數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的的設(shè)計(jì)

1、 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)說明書題 目 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 機(jī) 械 工 程 學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)機(jī)電1302班201302170225號(hào)學(xué)生姓名 肖鵬飛 . 指導(dǎo)教師 劉軍安 陳小異 .完成日期 2016年12月09日 .湖南工程學(xué)院機(jī)械工程系湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書設(shè)計(jì)題目： 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓名： 肖鵬飛 系別：機(jī)械工程 專業(yè)：機(jī)械電子工程 班級(jí)： 1302 學(xué)號(hào) 25 指導(dǎo)老師: 劉軍安 陳小異 教研室主任 譚季秋 一、設(shè)計(jì)要求及任務(wù)1設(shè)計(jì)任務(wù)（1）總體設(shè)計(jì)（2）機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算；（3）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：采用51單片機(jī)或FX2NPLC控制，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)角輸

2、入與顯示；（4）編寫設(shè)計(jì)說明書。 2設(shè)計(jì)要求（1）正反旋轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)角度0360o；最大回轉(zhuǎn)半徑100mm,最大承載重量20kg;工作臺(tái)輸出精度2mrad,具備自鎖功能；（2）機(jī)械部分：A1裝配圖1張；（3）控制部分：硬件設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)。二、進(jìn)度安排及完成時(shí)間1設(shè)計(jì)時(shí)間：三周，2015年12月 14日至2016年01月1日。2進(jìn)度安排第一周：布置設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱資料，熟悉設(shè)計(jì)要求及任務(wù)，提出設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)。第二、三周：整理資料，撰寫設(shè)計(jì)說明書，上交設(shè)計(jì)圖紙、說明書（要求手寫稿）。組 員 任 務(wù)胡增偉說明書排版、總結(jié)、查閱資料、任務(wù)分工曾憲機(jī)械部分計(jì)算、零件圖、裝配圖龐雨楠機(jī)械部分計(jì)算以及部分零件

3、圖肖鵬飛控制部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)黃道?？刂撇糠志幊棠?錄緒 論5第一章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用61.1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)61.2 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則71.3 主要技術(shù)參數(shù)71.4 本章小結(jié)7第二章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的部分原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)82.1 步進(jìn)電機(jī)的原理82.2 傳動(dòng)方案傳動(dòng)時(shí)應(yīng)滿足的要求82.3 電液脈沖馬達(dá)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算92.4 軸承的選用92.5 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配102.6滾動(dòng)軸承的配合102.7 滾動(dòng)軸承的潤滑10第三章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)113.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)構(gòu)成113.2 單片機(jī)113.3 光電耦合133.4 環(huán)形分配器143.5 功率放大器163.6 程序17總結(jié) 21緒 論課程

4、設(shè)計(jì)主要是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序、規(guī)范和方法。而本科類學(xué)生更應(yīng)側(cè)重于從生產(chǎn)的第一線獲得產(chǎn)品的工藝需求和設(shè)計(jì)思路，獲得工程技術(shù)經(jīng)用性崗位的基本訓(xùn)練，通過課程設(shè)計(jì)，可樹立正確的經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)由學(xué)生向工程技術(shù)人員的過渡。使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和加深對(duì)所學(xué)的知識(shí)，使之系統(tǒng)化、綜合化。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的技能，提高解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題的能力，從而擴(kuò)大、深化所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和技能。培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算、工程繪圖、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)處理、查閱文獻(xiàn)、外文資料的閱讀與翻譯、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文

5、字表達(dá)等基本工作實(shí)踐能力，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路。使學(xué)生學(xué)會(huì)初步掌握解決工程技術(shù)問題的正確指導(dǎo)思想、方法手段，樹立做事嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。本次課程設(shè)計(jì)主要是解決數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)思路是先功能需求后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。目前數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)已廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床和加工中心上，它的總的發(fā)展趨勢(shì)是：在規(guī)格上將向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺(tái)；在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺(tái)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺(tái)的承載能力；在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動(dòng)和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)。 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的市場分析：隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，

