機(jī)電傳動(dòng)單向數(shù)控平臺(tái)設(shè)計(jì)說明

1、目錄機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)說明書 錯(cuò)誤!未定義書簽。1、設(shè)計(jì)任務(wù)31.1設(shè)計(jì)任務(wù)介紹及意義31.2設(shè)計(jì)任務(wù)明細(xì)42、總體方案設(shè)計(jì)42.1設(shè)計(jì)的基本依據(jù)4.2.2可行性方案的比較62.3總體方案的確定73、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)83.1機(jī)械傳動(dòng)裝置的組成及原理 .8.3.2主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算84、電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 254.1控制系統(tǒng)基本組成254.2電器元件的選型計(jì)算 284.3電氣控制電路的設(shè)計(jì)3.1.4.4控制程序的設(shè)計(jì)及說明.3.5.5.0.5、結(jié)論參考書目51、八 、，刖言現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工 程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于

2、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的 迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由機(jī)械電氣化”邁入了機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。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(dāng)今先進(jìn)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(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程 進(jìn)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(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和 新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域。X-Y數(shù)控工作臺(tái)是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱一橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、電子元件表面貼裝設(shè)備等

3、。模塊化的X-Y數(shù)控工作臺(tái)，通常由導(dǎo)軌座、移動(dòng)滑 塊、工作、絲杠螺母副，以及伺服電動(dòng)機(jī)等部件構(gòu)成。其中伺服電動(dòng)機(jī)做執(zhí)行 元件用來驅(qū)動(dòng)滾珠或螺旋絲杠，絲杠螺母帶動(dòng)滑塊和工作平臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，完成工作臺(tái)在X、丫方向的直線移動(dòng)。導(dǎo)軌副、絲杠螺母副和伺服電動(dòng)機(jī)等均已 標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù) 需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。圖一軸數(shù)控平臺(tái)1、設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)介紹及意義(1)課程設(shè)計(jì)題目：機(jī)電傳動(dòng)單向數(shù)控平臺(tái)設(shè)計(jì)(2)主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電氣控制系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)機(jī)械傳動(dòng)方

4、式螺旋絲杠、滾珠絲杠、同步皮帶、鏈傳動(dòng)等電氣控制方式單片微機(jī)控制、PLC控制功能控制要求速度控制、位置控制主要設(shè)計(jì)參數(shù)單向工作行程1800、1500、1200 mm移動(dòng)負(fù)載質(zhì)量100、50 kg負(fù)載移動(dòng)阻力100、 50 N移動(dòng)速度控制3、6 m/min（3）課程設(shè)計(jì)意義：通過課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和能力，提高分 析和解決實(shí)際問題的能力。專業(yè)課程設(shè)計(jì)是建立在專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)方向課 的基礎(chǔ)之上，根據(jù)所學(xué)課程進(jìn)行工程基本訓(xùn)練。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)明細(xì)（1） 方案設(shè)計(jì)：根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，在搜集、歸納、分析資料的基礎(chǔ) 上,明確系統(tǒng)的主要功能，確定實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主要功能的原理方案 ，并對(duì)各種方 案進(jìn)

5、行分析評(píng)價(jià)，進(jìn)行方案選優(yōu)；（2） 總體設(shè)計(jì)：針對(duì)具體的原理方案，通過對(duì)動(dòng)力和總體參數(shù)的選擇和計(jì)算， 進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，最后給出機(jī)械系統(tǒng)的控制原理圖或主要部件圖（A2圖紙一 張）；（3）電氣控制線路圖：根據(jù)控制功能的要求，完成電氣控制設(shè)計(jì)，給出電氣控制電路原理圖（A2圖紙一張）；（4）成果展示：課程設(shè)計(jì)的成果最后集中表現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)說明書和所繪制的 設(shè)計(jì)圖紙上，應(yīng) 保證獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)說明書一份 ，字?jǐn)?shù)為3000字以上， 設(shè)計(jì)圖紙不少于兩張；（5）繪圖及說明書：用計(jì)算機(jī)繪圖，打印說明書；（6） 設(shè)計(jì)分組：設(shè)計(jì)選題分組進(jìn)行，每位同學(xué)采用不同方案（或參數(shù)）獨(dú)立完 成。2、總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)的基本依據(jù)機(jī)

6、電傳動(dòng)單向數(shù)控平臺(tái)是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，是集機(jī)床、計(jì)算機(jī)、電動(dòng)機(jī)及拖動(dòng)控制、檢測(cè)等技術(shù)為一體的自動(dòng)化設(shè)備。其基本組成包括機(jī)械傳動(dòng) 系統(tǒng)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)等。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的主傳動(dòng)在數(shù)控平臺(tái)上一般采用絲桿螺母機(jī)構(gòu)。它是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以將直線運(yùn)動(dòng)變換為螺旋運(yùn)動(dòng) 。絲桿螺母機(jī)構(gòu)有滑 動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)和滾動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)之分?；瑒?dòng)摩擦機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，制造成 本低，具有自鎖功能，但其摩擦阻力打，傳動(dòng)效率低。滾珠絲桿機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，制造成本咼，但最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小，傳動(dòng)效率咼。數(shù)控裝置是數(shù)控平臺(tái)的核心。其功能是接受輸入裝置輸入的數(shù)控程序中的 加工信息，經(jīng)過數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件或

