù)結(jié)構(gòu)要求,選用Z1為30，Z2為1205.2.2齒輪結(jié)構(gòu)主要參數(shù)的確定錯(cuò)誤！未找到引用源。齒輪類型：選擇直齒加工方便。錯(cuò)誤！未找到引用源。

28、模數(shù)選擇：本工作臺(tái)負(fù)載相當(dāng)輕,參考同類型的機(jī)床后,選擇m1齒輪傳動(dòng)側(cè)隙的消除。錯(cuò)誤！未找到引用源。中心距的計(jì)算：A=m×（Z1+ Z2） （5.6）12=1×(30+120)/2=75mm齒頂高為1mm，齒根高為125mm，齒寬為20mm。錯(cuò)誤！未找到引用源。齒輪材料及熱處理：小齒輪Z1采用40Cr，齒面高頻淬火;大齒輪Z2采用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。5.3步進(jìn)電機(jī)慣性負(fù)載的計(jì)算由資料知，激光切割機(jī)的負(fù)載可以認(rèn)為是慣性負(fù)載。機(jī)械機(jī)構(gòu)的慣量對(duì)運(yùn)動(dòng)特性有直接的影響。不但對(duì)加速能力、加速時(shí)驅(qū)動(dòng)力矩及動(dòng)態(tài)的快速反應(yīng)有關(guān)，在開環(huán)系統(tǒng)中對(duì)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性也有很大的影響，因此要計(jì)算慣性負(fù)載。限于

29、篇幅，在此僅對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的負(fù)載進(jìn)行計(jì)算。慣性負(fù)載可由以下公式進(jìn)行計(jì)算：JD=J0+J1+(Z1/Z2)(J2+J3)+ J4 (Vm/D)2mn （5.7）式中：JD為整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的慣性負(fù)載。J0為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量eJ1為齒輪Zl的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J2為齒輪Z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3為齒輪Z3的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量mn為系統(tǒng)工作臺(tái)質(zhì)量Vm為工作臺(tái)的最大移動(dòng)速率D為折算成單軸系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)軸角速度各項(xiàng)計(jì)算如下：已知：J00忽略不計(jì)， mn=112.5Kg齒輪慣性轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式：J=2m=2G/g （5.8）其中：為回轉(zhuǎn)半徑G為轉(zhuǎn)件的重量滾珠絲杠的慣性矩計(jì)算公式：J=RLD/32 （5.9）13最后計(jì)算可得：J

30、1=0.1×10-3Kg. m2J2=1.32×10-3Kg. m2J3=2.98×10-4Kg. m2J4=1.14×10-5Kg. m2Vm=12 m/sD=2rad/s故慣性負(fù)載根據(jù)式（5.7）得：JD=J0+J1+(Zl/Z2)（J2J3）+ J4 (Vm/D)2×mn =17.3 Kg. cm2此值為近似值故此值小于所選電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。14第六章 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度的分析激光切割機(jī)XY工作臺(tái)其實(shí)為一進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，其傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度可根據(jù)不出現(xiàn)摩擦自振或保證微量進(jìn)給靈敏度的條件來確定。6.1 根據(jù)工作臺(tái)不出現(xiàn)爬行的條件來確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度傳動(dòng)系

31、統(tǒng)中的當(dāng)量剛度K或當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度C主要由最后傳動(dòng)件的剛度K0或C0決定的，在估算時(shí)，取K=K0，C=C0對(duì)滾珠絲杠傳動(dòng),其變形主要包括：錯(cuò)誤！未找到引用源。絲杠拉壓變形錯(cuò)誤！未找到引用源。扭轉(zhuǎn)變形錯(cuò)誤！未找到引用源。絲杠和螺母的螺紋接觸變形及螺母座的變形。 錯(cuò)誤！未找到引用源。軸承和軸承座的變形。在工程設(shè)計(jì)和近似計(jì)算時(shí)，一般將絲杠的拉壓變形剛度的三分之一作為滾珠絲杠副的傳動(dòng)剛度K0，根據(jù)支承形式可得：Ko=EF/3L*10-3(Kgf/mm) 式（6.1）式中：E=2.06×10 -4(Kgf/ mm 2)F=754.8mm 2L=Ls250 mm則根據(jù)式（6.1）得：K0=203.2N