6、加工中心將會(huì)越來越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴(kuò)大加工范圍。估計(jì)近幾年要求配備數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的加工中心將會(huì)達(dá)到每年600臺(tái)左右。預(yù)計(jì)未來5年，雖然某些行業(yè)由于產(chǎn)能過剩、受到宏觀調(diào)控的影響而繼續(xù)保持著較低的行業(yè)景氣度外，部分裝備制造業(yè)將有望保持較高的增長率，特別是那些國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)振興和發(fā)展的裝備子行業(yè)。作為裝備制造業(yè)的母機(jī)，普通加工機(jī)床將獲得年均1520左右的穩(wěn)定增長第一章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用 數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成，稱為數(shù)控機(jī)床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以與X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，從而加工出各種球、圓弧曲線等。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)分度，擴(kuò)大了數(shù)控機(jī)床加工范圍。 1.

7、1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)  數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要用于數(shù)控鏜床和銑床，其外形和通用工作臺(tái)幾乎一樣，但它的驅(qū)動(dòng)是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式。它可以與其他伺服進(jìn)給軸聯(lián)動(dòng)。 自動(dòng)換刀數(shù)控鏜床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的進(jìn)給、分度轉(zhuǎn)位和定位鎖緊都是由給定的指令進(jìn)行控制的。工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是由伺服電動(dòng)機(jī)，經(jīng)齒輪減速后由蝸桿傳給蝸輪 。 為了消除蝸桿副的傳動(dòng)間隙，采用了雙螺距漸厚蝸桿，通過移動(dòng)蝸桿的軸向位置宋調(diào)整間隙。這種蝸桿的左右兩側(cè)面具有不同的螺距，因此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。但由于同一側(cè)的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的嚙合。當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)，必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部的輻射方向裝有8對(duì)夾緊瓦，并在底座

8、上均布同樣數(shù)量的小液壓缸。當(dāng)小液壓缸的上腔接通壓力油時(shí)，活塞便壓向鋼球，撐開夾緊瓦，并夾緊蝸輪。在工作臺(tái)需要回轉(zhuǎn)時(shí)，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧的作用下，鋼球抬起，夾緊瓦將蝸輪松開。  回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的導(dǎo)軌面由大型滾動(dòng)軸承支承，并由圓錐滾柱軸承及雙列向心圓柱滾子軸承保持準(zhǔn)確的回轉(zhuǎn)中心。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度主要取決于蝸桿副的傳動(dòng)精度，因而必須采用高精度蝸桿副。在半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，可以在實(shí)際測量工作臺(tái)靜態(tài)定位誤差之后，確定需要補(bǔ)償角度的位置和補(bǔ)償?shù)闹?，記憶在補(bǔ)償回路中，由數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中，由高精度的圓光柵發(fā)出工作臺(tái)精確到位信號(hào)，反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行控制?；剞D(zhuǎn)

9、工作臺(tái)設(shè)有零點(diǎn)，當(dāng)它作回零運(yùn)動(dòng)時(shí)，先用擋鐵壓下限位開關(guān)，使工作臺(tái)降速，然后由圓光柵或編碼器發(fā)出零位信號(hào)，使工作臺(tái)準(zhǔn)確地停在零位。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度，也可以作連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。1.2 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則我們的設(shè)計(jì)過程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.在確定設(shè)備整體方案時(shí)，除了考慮技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、體積、重量、耗電等外，可靠性是首先要考慮的重要因素。在滿足體積、重量及耗電等于數(shù)條件下，必須確立以可靠性、技術(shù)先進(jìn)性及經(jīng)濟(jì)性為準(zhǔn)則的最佳構(gòu)成整體方案。2.在方案論證時(shí)，一定要進(jìn)行可靠性論證。3.在確定產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，應(yīng)根據(jù)需要和實(shí)現(xiàn)可能確定可靠性指標(biāo)與維修性指標(biāo)。4.對(duì)己投入使用的相同（或相似）