7、邏輯電路進(jìn)行譯碼、運(yùn)算和邏輯處理后，發(fā)出相應(yīng)的脈沖送給伺服系統(tǒng)，使伺服系統(tǒng)帶動(dòng)機(jī)床的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件按數(shù) 控程序預(yù)定要求動(dòng)作。一般由輸入輸出裝置、控制器、運(yùn)算器、各種接口電 路、CRT顯示器等硬件以及相應(yīng)的軟件組成。數(shù)控裝置作為數(shù)控機(jī)床 指揮系 統(tǒng)”，能完成信息的輸入、存儲(chǔ)、變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)裝置組成 ，它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部 分。驅(qū)動(dòng)機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部件 ，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元 （主要是速度控 制）、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元（主要有速度控制和位置控制）、主軸電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給電動(dòng) 機(jī)等。一般來說，數(shù)控平臺(tái)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，要求有好的快速響應(yīng)性能，以及 能靈敏且準(zhǔn)確

8、地跟蹤指令功能。數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng) 、 直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)，現(xiàn)在常用的是后兩者，都帶有感應(yīng)同步器、編 碼器等位置檢測(cè)元件，而交流伺服系統(tǒng)正在取代直流伺服系統(tǒng)。反饋裝置是閉環(huán)（半閉環(huán)）數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)環(huán)節(jié)，該裝置可以包括在伺服系統(tǒng)中，它由檢測(cè)元件和相應(yīng)的電路組成，其作用是檢測(cè)數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸的實(shí) 際移動(dòng)速度和位移，并將信息反饋到數(shù)控裝置或伺服驅(qū)動(dòng)中，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。檢測(cè)裝置的安裝、檢測(cè)信號(hào)反饋的位置，決定于數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。無 測(cè)量反饋裝置的系統(tǒng)稱為開環(huán)系統(tǒng)。由于先進(jìn)的伺服系統(tǒng)都采用了數(shù)字式伺服 驅(qū)動(dòng)技術(shù)（稱為數(shù)字伺服），伺服驅(qū)動(dòng)和數(shù)控裝置間一般都采用總線進(jìn)行連 接。

9、反饋信號(hào)在大多數(shù)場(chǎng)合都是與伺服驅(qū)動(dòng)進(jìn)行連接，并通過總線傳送到數(shù)控裝置，只有在少數(shù)場(chǎng)合或采用模擬量控制的伺服驅(qū)動(dòng)（稱為模擬伺服）時(shí)，反饋裝置才需要直接和數(shù)控裝置進(jìn)行連接。伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝式脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、測(cè)速機(jī)、光柵和磁尺2.2可行性方案的比較（1）電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的選擇直流伺服電機(jī)主要靠脈沖來定位，伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn)1 個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移，因?yàn)?，伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功 能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服 電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少 脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來，這

10、樣，就能夠很精確的控制電機(jī) 的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位，可以達(dá)到0.001mm。步進(jìn)電機(jī)是開環(huán)控制，沒輸入一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，精度較低，有時(shí) 會(huì)發(fā)生丟步現(xiàn)象。啟動(dòng)較慢，不具備過載能力。綜上所述，電機(jī)選擇直流伺服電機(jī)。（2）機(jī)械傳動(dòng)方式選擇螺旋絲桿（本設(shè)計(jì)中選定為梯形絲桿）是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或 將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線 運(yùn)動(dòng)，效率低、速度低、精度也低，但剛性好、具有自鎖功能，用于重載荷。滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、 可逆性和高效率的特

11、點(diǎn)。由于本系統(tǒng)的負(fù)載阻力不是很高，同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)的問題，選擇螺旋絲 桿。（3）電氣控制方式的選擇單片機(jī)是一種可編程的集成芯片，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要從底層開發(fā)，設(shè)計(jì)較繁瑣。 應(yīng)用系統(tǒng)廣泛，開發(fā)成本低，開發(fā)周期短，可靠性高。PLC （可編程邏輯控制器）實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，是單片機(jī) 的特例，采用模塊化設(shè)計(jì)，使用方便，編程簡(jiǎn)單，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。本例中采用單片機(jī)控制。2.3總體方案的確定（1）電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式 直流伺服電機(jī)(2)機(jī)械傳動(dòng)方式螺旋絲杠(3)電氣控制方式單片微機(jī)控制(4)功能控制要求速度控制(5)主要設(shè)計(jì)參數(shù)單向工作行程1200 mm 移動(dòng)負(fù)載質(zhì)量一一150 kg 負(fù)載移動(dòng)阻力一一5

12、0 N 移動(dòng)速度控制一一3m/min 壽命要求：每天開機(jī)8h, 一年按300個(gè)工作日，壽命5年以上 定位精度一一0.01mm機(jī)床工作臺(tái)圖2.1系統(tǒng)原理圖螺旋絲桿3、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1機(jī)械傳動(dòng)裝置的組成及原理機(jī)械傳動(dòng)裝置主要包括螺旋絲桿，工作平臺(tái)，直線導(dǎo)軌，聯(lián)軸器，軸承等。其中電機(jī)與聯(lián)軸器、絲桿與聯(lián)軸器均為鍵聯(lián)接。原理如下圖:圖3.1機(jī)械傳動(dòng)原理圖3.2主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算321、導(dǎo)軌的選擇表格A計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果已知條件本設(shè)計(jì)采用螺旋絲桿，2根導(dǎo)軌，4個(gè)滑座數(shù)，工作平臺(tái)和滑塊的質(zhì)量假定為50kg。1、額定工作時(shí)間壽命=h2、額定行程長(zhǎng)度壽命2160 h3、額定動(dòng)載荷額定動(dòng)載荷是