32、/mm傳動(dòng)系統(tǒng)剛度較大，可以滿足要求。6.2根據(jù)微量進(jìn)給的靈敏度來確定傳動(dòng)系統(tǒng)剛度此時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度應(yīng)滿足：KF0/ 式（6.2）式中：K傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)量剛度F0部件運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜摩擦力N 正壓力,N=W/g=230kgfF 靜摩擦系數(shù)，取0.003-0.004 部件調(diào)整時(shí)，所需的最小進(jìn)給量15則：F0=230×0.004=0.92KGFA=0.5p=0.5m/STEP即滿足微量進(jìn)給要求的傳動(dòng)系統(tǒng)剛度為:KF0/0.92/0.51.84Kgf/mm結(jié)合上述傳動(dòng)系統(tǒng)剛度的討論可知滿足微量進(jìn)給靈敏度所需要的剛度較小，可以達(dá)到精度要求。16第七章 消隙方法與預(yù)緊7.1消隙方法數(shù)控機(jī)床的機(jī)械進(jìn)給裝置

33、中常采用齒輪傳動(dòng)副來達(dá)到一定的降速比和轉(zhuǎn)矩的要求。由于齒輪在制造中總是存在著一定的誤差，不可能達(dá)到理想齒面的要求，因此一對(duì)嚙合的齒輪，總應(yīng)有一定的齒側(cè)間隙才能正常地工作。齒側(cè)間隙會(huì)造成進(jìn)給系統(tǒng)的反向動(dòng)作落后于數(shù)控系統(tǒng)指令要求，形成跟隨誤差甚至是輪廓誤差。對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來說，齒側(cè)間隙也會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，齒輪傳動(dòng)副常采用各種消除側(cè)隙的措施，以盡量減小齒輪側(cè)隙。數(shù)控機(jī)床上常用的調(diào)整齒側(cè)間隙的方法針對(duì)不同類型的齒輪傳動(dòng)副有不同的方法。7.1.1偏心軸套調(diào)整法如圖7-1，齒輪裝在電動(dòng)機(jī)軸上，調(diào)整偏心軸套可以改變齒輪和之間的中心距，從而消除齒側(cè)間隙。1-齒輪 2-偏心套 3-齒輪圖7-1 偏心軸套調(diào)整

34、法177.1.2錐度齒輪調(diào)整法如圖7-2所示將一對(duì)齒輪和的輪齒沿齒寬方向制成小錐度，使齒厚在齒輪的軸向稍有變化。調(diào)整時(shí)改變墊片的厚度就能改變齒輪和的軸向相對(duì)位置，從而消除齒側(cè)間隙。圖7-2 錐度齒輪調(diào)整法7.1.3雙片齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法圖7-3是另一種雙片齒輪周向彈簧錯(cuò)齒消隙結(jié)構(gòu)，兩片薄齒輪1和2套裝一18起，每片齒輪各開有兩條周向通槽，在齒輪的端面上裝有短柱3，用來安裝彈簧4。裝配時(shí)使彈簧4具有足夠的拉力，使兩個(gè)薄齒輪的左右面分別與寬齒輪的左右面貼緊，以消除齒側(cè)間隙。對(duì)比三種方案：第一種需要經(jīng)常的調(diào)整，對(duì)于本身就以提高效率為目標(biāo)的數(shù)控機(jī)床而言肯定不合適。第二種是很不錯(cuò)的方案，但在切割機(jī)上并不實(shí)用

35、。第三種方案相比較而言在數(shù)控切割機(jī)上適用，而且不需要人為經(jīng)常調(diào)整，很適合數(shù)控機(jī)床的需要。本設(shè)計(jì)方案選用第三種方法。圖7-3 雙片齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法7.2預(yù)緊滾珠絲杠副在工作臺(tái)上的支承方式有兩種。一種是單支承形式；另一種是兩端支承形式，本設(shè)計(jì)選用兩端支承形式中的“雙支點(diǎn)各單向固定”的支承方式。該形式夾緊一對(duì)圓錐滾子軸承的外圈而預(yù)緊，提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度，增加軸承裝置的剛性，減小機(jī)器工作時(shí)軸承的振動(dòng)。預(yù)緊量由廠家提供。19第八章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8.1 確定機(jī)床控制系統(tǒng)方案根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)方案的要求，可以看出：對(duì)機(jī)械部分的控制只有進(jìn)給系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)的控制和工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)控制?？刂葡到y(tǒng)有微機(jī)的、有PLC的、