10、的產(chǎn)品，考察其現(xiàn)場可靠性指標(biāo)，維修性指標(biāo)及對(duì)這兩種備標(biāo)的影響因素，以確定提高當(dāng)前研制產(chǎn)可靠性的有效措施。5.應(yīng)對(duì)可靠性指標(biāo)和維修性指標(biāo)進(jìn)行合理分配，明確分系統(tǒng)（或分機(jī)）、不見、以至元器件的的可靠性指標(biāo)。6.提出整機(jī)的元器件限用要求及選用準(zhǔn)則，擬訂元器件優(yōu)選手冊(cè)（或清單）8.在滿足技術(shù)性要求的情況下，盡量簡化方案及電路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ，減少整機(jī)元器件數(shù)量及機(jī)械結(jié)構(gòu)零件。9.盡量實(shí)施系列化設(shè)計(jì)。在原有的成熟產(chǎn)品上逐步擴(kuò)展，抅成系列，在一個(gè)型號(hào)上不能采用過多的新技術(shù)。采用新技術(shù)要考慮繼承性。1.3 主要技術(shù)參數(shù)（1）最大回轉(zhuǎn)半徑：100 mm（2）工作臺(tái)輸出精度：2 mrad（3）最大承載重量20(

11、4) 具備自鎖功能1.4 本章小結(jié)主要簡單介紹畢業(yè)設(shè)計(jì)題目（數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)）和其發(fā)展概況，設(shè)計(jì)背景、工作原理、設(shè)計(jì)參數(shù)也作了進(jìn)一步的說明。第二章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的部分原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 步進(jìn)電機(jī)的原理步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。   步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、

12、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。     選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實(shí)際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。     選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動(dòng)過程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)

13、來完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。   選擇功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動(dòng)頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機(jī)床快速移動(dòng)的需要。2.2 傳動(dòng)方案傳動(dòng)時(shí)應(yīng)滿足的要求 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一般由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作臺(tái)組成，傳動(dòng)裝置在原動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)。在本課題中，原動(dòng)機(jī)采用電液脈沖馬達(dá)，工作臺(tái)為T形槽工作臺(tái)，傳動(dòng)裝置由齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)組成。 合理的傳動(dòng)方案主要滿足以下要求： （1）機(jī)械的功能要求：應(yīng)滿足工作臺(tái)的功率、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)形式

14、的要求。 （2）工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場地、工作制度等。 （3）工作性能要求：保證工作可靠、傳動(dòng)效率高等。(4）結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)合理等。 2.3 電液脈沖馬達(dá)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算許多機(jī)械加工需要微量進(jìn)給。要實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給，步進(jìn)電機(jī)、直流伺服交流伺服電機(jī)都可作為驅(qū)動(dòng)元件。對(duì)于后兩者，必須使用精密的傳感器并構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。在閉環(huán)系統(tǒng)中，廣泛采用電液脈沖馬達(dá)作為執(zhí)行單元。這是因?yàn)殡娨好}沖馬達(dá)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）直接采用數(shù)字量進(jìn)行控制;（2）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，啟動(dòng)、停止方便；（3）成本低；（4）無誤差積累；（5）定位準(zhǔn)確；（6）低頻率特

15、性比較好；（7）調(diào)速范圍較寬；采用電液脈沖馬達(dá)為驅(qū)動(dòng)單元，其機(jī)構(gòu)也比較簡單，主要是變速齒輪副、滾珠絲杠副，以克服爬行和間隙等不足。通常步進(jìn)電機(jī)每加一個(gè)脈沖轉(zhuǎn)過一個(gè)脈沖當(dāng)量；但由于其脈沖當(dāng)量一般較大，如0.01mm，在數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精度，廣泛采用電液脈沖馬達(dá)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)。 1）電液脈沖馬達(dá)電機(jī)的選擇按照工作要求和條件選Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電機(jī)。2）選擇電液脈沖馬達(dá)的額定功率馬達(dá)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率。額定功率小于工作要求，則不能保證工作機(jī)器正常工作，或使馬達(dá)長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；額定功率過大，則馬達(dá)價(jià)格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費(fèi)。

16、2.4 軸承的選用滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動(dòng)接觸來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。并且常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用滾動(dòng)軸承時(shí)，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。驗(yàn)算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計(jì)”問題。2.5 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配軸承的游隙和欲緊時(shí)靠端蓋下的墊片來調(diào)整的，這樣比較方便。2.6滾動(dòng)軸承的配合滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔于軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)；軸承外徑與外殼的配合采用基軸制，即以