13、指滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的額定長(zhǎng)度壽命t=50km時(shí)，作用在滑座上大小的方向均不變化的載荷 。其值可以 按下式計(jì)算：C _FfafH fT fc作用在滑塊上的力F=(m +mJg=(50+50)“0 = i000N則單個(gè)滑座受力FyF =250N4K壽命系數(shù)K=50fH硬度系數(shù) fH =1Ca =1730N匸溫度系數(shù) fT=1fc接觸系數(shù)fc=0.81fw負(fù)荷系數(shù)fw=1.5則動(dòng)載荷有4、選擇導(dǎo)軌CafH fT fc250 3 2610 1.550=仃 30N0.81 1 1滾動(dòng)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌長(zhǎng) 1340mm , 4個(gè)滑塊，基本額定動(dòng)載荷C=4000N ,基本 額定靜載荷C°=3530N 。由動(dòng)載

14、荷可以選擇導(dǎo)軌：鋼球間隔保持器型 LM微型 SRS 型。型號(hào)：SRS12MC1+1340LHMhinmw愛：.:弋圖3.2直線滾動(dòng)導(dǎo)軌322、螺旋絲桿的選擇及校核(1) 螺旋絲桿初選表格B計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果1、工作載荷通過查閱相關(guān)資料，工作載荷Fm是指絲桿副在驅(qū)動(dòng)工作F =202NF臺(tái)時(shí)承受的軸向力，也叫做進(jìn)給牽引力，它包括絲桿的走 刀方式與移動(dòng)體重力作用在導(dǎo)軌上的其他切削分力相關(guān)的 摩擦力，因?yàn)檫x擇的導(dǎo)軌為矩形截面，所以計(jì)算公式如下：F = KFl +f(Fv +Fc +G)其中，fl、fv、FC分別為工作臺(tái)進(jìn)給方向載何 、垂直 載荷和橫向載荷；G為移動(dòng)部件的重力；K和f分別為考

15、慮顛覆力矩影響的試驗(yàn)參數(shù)和導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)，取 K=1.1 , f =0.15.則F =1.1 漢 50+0.15100 匯 9.8 = 202N2、計(jì)算螺旋絲桿的動(dòng)載荷動(dòng)載荷計(jì)算公式為Ca = VLfmF其中，L為絲桿的壽命系數(shù)，單位為1X06轉(zhuǎn)，L=60 nT/ 106T為使用壽命時(shí)間，本設(shè)計(jì)中取T=12000hn 為絲桿轉(zhuǎn)速：n=v/p=600r/min得 L =60600X12000/106 =432fm為載荷系數(shù)，取fm=1.1計(jì)算可得動(dòng)載荷為Ca 二3".仆202=1680NCa =1680N3、選擇螺旋類型螺旋副的螺紋種類主要有梯形螺紋、鋸齒形螺紋、圓螺紋、矩形螺紋、三角

16、形螺紋。結(jié)合受力情況和使用場(chǎng)合等選用梯形螺紋多種因素考慮，選用梯形螺紋。(2) 螺旋絲桿的計(jì)算校核表格C計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果1、耐磨性(1)螺紋中徑d2(mm )d2 王 12.44mmd2啟0.8丄0PpF為軸向載何，Pp螺紋副許用壓強(qiáng)，螺紋副的材料取鋼對(duì)耐磨鑄鐵，得Pp=4.3MPa®為螺母長(zhǎng)度 L與螺桿中徑d2,選整體式螺母，故® =1.5故八 c c /202d2蘭0.8=3.28mmV1.8(2)公稱直徑d和螺距P根據(jù)上式計(jì)算出的d2按螺紋的標(biāo)準(zhǔn)基本尺寸系列選取相應(yīng)的d和P,經(jīng)查表可以選出：公稱直徑：d=20mm;螺 距：p=4mm,取d2 =d 0.5匯

17、 P =18mm材料選擇：絲桿材料40CrMn ,軸頸處可局部熱傳動(dòng)螺母采用 ZCuSn10Zn2(3)導(dǎo)程S選取線數(shù)Z=1 ,因?yàn)槁菥郟=4mm ,故導(dǎo)程S=Z 漢 P=4mm（4）螺母高度HH= W 漢 d2=1.5 X18=27mm（5）旋合圈數(shù)mm=H/P =27/4=6.75（6）螺紋的工作高度h =0.5P =0.5匯 4 =2mm（7）工作壓強(qiáng)pF202p 0.26MPa < Ppnd2hm 3.14 勺8疋2漢6.75pd = 20mm, P = 4mm, d2 =18mmp < Pp =8，說明校核合格，設(shè)計(jì)正確。2、驗(yàn)算自鎖（1）螺旋升角丸P4九一arctan（