36、也有單片機(jī)的，這里采用的是開環(huán)控制系統(tǒng)，可以選擇經(jīng)濟(jì)型的單片機(jī)控制系統(tǒng)。另外，居然要控制，就得有輸入和輸出設(shè)備才能對(duì)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。其控制系統(tǒng)框圖如圖8-1所示：圖8-1 控制系統(tǒng)框圖8.2 主要硬件配置8.2.1主要芯片選擇由于89C51芯片在性價(jià)比上比同類單片機(jī)高，加上8031、8051市場(chǎng)上已經(jīng)停產(chǎn)，所以選擇89C51作為主芯片。8.2.2 主要管腳功能89C51是40腳雙列直插式芯片。主要管腳功能:錯(cuò)誤！未找到引用源。控制線EA片外存儲(chǔ)器選擇端，雖然89C51內(nèi)有4K的FLASH，但為了方便接線和各程序的存放，故不使用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，這樣EA接地，從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令。錯(cuò)誤！未

37、找到引用源。PSEN外部程序存儲(chǔ)器選通端,以區(qū)別讀外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。錯(cuò)誤！未找到引用源。ALE地址鎖存控制端,系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE控制P0口輸出的低八位地址送鎖存器儲(chǔ)存，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和地址隔離。此外ALE以l/620晶振的固定頻率輸出正脈沖,可作為外部時(shí)鐘或定時(shí)脈沖。錯(cuò)誤！未找到引用源。RESET復(fù)位端,當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)二個(gè)周期以上高電平，完成復(fù)位初始化操作。錯(cuò)誤！未找到引用源。89C51中I/O口的介紹P0口外接存儲(chǔ)器時(shí)，此口為擴(kuò)展電路低八位地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用口；Pl口用戶使用的I/O口；P2口外接存儲(chǔ)器時(shí),作擴(kuò)展電路高八位的地址總線；P3口雙重功能口；P0P3口均為八位雙向口。P0口可驅(qū)動(dòng)8

38、個(gè)TTL門電路，PlP3口只能驅(qū)動(dòng)四個(gè)TTL門電路。錯(cuò)誤！未找到引用源。時(shí)鐘XTAL1和XTAL2，使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，二端接石英和微調(diào)電路；使用外部時(shí)鐘時(shí)，接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。89C51三總線結(jié)構(gòu)：地址總線AB地址總線為16位，外部存儲(chǔ)器直接尋址范圍為64KB，地址總線由P0口經(jīng)地址鎖存器，提供八位A0-A7，高八位A8A15由P2口直接提供。數(shù)據(jù)總線DB數(shù)據(jù)總線為8位，自P0口直接提供。,控制總線CB由P3口第二功能控制線EA、PSEN、ALE、RESET組成。8.2.3 EPROM的選用為簡(jiǎn)化電路，此處選用2764EPROM (8K*8位)。本設(shè)計(jì)采用二片2764EPROM，分別存放監(jiān)控程序

39、,各功能模塊程序,常用零件加工程序。以便于更換各功能模塊程序和零件加工程序時(shí)，只需更換各自芯片即可，方便升級(jí)。2764芯片主要引腳功能:錯(cuò)誤！未找到引用源。A0A12 13位地址線錯(cuò)誤！未找到引用源。D0D7 數(shù)據(jù)輸出線 錯(cuò)誤！未找到引用源。OE 數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào) 錯(cuò)誤！未找到引用源。PGM 編程控制信號(hào)，用于引入編程脈沖 錯(cuò)誤！未找到引用源。CE 片選信號(hào)2764主要工作方式:錯(cuò)誤！未找到引用源。讀方式OE及CE為低電平，Vpp5V時(shí)處于21讀出方式錯(cuò)誤！未找到引用源。寫方式OE為低電平, PGM亦為低電平，VPP21V, CE為高電平時(shí)，2764芯片處于禁止?fàn)顟B(tài)。將數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)固化到指定地