17、軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)。2.7 滾動(dòng)軸承的潤滑考慮到電動(dòng)刀架工作時(shí)轉(zhuǎn)速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。故采用油潤滑，轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)采用粘度越低的潤滑油；載荷越大，應(yīng)選用粘度越高的。 第三章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)構(gòu)成本系統(tǒng)包括機(jī)械部分和伺服電機(jī)控制兩部分。根據(jù)所給的要求，擬用開環(huán)控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，其開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖。 單片機(jī) 光電 環(huán)形 功率 驅(qū)動(dòng) 執(zhí)行 耦合 分配器 放大器 機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu) 具體原理：編寫單片機(jī)指令，通過掃描鍵盤輸入的數(shù)字記錄需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，然后計(jì)算需要輸出的脈沖，用軟件的方法實(shí)現(xiàn)脈沖的輸出，然后由光電耦合電路減小外部的干擾，接著用環(huán)行分配器使各相繞組按一定的順序通

18、電，由功率放大電路實(shí)現(xiàn)功率的放大，然后接步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，通過連軸器把力矩傳到蝸桿、蝸輪減速器。由于蝸輪與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)以傳動(dòng)軸相連接，具有相同的角速度，使得蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)。理論上，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)角位移精度由微機(jī)發(fā)出的電平信號(hào)來控制。3.2 單片機(jī) 本設(shè)計(jì)選用8031芯片，片內(nèi)無ROM或者EPROM，使用時(shí)必須配置外部的程序存儲(chǔ)器EPROM。本設(shè)計(jì)選用了2764擴(kuò)展其空間，8031的引腳分3大功能：（1）I/O口線 P0,P1,P2,P3共4個(gè)八位口。（2）控制口線 PSEN(片外取指控制)、ALE（地址鎖存控制）、EA（片外存儲(chǔ)器選擇）、RESET（復(fù)位控制）。（3）電源和時(shí)鐘。80

19、31最小應(yīng)用系統(tǒng)。8031內(nèi)部不帶ROM，需要外接EPROM作為外部程序存儲(chǔ)器。又因?yàn)?031在外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)地址的低8位信息和數(shù)據(jù)信息分時(shí)送出，故還需要采用一片74LS373來鎖存低8為地址信息。這樣，一片2764EPROM和一片74LS373組成了一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。如圖 MCS-51的程序存儲(chǔ)器空間與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間是相互獨(dú)立的。用戶可最多擴(kuò)展到64kb的程序存儲(chǔ)器幾64kb的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，編址為0000HFFFFH。片內(nèi)8kb單元地址要求地址線13根（A0A12）。它由P0和P2.0P2.4 組成。地址鎖存器的鎖存信號(hào)為ALE。程序存儲(chǔ)器的取地址消耗為PSEN。由于程序

20、存儲(chǔ)器芯片只有一片，所以其片選端（31）直接接地。8031芯片本身的連接31必須接地來表明選擇外部存儲(chǔ)器外，還必須有復(fù)位和時(shí)鐘電路。在此系統(tǒng)中有P1、P3口作為用戶I/O口使用；74LS373為地址鎖存器，他是一片三態(tài)輸出8D觸發(fā)器，當(dāng)OE=1時(shí)三態(tài)門導(dǎo)通，輸出線上為8為鎖存器的狀態(tài)。當(dāng)OE=1時(shí)輸出為高住抗轉(zhuǎn)臺(tái)。G為鎖存信號(hào)輸入線，G=1時(shí)鎖存器輸出等于D端輸入，G輸入短跳變將輸入信息鎖存到8為鎖存器中。當(dāng)8031在訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸入高8為地址：P6口分時(shí)傳送底8為地址和指令字節(jié)。在ALE為高電平時(shí)，P0口輸出的地址有效，并由ALE的下降沿鎖存到地址鎖存器中，此時(shí)外部程序存儲(chǔ)器