18、） arctan（） 4.048兀d23.14 勺8（2）當(dāng)量摩擦角*T曾-arctan（JCOS 2扎*T，滿足自鎖條件3、螺桿強(qiáng)度通過查表，滑動(dòng)摩擦系數(shù)(定期潤(rùn)滑)：f =0.10牙型角=30故屯=arctan( 0.10cos15)=5.91o(1) 螺桿傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩TT = 0.5Fd2 tan(,：%) =0.5 202 18 tan(4.0485.91 )= 319.2N *mm(2) 當(dāng)量應(yīng)力；-3(0.2d)2 (4Fd12)2其中 dj = d P =20 4 = 16mm0 =3(319.23)2+(厶乂202?)2 =1.46MpaV 0.2"63.14F6(3)

19、 強(qiáng)度條件螺桿材料為：45鋼調(diào)質(zhì)，查表得:材料的屈服極限為J =167278MPa，選278 MPa ；則螺桿的許用應(yīng)力為匚 s =69.5MPa4故二 < 二4、螺紋牙強(qiáng) (1)螺紋牙底寬度b；<；，校核合格，符合強(qiáng)度條件:因?yàn)槭翘菪温菁y，故b = 0.65P = 0.65 x4 = 2.6mm（2）螺桿和螺母的抗剪強(qiáng)度螺桿剪切應(yīng)力為：F202t =1.55MPa兀 di螺母剪切應(yīng)力為：F2022=1.23MPandbm 3.14漢202.6x1螺桿許用剪切應(yīng)力可=0.6<r =0.6x69.5 = 41.7MPa螺母許用剪切應(yīng)力可=40MPa可見1 <，校核通過。（

20、3）螺桿和螺母的抗彎強(qiáng)度螺桿的彎曲應(yīng)力：3Fh3202 X2%22 3.56MPa兀d1b m 3.14 匯 16 漢2.6 漢 1螺母的彎曲應(yīng)力：3Fh3漢202漢2b 2 22.85MPa兀 db2m 3.1恥20江2.62><1螺桿許用彎曲應(yīng)力bb=1.2p=83.4MPa螺母許用彎曲應(yīng)力Qb = 60MPa可見b <b，校核通過。綜上所述，螺紋牙強(qiáng)度足夠。說明螺紋牙強(qiáng)度足夠。5、螺桿的穩(wěn)（1）柔度g旦>4,證明穩(wěn)定F定性丸!= 一：一，i其中長(zhǎng)度系數(shù)卩=0.5 (兩端固定)，工作行程,.d1L =1200 mm， i = =44冊(cè)、4L 0.5x1200 “門故

21、扎u = 150 >90r i4臨界載荷F兀2Elafc=a其中e為螺桿材料的彈性模量，取c(乩)25E =2.07叮05MPa，螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩nd144la = = 3215.36mm4,6425l 3.14 X2.07X10 X3215.36” Fc =2= 18228.7 N故(0.5 X1200)2(3)穩(wěn)定性判定豆=90.24>4F說明穩(wěn)定性合格.性合格.6螺桿的剛度(1) 軸向載何使導(dǎo)程產(chǎn)生的變形 §F住4FS4 702 漢 4“ c 宀供 一2 一5 一 1.9漢 10 mm兀 Ed13.14 漢 2.07 漢 10 漢 16(2) 轉(zhuǎn)矩使導(dǎo)程產(chǎn)生的

22、變形 6t.16TS216 漢 319.2V2CL心殲 一 24 一24-6.510 mm兀2Gd,3.142 匯200漢9.8"64也<,螺桿剛度合格(3) 導(dǎo)程的總變形量66 =6f 士耳，軸向載何與運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)取正號(hào)。555貝U 6 = 5f +6t =1.9x10 +6.5漢10一 =8.4x10mm(4) 單位長(zhǎng)度變形量 = 6 / S uZ.lxlOmm/m在本設(shè)計(jì)中，取精度等級(jí)為7級(jí)，5 =3.0X0 mm/m故可知 £,螺桿剛度合格。7、螺桿的橫向振動(dòng)(1) 臨界轉(zhuǎn)速nc6 K2d1n, =12.3叮06匯一41 ,其中l(wèi)c為螺桿兩支承間的距 lc離

23、,取lc=1200mm ;氣為支承系數(shù) ，取氣=4.730(兩端固定)；64 732 工16則 nc =12.3漢 106 漢2=3057.6r /minc12002(2) 工作轉(zhuǎn)速n的校核按 n =1500 r / min 計(jì)算,n <0.8n c = 2446.1r / min滿足要求，合格。n v 0.8nc ,滿足轉(zhuǎn)速要求。&效率卄 tan 二=0.98匯丄=tan +知)tan4.048"0.98 漢a、=0.395ta n(4.048= + 5.91 Jn =0.3959、螺旋絲桿 通過螺紋外徑和螺距選擇30度梯形絲杠（兩端臺(tái)階選型型），型號(hào)為 MTSBLW