40、址單元。錯(cuò)誤！未找到引用源。編程禁止方式一此為向多片2764寫入不同程序而設(shè)置的，當(dāng)VPP=+21V時(shí)，CE為高電平時(shí)，2764芯片處于編程禁止?fàn)顟B(tài)。8.2.4 RAM的選用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM通常采用MOS型，MOS型RAM分靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩種。動(dòng)態(tài)RAM集成度高，功耗小，成本低，但控制邏輯復(fù)雜，需要定期刷新,尤其是容易受到干擾，對(duì)環(huán)境、結(jié)構(gòu)、電摞等都有較高的要求。對(duì)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)而言,可靠是第一位的,此處選用大容量靜態(tài)RAM6264(8K*8位)一片。6264主要引腳功能：錯(cuò)誤！未找到引用源。A0A12 13位地址線錯(cuò)誤！未找到引用源。IO1IO7 數(shù)據(jù)輸入輸出線 錯(cuò)誤！未找到引用源。OE 數(shù)據(jù)輸出

41、允許信號(hào) 錯(cuò)誤！未找到引用源。WE 寫選通信號(hào) 錯(cuò)誤！未找到引用源。CE 片選信號(hào)6264主要工作方式:錯(cuò)誤！未找到引用源。讀方式OE及CE為低電平，WE為高電平時(shí)，6264將數(shù)據(jù)輸出到指定地址。錯(cuò)誤！未找到引用源。寫方式CE為低電平，WE亦為低電平時(shí),允許數(shù)據(jù)輸入。錯(cuò)誤！未找到引用源。封鎖方式CE為高電平時(shí)，該芯片沒被選通，不工作。8.2.5 89C51存儲(chǔ)器及I/O的擴(kuò)展可編程接口芯片是指其工作方式可由與之對(duì)應(yīng)的軟件命令來加以改變的接口芯片。這類芯片一般具有多種功能，使用靈活方便，使用前必須由CPU對(duì)其編程設(shè)定工作方式，然后按設(shè)定的方式進(jìn)行操作。8155可編程并行I/O接口具有功能強(qiáng)，價(jià)格

42、便宜，且具有與MCS-51單片機(jī)配置簡(jiǎn)單、方便等優(yōu)點(diǎn)。是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)最常用的外部功能擴(kuò)展器件之一。22(1)存儲(chǔ)器與單片機(jī)聯(lián)接，主要是通過三總線聯(lián)接。應(yīng)考慮總線的驅(qū)動(dòng)能力是否足夠。存儲(chǔ)器2764、6264存儲(chǔ)量均為8K，需13位地址進(jìn)行存儲(chǔ)單元選擇，將A0A7腳與地址鎖存器八位地址輸出對(duì)應(yīng)聯(lián)接，將A8A13腳與89C51的P2口P2.0-P2.4相聯(lián)接，其余地址線經(jīng)P2.5P2.7經(jīng)譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。數(shù)據(jù)線聯(lián)接將存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)輸出端D0Dl與89C51P0口聯(lián)接?？刂凭€89C51 PSEN與2764CE相聯(lián)，89C51從外部EPROM取指令。WR、 分別與6264WE、OE相聯(lián)，89C51對(duì)外部

43、RAM進(jìn)行讀/寫。(2)8155許多信號(hào)與89C51兼容，可直接聯(lián)接，因8155內(nèi)部已有鎖存器，因此8155數(shù)據(jù)地址復(fù)合線AD0一AD7與89C51P0口直接相聯(lián)。地址鎖存信號(hào)ALE與89C51ALE相聯(lián)。片選信號(hào)CE經(jīng)譯碼后產(chǎn)生，以高位地址P2.0直接作為IO/M信號(hào)，此時(shí)對(duì)8155需要使用16位地址進(jìn)行編址。8155的結(jié)構(gòu)框圖及引腳排列見圖8-2。圖8-2 8155引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)8.2.6 8155工作方式查詢8155I/O工作方式選擇通過對(duì)8155內(nèi)部命令寄存器（命令口）設(shè)定命令控制字實(shí)現(xiàn)。命令寄存器格式及對(duì)應(yīng)的工作方式見下圖8-3。8155I/O有四種工作方式，即ALT1，ALT2，A

44、LT3，ALT4。其中各符號(hào)說明如下：AINTR：A口中斷，請(qǐng)求輸入信號(hào)，高電平有效。23BINTR：B口中斷，請(qǐng)求輸入信號(hào)，高電平有效。ABF（BBF）：A口（B口）緩沖器滿狀態(tài)標(biāo)志輸出線，（緩沖器有數(shù)據(jù)時(shí)BF為高電平）。ASTB（BSTB）：A口（B口）設(shè)備選通信號(hào)輸入線，低電平有效。在ALT1ALT4的不同方式下，A口、B口及C口的各位工作方式如下： ALT1：A口，B口為基本輸入/輸出，C口為輸入方式。ALT2：A口，B口為基本輸入/輸出，C口為輸出方式。ALT3：A口為選通輸入/輸出，B口為基本輸入/輸出。PC0為AINTR，PC1為ABF，PC2為ASTB，PC3PC5為輸出。AL