21、宣統(tǒng)信號(hào)線PSEN出現(xiàn)低電平，選通相應(yīng)的外部。EPROM存儲(chǔ)器；相應(yīng)的指令字節(jié)出現(xiàn)在EPROM的數(shù)據(jù)線（O0O7）上，輸入到P0口，CPU將指令字節(jié)讀入指令寄存器。3.3 光電耦合為了防止強(qiáng)電干擾及其干擾信號(hào)通過I/O控制電路進(jìn)入計(jì)算機(jī)，影響其工作，通常的辦法是實(shí)現(xiàn)采用濾波吸收，控制干擾信號(hào)的產(chǎn)生，然后采用光電隔離的辦法，使微機(jī)與強(qiáng)電部件不共地，中斷干擾信號(hào)的傳導(dǎo)，光電隔離電路主要有光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件組成。如圖控制輸出時(shí)，危機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)74LS04非門反相后，加到光電耦合器G的發(fā)光二極管正端。當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)，經(jīng)過反相加到發(fā)光二極管正端的電平為低電平，因此，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，沒

22、有光發(fā)出。這時(shí)光敏三極管截止，輸出信號(hào)幾乎等于加在光敏三極管集電極上的電源電壓。當(dāng)控制信號(hào)為低電平時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光，光敏三極管接收發(fā)光二極管發(fā)出的光而導(dǎo)通，于是輸出端的電平幾乎等于零。3.4 環(huán)形分配器步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各相繞組必須按一定的順序通電才能正常工作。這種使電動(dòng)機(jī)按一定規(guī)律變化的部分稱為脈沖分配器。實(shí)現(xiàn)環(huán)形脈沖分配器功能有兩種：一種是純軟件方法，即完全用軟件來實(shí)現(xiàn)相序的分配，直接輸出各相導(dǎo)通或截止的信號(hào)；其電路圖如圖本設(shè)計(jì)以五相十拍電機(jī)為控制對(duì)象，它的通電方式為AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB，共有10個(gè)通電狀態(tài)。如果P1口輸出的控制信號(hào)中，0代

23、表繞組通電，1代表使繞組斷電，則可用10個(gè)控制字來對(duì)應(yīng)這10個(gè)通電狀態(tài)。這10個(gè)控制字如下表通電狀態(tài)P1.4(E)P1.3(D)P1.2(C)P1.1(B)PP1.0(A)控控制字AB11100FCHABC11000F8HBC11001F9HBCD10001F1HCD10011F3HCDE00011E3HDE00011E7HDEA00111E6HEA01110EEHEAB01100ECH在程序中，只要依次將這10個(gè)控制字送到P1口，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距角。每送一個(gè)空子就完成一拍，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。程序就是根據(jù)這個(gè)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的。3.5 功率放大器R1L 80vR2 從計(jì)算機(jī)輸出口

24、或從環(huán)形分配器輸出的信號(hào)脈沖電流一般只有幾個(gè)毫安，不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，必須采用功率放大器將脈沖電流進(jìn)行放大，使其增大到幾至十幾安培，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于電動(dòng)機(jī)各相繞組都是繞在鐵心上的鐵圈。所以電感較大，繞組通電時(shí)，電流上升受到限制，因而影響電動(dòng)機(jī)各相繞組電流的大小。繞組斷電時(shí)，電感中磁場的儲(chǔ)能元件將維持繞組中已經(jīng)有的電流不能突變。在繞組斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。為使電流盡快衰減并釋放反電動(dòng)勢(shì)必須增加適當(dāng)?shù)睦m(xù)流回路。本設(shè)計(jì)采用單電壓功率放大電路，如圖 TTqf步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的距頻特性 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)距隨頻率升高而下降的原因可以這樣接受：由于有繞組電感的一向，繞組中電流的波形如上所示，電流上升