24、20-1200-F25-V15-S25-Q155圖3.3螺旋絲桿直流伺服電機(jī)的選型已知參數(shù)：工作臺(tái)重量G=50 9.8=490N工作臺(tái)與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù) J =0.15工作臺(tái)行進(jìn)時(shí)動(dòng)載荷Ca "680N螺旋絲桿導(dǎo)程S = 4mm螺旋絲桿節(jié)圓直徑d =20mm螺旋絲桿總長(zhǎng)I = 1200mm螺旋絲桿傳動(dòng)效率s二0.9表格D計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果1、動(dòng)作模式其中，工作平臺(tái)移動(dòng)速度 v = 50mm/s的決定工作行程1 =1200mm行程時(shí)間ts = 23.8s加減速時(shí)間ta =0.2s定位精度Ap = 0.01mm2、等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩電機(jī)與螺旋絲桿間的傳動(dòng)比i,為使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提高精度，

25、取i=1.（1）空載時(shí)的摩擦轉(zhuǎn)矩TlpPGS0.15x490x0.004,T_p = 0.052 N |_m2Si2漢3.14漢0.9漢1（2）車削加工時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TlCaS1680x0.004,TL =a =1.19NLm2別si2漢3.14漢0.9匯1Tlp =0.052NmTL = 1.19Nm3、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（1）螺旋絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J s_nd4Pl3.14x（0.02）4x7.8"03x1.5Js -32g32x9.8= 1.87"0KgLm2（2）工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JwGS 24900.004 2Jw 一X（）-X （）9.82 兀9.82 匯 3.1452=2

26、.02心0 kg.m（3）聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jg根據(jù)螺旋絲桿和電機(jī)輸出軸直徑，選擇MCSLCWK40-12-15 聯(lián)軸器（兩端帶鍵槽），轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Jg =1.9"0*kgLm2J m =5.97"0°kg.mditH也側(cè)圖3.4聯(lián)軸器(4)換算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為JJm 二 Js Jw Jg =1.87 102.02 101.9 10占52= 5.97 10 kg.m2n =1500r /min4、轉(zhuǎn)速計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速n60v _ 60 50Pi 一 2 1二 1500r / min5、直流伺服根據(jù)車削時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T_=1.19NLm，電機(jī)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣_52電機(jī)初

27、步選定 量 Jm =5.97江10 kg.m 和電 機(jī)轉(zhuǎn)速n =1500 r / min，初步選定為巨風(fēng)牌稀土永磁直流伺服電機(jī)，型號(hào)為85SZD，額定轉(zhuǎn)速為n =1500 r/min，額定轉(zhuǎn)矩為T =1.6 N.m，峰值轉(zhuǎn)矩為Tmax=10 N.m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 J =80.6 OkgLm2。圖3.5直流伺服電機(jī)為了使電機(jī)具有良好的起動(dòng)能力和較快的響應(yīng)速度，應(yīng)有：T10max =8.4 >1.25Tl1.19Jm5.97x10，m=5 =0.074 <3J80.6x106、加減速轉(zhuǎn)矩加減速轉(zhuǎn)矩Ta2創(chuàng)2x3.14x1500上Ta =x(J +Jm)=(80.6x10 +5.9760t

28、a60 漢 0.2= 0.68N mx10>)7、瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)矩及有效轉(zhuǎn)矩(1) 必要的瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)矩 Ti=Ta+Tl =0.68+1.19 = 1.87N m£ =Tl =1.19N mT3 =TL -Ta =1.19-0.68 = 0.51N m故 TI = Tj= 1.87N m(2) 有效轉(zhuǎn)矩TrmsT片12"1打225+盯0rmS 一 Ut1 5壯壯1.872 ><0.2+1.192x23.8 + 0.512x0.2V0.2+23.8 + 0.2 + 0.2= 1.41N m圖3.6電機(jī)動(dòng)作模式及合成轉(zhuǎn)矩8、電機(jī)其它參數(shù)校驗(yàn)（1）有效轉(zhuǎn)矩TrmsT

29、rms =1.41 N m< T =1.6 N.m（2）瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)矩TiT = 1.87N m< Tmax=10 N m（3）編碼器分辨率R所要求的編碼器分辨率為Pi 4心R400P / RAp0.01即所選編碼器分辨率必須大于400P / R。324、軸承選擇及校核根據(jù)工作情況以及滾珠絲桿的受力，初選軸承為角接觸球軸承，其=25，采用面對(duì)面 安裝，其軸向載荷分析如下圖3.7軸承軸向載荷分析圖表格E計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果1、徑向外載=(m( +m0g =(50 + 50) x 9.8 = 980NFr= 980 N荷2、軸向外載Fa = F =202NFa= 202 N荷3、

30、軸承支反Frr =r2 =R =二=490N2R1=R2 = 490力N4、軸承派生S = S2 = S = 0.7R = 343NS1=S2 = 343軸向力N5、軸承所受因?yàn)?S, +Fa >S2 ,貝UA= 343 N的軸向載何軸承1受力為A, =S, =343NA= 545 N軸承2受力為A2 = S,十Fa =545N6、軸承所受因?yàn)檩S承工作時(shí)有中等沖擊，查表得載荷系數(shù)fp=1.5P := 922 N當(dāng)里動(dòng)載何因?yàn)橛?° =0.7 > e =0.68, "A2 =2.7 > e =0.68,且RR2A< A2,故當(dāng)里動(dòng)載何為P = P2 =