45、T4：A口、B口為選通輸入/輸出。PC0為AINTR，PC1為ABF，PC2為ASTB，PC3為BINTR，PC4為BBF，PC5為BSTB。00：空操作01：停止計(jì)數(shù)10：時(shí)間到則停止計(jì)數(shù)11：置入工作方式和計(jì)數(shù)長度后立即啟動(dòng)計(jì)數(shù)，若正在計(jì)數(shù)，溢出后按新的方式和長度計(jì)數(shù)0：禁止B口中斷1：允許B口中斷 0：禁止A口中斷 1：允許A口中斷 定義端口A 0：輸入 1：輸出 定義端口B 0：輸入 1：輸出 定義端口C00：ALT1、A口、B口基本輸入輸出，C口輸入01：ALT1、A口、B口基本輸入輸出，C口輸出10：ALT3，A口選通輸入輸出，B口基本輸入輸出PC0：AINTRPC1：ABFPC2

46、：ASTBPC3PC5：輸入輸出PC0：AINTRPC1：ABFPC2：ASTBPC3：BINTRPC4：BBFPC5：BSTB圖8-3 命令寄存器格式248.2.7狀態(tài)查詢8155還有一個(gè)狀態(tài)寄存器，用于鎖存I/O口和定時(shí)器的當(dāng)前狀態(tài)，供CPU 查詢用。其格式如圖8-4：狀態(tài)寄存器和命令寄存器共用一個(gè)地址，命令寄存器只能寫入不能讀出，而狀態(tài)寄存器只能讀出不能寫入。所以可以認(rèn)為，CPU讀該地址時(shí)，作為狀態(tài)寄存器，讀出的是當(dāng)前I/O口和定時(shí)器的狀態(tài)，而寫該地址時(shí)，則作為命令寄存器對(duì)I/O口工作方式的選擇。8.2.8 8155定時(shí)功能8155芯片內(nèi)有一個(gè)14位減法計(jì)數(shù)器，可對(duì)輸入脈沖進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。

47、外部有兩個(gè)定時(shí)器引腳TINEIN 和TIMEOUT。TINEIN為定時(shí)器時(shí)鐘輸入，有外部輸入時(shí)鐘脈沖，TIMEOUT為定時(shí)器輸出，輸出各種信號(hào)脈沖波形。定時(shí)器的格式、輸出波形見圖8-5。由上圖可見，定時(shí)器的低8位和高6位計(jì)數(shù)器定時(shí)是出方式由04H、05H寄存器確定。對(duì)定時(shí)器編程時(shí)，首先將計(jì)數(shù)器及定時(shí)器方式送入定時(shí)器口，（定時(shí)器的低8位和高6位，定時(shí)器方式M）04H，05H。計(jì)數(shù)常數(shù)在002H3FFF之間。計(jì)數(shù)器的起動(dòng)和停止由命令寄存器的最高兩位TM2和TM1決定。但何時(shí)讀都可以置定時(shí)器的長度和工作方式，然后必須將起動(dòng)命令寫入命令寄存器。既使計(jì)數(shù)器已經(jīng)計(jì)數(shù)，在寫入起動(dòng)命令后，仍可改變定時(shí)器的工作

48、方式。 ×A口中斷標(biāo)志請(qǐng)求A口緩沖器滿空標(biāo)志A口中斷允許標(biāo)志B口中斷標(biāo)志請(qǐng)求B口緩沖器滿空標(biāo)志B口中斷允許標(biāo)志定時(shí)器中斷標(biāo)志，定時(shí)器計(jì)數(shù)到指定長度置“1”，讀狀態(tài)后清“0”圖8-4 狀態(tài)寄存器格式25圖8-5 8155定時(shí)器方式及輸出波形8.2.9 芯片地址分配89C51支持的存儲(chǔ)芯片，程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單獨(dú)編址，EPROM與RAM地址分配較為自由,不必考慮會(huì)發(fā)生沖突,因89C51復(fù)位后,從0000H開始，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器空間為0000H-0FFFH，外部2片2764芯片地址分別為0C000H-0DFFFH，8000H-9FFFH。89C51內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間為00H-0FFH，外