25、需要一定的時(shí)間，電流上升的驅(qū)動(dòng)電流的時(shí)間常數(shù)a為 a =L/Ra L-繞組的電感；Ra通電回路的總電阻，包括繞組線圈電阻，限流電阻R1和晶體管結(jié)電阻。電流下降時(shí)放電回路的時(shí)間常數(shù)b b =L/RbL-繞組的電感Rb通電回路的總電阻，包括繞組線圈電阻，耗能電阻R2晶體管結(jié)電阻。本設(shè)計(jì)考慮的精度原因，選取R1=R2=103.6 程序 鍵盤掃描主流程圖： 記錄輸入的數(shù)據(jù) 計(jì)算程序，算出步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)等待鍵盤輸入 循環(huán)產(chǎn)生脈沖中斷時(shí)間到響應(yīng)中斷，停止脈沖輸出鍵盤子程序：KEY： LCALL KS2 ；檢查有閉合鍵否？ JNZ MK1 ；A非0，有鍵閉合則轉(zhuǎn) LJMP MK7 ；無鍵閉合轉(zhuǎn)返回MK1：

26、LCALL DELAY-12ms ；有鍵閉合，則延時(shí)12ms LCALL DELAY-12ms ；消抖 LCALL KS2 ；再次檢查有鍵閉合 JNZ MK2 ；若有鍵閉合則轉(zhuǎn) LJMP MK7 ；若無鍵閉合則轉(zhuǎn)返回MK2： MOV P1，#0F0H ；發(fā)行線全掃描信號(hào)，列線全1 MOV A，P1 ；讀入列狀態(tài) ANL A，#0F0H ；保留高4位 CJNE A，#0FOH ，MK3 ；有鍵按下則轉(zhuǎn) LJMP MK7 ；無閉合鍵轉(zhuǎn)返回MK3： MOV R2，A ；保存列值 ORL A，#0FH ；列線信號(hào)保留，行線全1 MOV P1，A ；從列先輸出 MOV A，P1 ；讀入P1口狀態(tài) ANL

27、 A，#0FH ；保留行線值 ADD A，R2 ；將行線值和列線值合并 MOV R2，A ；暫存與R2中 MOV R3，#00H ；R3存鍵值 MOV DPTR，#TABE ；指向鍵值表首地址 MOV R4，#10H ；查找次數(shù)送R4MK4： CLR A MOVC A，A+DPTR ；表中值送入AMOV 70H,A ；暫存與70H單元中MOV A,R2 ；鍵特征值送入ACJNE A,70H,MK6 ；未查到則轉(zhuǎn)MK5: LCALL DELAY-12ms ；掃描1遍顯示器LCALL KS2 ；還有鍵閉合否？JNZ MK5 ；若鍵未釋放，則等待LCALL DELAY-12ms ；若鍵已釋放，則延時(shí)

28、12msLCALL DELAY-12ms ；消抖MOV A,R3 ；將鍵值存入A中RET ；返主MK6: INC R3 ；鍵值加一INC DPTR ；表地址加1DJNE R4,MK4 ；未查到，反復(fù)查找MK7: MOV A,#0FFH ；無閉合鍵標(biāo)志存入A中RET ；返主KS2: MOV P1,#0FOH ；閉合鍵判斷子程序MOV A,P1 ；發(fā)全掃描信號(hào)，讀入列線值A(chǔ)NL A,#0FOH ；保留列線值CPL A ；取反，無鍵按下全0RET ；返主TABE: DB 01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08HDB 09H,00H,FFH,FFH,FFH,FFH,FFH,FFH

29、 中斷、循環(huán)產(chǎn)生脈沖： ORG OO1BH ；T1中斷入口 LJMP HERE ；轉(zhuǎn)到HERE處 ORG 2000H ；主程序 MOV TMOD,#10H ；T1工作于方式1 MOV A,R3 ；設(shè)置計(jì)數(shù)初值 MOV TH1,A MOV A,R2 MOV TL1,A SETB EA ；CPU開中斷 SETB ET1 ；允許T1中斷 SETB TR1 ；啟動(dòng)T1定時(shí)INT: INC R0 ；正轉(zhuǎn)加1 CJNE R0,#0AH,ZZ ；如果計(jì)數(shù)器等于10修正 MOV R0,#00H ZZ: MOV A,R0 ；計(jì)數(shù)器值送A MOV DPTR,#ABC ；指向數(shù)據(jù)存放首地址 MOVC A,A+DPTR ；取控制字 MOV P1,A ；送控制字到P1口 RETABC: DB OFCH,OF8H,OF9H,OF1H,0F3H