31、 fp(XR2 + yA2)=1.5(0.41x 343 + 0.87x 545) = 922N7、基本額定動(dòng)載荷宀 P60nLh'C Fw其中Lh '為軸承預(yù)期計(jì)算壽命，取Lh' =15000hE為壽命系數(shù)，取總=3ft為溫度系數(shù)，取ft =1.00則z 922,60x1500x15000C'=36=10189N1.00 Y106C'=10189 N&選用軸承根據(jù)額定動(dòng)載荷C'，查表，選用7302AW ，型號(hào)7302AW，d=15mm,D=42mm,B=13mm,基本額定動(dòng)載荷為C=13400N，基本額定靜載荷為 7100Nd=15mm

32、,D=42mm, B=13mm ，C=13400N9、計(jì)算壽命L106(ftC嚴(yán)106(仆 13400fh 一 60 n( P " 一 60X500(922=34120hLh =34120 h符合壽命要求軸承合格325鍵的校核表格F計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果1、電機(jī)與聯(lián)（1）選擇A型普通平鍵。鍵5漢14軸器上鍵的校核根據(jù)軸徑 d=12mm,確定 b=5mm,h=5mm,L=14mm。（2）鍵的強(qiáng)度校核驗(yàn)算其擠壓強(qiáng)度，查表得dp _100N/mm24Tl口 p =p dhl鍵的工作長(zhǎng)度1 = Lb =145 = 9mm則4Tl4x1.192 r ,c =8.8N /mm < &

33、lt;rpp dhl 12x5x9p符合強(qiáng)度要求。2、聯(lián)軸器與螺旋絲桿上鍵的校核（1）選擇A型普通平鍵根據(jù)軸徑 d=15mm ，確定 b=5mm,h=5mm,L =14mm。（2）鍵的強(qiáng)度校核驗(yàn)算其擠壓強(qiáng)度，查表得bp =100N/mm24Tl竹_ Lp dhl鍵的工作長(zhǎng)度1 = Lb =145 = 9mm則k 4Tl 4".19 r cl2 _ , % -一 7.05N / mm < jp dhl 15PX9p符合強(qiáng)度要求。鍵5匯144、電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1控制系統(tǒng)基本組成總體方案確定本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的工作過程為：系統(tǒng)開機(jī)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，工作平臺(tái)正 向移動(dòng)，默認(rèn)速度3m/m

34、in，完成工作行程之后，觸碰右限位開關(guān)，電機(jī)反 轉(zhuǎn)，工作平臺(tái)返回，依此循環(huán)。速度控制采用PWM調(diào)節(jié)，有3m/min和6m/min兩個(gè)設(shè)定速度。傳感器檢測(cè)的 速度在LCD上顯示。電器控制系統(tǒng)原理及組成(1)控制系統(tǒng)原理圖如下：圖4.1電器控制系統(tǒng)原理圖工作機(jī)構(gòu)顯示屏(2)控制流程圖如下：LCD顯不占空比*犍盤掃面圖4.2主程序流程圖圖4.3 PWM流程圖圖4.4顯示程序4.2電器元件的選型計(jì)算控制芯片選擇89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM Falsh19189Programmable and Erasable Read Only Memory )的低電壓、高性能

35、CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100次。 該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯 片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。 89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。PD.Q/ADOPO 1/AD1PD.2/AD2 P0 37AD3 PD.-d/ADJ PO.ADS PD.&AD6 PD7/AD7XTAL1XTAL2RSTP2 WA830ITPSEN ALE EAP2 1

36、/A9 P2.2/A10 P2.3W11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A1J P2 7/A151 2 丄 45一丄-01234567P3.CVRXD P3.1/TXJO P3.2f|NT0 P3.3/lNTiP3.4/T 口P3.5/T1P3 6/WRP3.7/RD10l71?.15178OC51圖4.5 89C51管腳圖電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選擇由于單片機(jī)P3 口輸出的電壓最高才有 5V,難以直接驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。所以我們需要使用恒壓恒流橋式 2A驅(qū)動(dòng)芯片L298N來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。L298N可接受標(biāo) 準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào) VSS, VSS可接4.57V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電 壓范圍

37、VIH為+ 2.546V。輸出電流可達(dá)2.5A ,可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。1腳和15 腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。U1L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，0UT1 , 0UT2和0UT3, 0UT4之間可分別接電動(dòng) 機(jī)，本系統(tǒng)我們選用驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。5, 7, 10, 12腳接輸入控制電平,控制 電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。ENA, ENB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。同時(shí)需要加四個(gè) 二極管在電機(jī)的兩端，防止電機(jī)反轉(zhuǎn)的時(shí)候產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊電流燒壞電機(jī) 。IN1 VCCVSIN2OUT1IN3IN4OUT2ENAENBOUT3SENSAOUT4SENSBGND111I!L298圖4.6 L

38、298管腳圖旋轉(zhuǎn)式編碼器選擇(1) 增量式或絕對(duì)式選擇增量式只能記住自己走的步數(shù)，開機(jī)后會(huì)回到原點(diǎn)；而絕對(duì)式上電后就能知道 所處的位置，但其需要更多的線數(shù)，成本更高，不如增量式經(jīng)濟(jì)。綜上所述，選擇增量式編碼器。(2) 分辨率精度根據(jù)電機(jī)選型時(shí)確定的最小分辨率 400 ,保證編碼器分辨率不小于400.(3) 容許最大旋轉(zhuǎn)數(shù)由上可知，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1500r/min ,保證容許最大旋轉(zhuǎn)數(shù)不低于此值(4) 最高響應(yīng)頻率數(shù) 最大響應(yīng)頻率=(旋轉(zhuǎn)數(shù)/60 )X分辨率=(1500/60 )X600=15kHz根據(jù)以上參數(shù),選擇歐姆龍生產(chǎn)的增量式旋轉(zhuǎn)式編碼器 E6C2-C分辨率600電源電512輸出為我電