49、部6264芯片地址：6000H-7FFFH1#8155芯片地址(假定未用地址用"0"表示)M/IO0時(shí)，8155(1)內(nèi)部RAM地址范圍 E000H-E0FFH/IO1時(shí)，端口地址：控制口：E100H；PA口：E101H；PB口：E102H；PC口：E103H；定時(shí)器低八位：E104H；定時(shí)器高八位：E105H 2#8155芯片地址(假定未用地址用"0"表示)M/IO0時(shí)，8155(1)內(nèi)部RAM地址范圍 0A000H-0A0FFHM/IO1時(shí)，端口地址：控制口：0A00H；PA口：0A01H；PB口：0A02H；PC口：0A03H；定時(shí)器低八位：0A0

50、4H；定時(shí)器高八位：0A05H268.3 總體程序控制8.3.1流程圖278.3.2主程序 ORG 0000HAJMP MAIN ORG 0003H LJMP INT0 ORG 000BH LJMP T028ORG 0013HLJMP INT1MAIN： MOV A，#00HMOV R0,#00HMOV DPTR，#2000HXUNHUAN : MOVX DPTR, AINC DPTRINC R0CJNE R0,#0FFH, XUNHUANINC R1CJNE R2,#0FFH, XUNHUANMOV SP,#60HSETB PX0SETB EX0SETB EX1SETB EAWE : AJM

51、P WEGONGZUO：LCALL QIUJIANLCALL XIANSHILCALL CHULI8.4 鍵盤設(shè)計(jì)8.4.1鍵盤定義及功能控制面板上布置5個(gè)控制鍵，33個(gè)功能數(shù)字鍵。其中8個(gè)鍵有雙重功能，由SHIFT鍵轉(zhuǎn)換，按下SHIFT鍵，上檔鍵有效。5個(gè)控制鍵各功能如下：急停鍵運(yùn)行時(shí)按該鍵，程序立即停止運(yùn)行。暫停鍵運(yùn)行時(shí)按下該鍵，執(zhí)行完本程序段后，停止執(zhí)行下一程序段，等待處理，此為硬件暫停?；謴?fù)運(yùn)行鍵處于急?；驎和r(shí)，接下該鍵程序繼續(xù)執(zhí)行。用M00實(shí)行軟件暫停時(shí)，恢復(fù)運(yùn)行也需要按該鍵。復(fù)位鍵編程或運(yùn)行前，清除內(nèi)存中的隨機(jī)數(shù)。對(duì)中心鍵鉬絲自動(dòng)找準(zhǔn)預(yù)定的中心位置(原點(diǎn))。30個(gè)功能數(shù)字鍵包括數(shù)

52、字鍵“09”，負(fù)號(hào)“”，程序開始字“%”，程序段結(jié)束字“LF”，序號(hào)字“N”，準(zhǔn)備功能字“G”，輔助功能字“M”，速度功能字“F”，主軸速度功能字“S”，坐標(biāo)功能字“X、Y、Z、I、J、W”。編輯鍵三29個(gè)：DEL/INS刪除/插入程序段鍵，DISP/ZOOMDISP顯示程序全段內(nèi)容，ZOOM使加工圖形按比例縮放，預(yù)置為1，COPY程序段復(fù)制，IDX可設(shè)定某一程序段為起割點(diǎn)，單步步進(jìn)電機(jī)走一拍就停止工作，回零鉬絲重新置于起點(diǎn)，運(yùn)行加工開始確認(rèn)。 8.4.2 鍵盤程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用非編碼式矩陣式鍵盤，1#8155為鍵盤接口，按五行六列布線。PA0PA4為行線，PC0PC5為列線。 A口為輸出口，C口為輸入口，按鍵盤列線，每個(gè)鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)鍵碼，根據(jù)鍵碼轉(zhuǎn)至相應(yīng)鍵處理子程序。常用鍵識(shí)別方法有掃描法和線翻轉(zhuǎn)法。本設(shè)計(jì)采用掃描法。其原理是：一條列線為低電平，若此列線上已閉合鍵，則各行線狀態(tài)都為高電平，然后按行號(hào)、列號(hào)求得閉合鍵鍵碼。 定義各行首鍵號(hào)為00