39、壓輸出外徑)50最高響應(yīng)頻 W(KHZ)100起動(dòng)扭拒(rnN-m)和以下慣性力筲網(wǎng)砲1E擊以下允許最嵩龍轉(zhuǎn)數(shù)Ernln)60Q0保護(hù)枸適IEC IP64圖4.7旋轉(zhuǎn)式編碼器顯示器選擇圖 4.8 LCD1602顯示器選擇LCD1602,可顯示16*2個(gè)字符，芯片工作電壓為4.55.5V ,工作電流為2.0mA（5.0V時(shí)）。接口說明信號(hào)如下：接口信號(hào)說陰：編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)袴號(hào)引腳說明1VSS電源地9Data I/O2VDD電涯正根10D>3Data I/O3VL液晶顯示偏壓倍號(hào)nD4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5Data I/O5R/W讀/寫選擇端CH/L）

40、13D6Data I/O6E使能信號(hào)14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正殿6D1Data I/O16ELK背光源負(fù)楓4.3電氣控制電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)：所謂最小系統(tǒng)就是指由單片機(jī)和一些基本的外圍電路所 組成的一個(gè)可以工作的單片機(jī)系統(tǒng)。一般來說，它包括單片機(jī)，晶振電路和復(fù) 位電路。（1）晶振電路設(shè)計(jì)高頻率的時(shí)鐘有利于程序更快的運(yùn)行，也有可以實(shí)現(xiàn)更高的信號(hào)采樣率， 從而實(shí)現(xiàn)更多的功能。但是告訴對(duì)系統(tǒng)要求較高 ，而且功耗大，運(yùn)行環(huán)境苛 刻?？紤]到單片機(jī)本身用在控制，并非高速信號(hào)采樣處理，所以選取合適的頻 率即可。合適頻率的晶振對(duì)于選頻信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)確度都有好

41、處，本次設(shè)計(jì)選取12.0MHz無源晶振接入XTAL1和XTAL2引腳。并聯(lián)2個(gè)30pF陶瓷電容幫助起 振。19U1*X.TAL'P0.CI3D0XTAL2PO 1/AD1PO.2/AD2P0.3AD3 PO如心 PO.5/AD5PO.引AD6RSTPO7/AD7P2 Q/ASP2 1/A9P2 2/A10PSENP2J/AtiALEP2.4/A12EAP2 5/A13P2.6/A14P2.7/A15PI .0P5 OfRXDP1.1P3 1JTXDP1 2P3 2JINT0-P1 3P3 3J1HT1P1TP3阿Pl .5P15/T1PI .6PS.B/VVR'P1.7P3 7

42、W8-3-dz±zdt遙1OFH1HIHZ圖4.9晶振電路(2)復(fù)位電路復(fù)位電路通常分為兩種：上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，如下圖所示圖4.11手動(dòng)復(fù)位圖4.10上電復(fù)位有時(shí)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)程序跑飛的情況，在程序開發(fā)過程中，經(jīng)常需要手 動(dòng)復(fù)位。所以本次設(shè)計(jì)選用手動(dòng)復(fù)位。AII ©*o o圖4.12復(fù)位電路直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)由單片機(jī)轉(zhuǎn)換成PWM信號(hào)，并由P3.0、P3.1輸出，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路輸出給電機(jī)，從而控制電機(jī)得電與失電。P3.0為高電平實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，P3.1為高電平時(shí) 實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。通過調(diào)節(jié)脈沖的占空比，實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)。仙/A10/A11 /A12/A13/A14/A15INT

43、O INTI 型TO 5/T1 WR 7RD"A2：E!U2 D31W4001SXTFWD TXD=：TEXT>1112131516 仃'A.1W4001 -.TEXT>.ZX D2 1W40Q-TEXTINI VCCVSIN20JJT1IIN3IN4UT2ENAENBLIT3：SEMAU74SB USB1鮎 D10'1H400> 血T&XT電路設(shè)計(jì)如下：圖4.13驅(qū)動(dòng)電路顯示電路設(shè)計(jì)LGD1LMD19LRV1Lgssaesss血訂 蛍目唇PO.CACC-PQ 1/ACrlPfl.ADEP0.3/AD3PO-4/AD4Pfl.ADS PO.&

44、amp;ADS PO 7AD7P2"ASP2P2.2/A10P23/A11圖4.14顯示電路鍵盤電路設(shè)計(jì)速度1II 0I00Pl o pi.iPl.2Pl.3P1 4PI .5Pl 6P1.730G51速度2 00圖4.15鍵盤電路4.4控制程序的設(shè)計(jì)及說明基本原理(1)PWM是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率，從而改變負(fù)載兩端的電壓，進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。PWM可以應(yīng)用在許多方面，如電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等。在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi) 接通”和斷開”時(shí)間的最大值Vmax平均值Vd最小值Vmi n長(zhǎng)短

45、。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的 占空比”來改變平均電壓的大小，從而 控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此，PWM又被稱為開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。如圖1所示，在脈沖作用下，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，速度增加；電機(jī)斷電時(shí)，速度逐漸減少。只要按 定規(guī)律，改變通、斷電的時(shí)間，即可讓電機(jī)轉(zhuǎn)速得到控制。圖4.16 PWM控制原理設(shè)電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為Vmax，占空比為ti則電機(jī)的平均速度為ti t2VVmax D式中，vd電機(jī)的平均速度；Vmax 電機(jī)全通電時(shí)的速度（最大）；D =ti/T =比占空比。由公式（2）可見，當(dāng)我們改變占空比ti時(shí)，就可以得到不同的ti t2電機(jī)平均速度 vd，從而達(dá)到調(diào)速的目的。嚴(yán)格地講，平均速

46、度vd與占空比D 二ti/T二丄并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系ti t2，在一般的應(yīng)用中，可以將其近似地看成線性關(guān)系。一般可以采用定寬調(diào)頻、調(diào)寬調(diào)頻、定頻調(diào)寬三種方法改變占空 比的值，但是前兩種方法在調(diào)速時(shí)改變了控制脈寬的周期，當(dāng)控制脈沖的頻率 與系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)將會(huì)引起振蕩，因此常采用定頻調(diào)寬法改變占空比的 值，從而改變直流電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓。定頻調(diào)寬法的頻率一般在 800Hz-i000Hz之間比較合適。（2）實(shí)現(xiàn)方法PWM信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方法：一種是軟件的方法；另一種是硬件的方法。硬件方法的實(shí)現(xiàn)已有很多文章介紹，這里不做贅述。本文主要介紹采用定頻調(diào)寬法來利用51單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)的軟件實(shí)現(xiàn)

47、方法。MCS-51系列典型產(chǎn)品8051具有兩個(gè)定時(shí)器T0和T1。通過控制定時(shí)器初 值，從而可以實(shí)現(xiàn)從8051的任意輸出口輸出不同占空比的脈沖波形。由于PWM信號(hào)軟件實(shí)現(xiàn)的核心是單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器，而不同單片機(jī)的定時(shí)器具有 不同的特點(diǎn)，即使是同一臺(tái)單片機(jī)由于選用的晶振不同，選擇的定時(shí)器工作方 式不同，其定時(shí)器的定時(shí)初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系也不同。因此，首先必須明確定時(shí)器的定時(shí)初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系。如果單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為f，定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器為n位，則定時(shí)器初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系為：t 2 - no f式中，1表示定時(shí)時(shí)間；n表示定時(shí)器的位數(shù)；no表示定時(shí)器的計(jì)數(shù)初值;N表示單片機(jī)一個(gè)機(jī)器周期需要時(shí)鐘數(shù)，

48、8051需要12個(gè)時(shí)鐘;f表示單片機(jī)晶振頻率。N隨著機(jī)型的不同而不同。在應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體的機(jī)型給出相應(yīng)的值。 這樣，我們可以通過設(shè)定不同的定時(shí)初值 t1，從而改變占空比 D，進(jìn)而達(dá)到 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。442速度反饋原理速度編碼器通過編碼，輸出的是標(biāo)準(zhǔn)脈沖，由其分辨率為600P/R可知，每 一個(gè)脈沖可以使電機(jī)軸轉(zhuǎn)1/600轉(zhuǎn)。通過計(jì)算1s的輸出脈沖值，乘以1/600， 就可以得到電機(jī)軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速，通過與額定轉(zhuǎn)速（25r/s ）比較，得出差值，再進(jìn)行調(diào)速，即可完成速度的反饋控制443單片機(jī)I/O 口分配P0.0P0.7: LCD1602 數(shù)據(jù) I/O 口P1.0：電機(jī)急停開關(guān)P1.1：電機(jī)正

49、轉(zhuǎn)開關(guān)（接左限位開關(guān)）P1.2：電機(jī)反轉(zhuǎn)開關(guān)（接右限位開關(guān)）P1.3：電機(jī)速度調(diào)節(jié)開關(guān)（3m/min）P1.4：電機(jī)速度調(diào)節(jié)開關(guān)（6m/min）P2.0：LCD1602數(shù)據(jù)/命令選擇端P2.1：LCD1602讀/寫選擇端P2.2：LCD1602使能信號(hào)端P2.7：傳感器讀數(shù)據(jù)端P3.0：直流伺服電機(jī)接入端P3.1：直流伺服電機(jī)接入端P3.7：L298n使能端程序設(shè)計(jì)#i nclude<at89x51.h>#in clude vintrin s.h>#defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned intsbit TX

50、=P2A6;sbit RS=P2A0;/寄存器選擇位，將RS位定義為P2.0引腳sbit RW=P2A1;/讀寫選擇位，將RW位定義為P2.1引腳sbit E=P2A2;/使能信號(hào)位，將E位定義為P2.2引腳/初使化顯示數(shù)組定義uchar dis1="Speed "uchar dis2="mm/s"uchar code ASCII='0','1',2,3,'4','5','6',7',8,'9','.','-','M'uint count;void lcdshow();/ 顯示程序void keysca n();/鍵盤掃描程序void delay();/ 延時(shí)程序void forward。;/電機(jī)前進(jìn)程序void backwar