機(jī)電一體化重點(diǎn)

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章概論1.3機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成要素及功能構(gòu)成執(zhí)行元件系統(tǒng)控制信息信息處理系統(tǒng)（CNC）動(dòng)力系統(tǒng)傳感檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)變化信息驅(qū)動(dòng)力能量檢測(cè)參數(shù)構(gòu)成要素：五大部分1.3機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成要素及功能構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的五大要素及其對(duì)應(yīng)的五大功能1.6機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考慮方法及設(shè)計(jì)類型1)機(jī)電互補(bǔ)法

2)結(jié)合(融合)法

3)組合法機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)的考慮方法1.6機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考慮方法及設(shè)計(jì)類型二、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)類型1）開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)2）適應(yīng)性設(shè)計(jì)3）變異性設(shè)計(jì)第二章機(jī)械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計(jì)第2章小結(jié)機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的三大機(jī)構(gòu)①傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：②導(dǎo)向機(jī)構(gòu)：③執(zhí)行機(jī)構(gòu)：機(jī)械系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)要求(1)高精度(2)快速響應(yīng)性

(3)良好的穩(wěn)定性

2.1機(jī)械系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)要求為滿足機(jī)械一體化系統(tǒng)的三大要求，在設(shè)計(jì)中常采取以下幾種措施：2.1機(jī)械系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)要求1)低摩擦

2)短傳動(dòng)鏈

3)最佳傳動(dòng)比4)反向死區(qū)誤差小5)高剛性本章小結(jié)機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的機(jī)械傳動(dòng)部件一、滾珠絲杠傳動(dòng)二、齒輪傳動(dòng)三、諧波齒輪傳動(dòng)四、同步帶傳動(dòng)五、間歇傳動(dòng)部件2.2機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇與設(shè)計(jì)特點(diǎn):

滑動(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，傳動(dòng)效率低（30%~40%）。滾動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，無(wú)自鎖功能，摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高（92%~98%）。絲杠螺母機(jī)構(gòu)作用：將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)或者將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

分類：滑動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)，滾動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)2.2機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇與設(shè)計(jì)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的基本傳動(dòng)形式a)螺母固定，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)b)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)c）螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠移動(dòng)d)絲杠固定，螺母轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)螺紋滾道型面的（法向）形狀及主要尺寸

本章小結(jié)單圓弧型滾道雙圓弧型滾道本章小結(jié)滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)二種。

插管循環(huán)優(yōu)點(diǎn)是滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。本章小結(jié)滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊常用的預(yù)緊方法有以下幾種(5種)（1）雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式（2）雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式（3）雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式（4）彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式（5）單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式和單螺母滾珠過(guò)盈預(yù)緊式本章小結(jié)二、齒輪傳動(dòng)（**）總傳動(dòng)比的確定原則：負(fù)載加速度最大JmiJLTm,θmTL,θL負(fù)載慣量模型2.各級(jí)傳動(dòng)比的最佳分配原則對(duì)于小功率傳動(dòng)系統(tǒng)，使各級(jí)傳動(dòng)比滿足，對(duì)于大功率，各級(jí)傳動(dòng)比一般應(yīng)以“先小后大”

（降速先慢后快）原則處理。(1)重量最輕原則本章小結(jié)(2)輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則(3)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則利用該原則所設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，換算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為最小。本章小結(jié)

如右圖，若不計(jì)軸和軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)能不變的原則，等效到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：本章小結(jié)因?yàn)椋核裕杭矗捍胧剑罕菊滦〗Y(jié)可得：1諧波齒輪傳動(dòng)的工作原理

三、諧波齒輪傳動(dòng)諧波齒輪傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大(一級(jí)傳動(dòng)傳動(dòng)比范圍為50～500，二級(jí)可達(dá)2500～25000)；傳動(dòng)精度高、傳動(dòng)平穩(wěn)；承載能力強(qiáng)、效率高（單級(jí)傳動(dòng)可達(dá)69%～96%）。三、諧波齒輪傳動(dòng)本章小結(jié)齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整方法（傳動(dòng)精度）1.

偏心調(diào)整法2.軸向墊片調(diào)整法3.

雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法4.

斜齒輪傳動(dòng)調(diào)整法本章小結(jié)2.3導(dǎo)向支撐部件的選擇與設(shè)計(jì)2.導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求（a）導(dǎo)向精度（b）剛度（c）精度的保持性(耐磨性)（d）運(yùn)動(dòng)的靈活性和低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性（e）對(duì)溫度的敏感性和結(jié)構(gòu)工藝性本章小結(jié)

滑動(dòng)摩擦的特點(diǎn)：導(dǎo)軌副相對(duì)靜止時(shí)，靜摩擦系數(shù)較大，一旦開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，靜摩擦變?yōu)閯?dòng)摩擦，動(dòng)摩擦系數(shù)很小。導(dǎo)軌的爬行現(xiàn)象機(jī)理（彈簧-阻尼系統(tǒng)）**彈簧-阻尼系統(tǒng)圖1-主動(dòng)件；2-彈簧-阻尼；3-運(yùn)動(dòng)件；4-靜導(dǎo)軌本章小結(jié)防止爬行現(xiàn)象采取以下幾項(xiàng)措施**為防止爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可同時(shí)采取以下措施：

1)減少動(dòng)靜摩擦系數(shù)的差異，采用滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌、貼塑料層導(dǎo)軌等；在普通滑動(dòng)導(dǎo)軌上使用含有極性添加劑的導(dǎo)軌油；

2)提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度，用減小結(jié)合面、增大結(jié)構(gòu)尺寸、縮短傳動(dòng)鏈、減少傳動(dòng)副數(shù)量等方法。3.導(dǎo)軌副間隙的調(diào)整

為保證導(dǎo)軌正常工作，導(dǎo)軌滑動(dòng)表面之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙過(guò)小，會(huì)增加摩擦阻力；間隙過(guò)大，會(huì)降低導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌的間隙如依靠刮研來(lái)保證，要費(fèi)很大的勞動(dòng)量，而且導(dǎo)軌經(jīng)長(zhǎng)期使用后，會(huì)因磨損而增大間隙，需要及時(shí)調(diào)整，故導(dǎo)軌應(yīng)有間隙調(diào)整裝置。矩形導(dǎo)軌需要在垂直和水平兩個(gè)方向上調(diào)整間隙。本章小結(jié)

常用的調(diào)整方法有壓板和鑲條法兩種方法。對(duì)燕尾形導(dǎo)軌可采用鑲條(墊片)方法同時(shí)調(diào)整垂直和水平兩個(gè)方向的間隙。本章小結(jié)

燕尾形導(dǎo)軌及其組合的間隙調(diào)整

1-斜鑲條；2-壓板；3-直鑲條對(duì)矩形導(dǎo)軌可采用修刮壓板、修刮調(diào)整墊片的厚度或調(diào)整螺釘?shù)姆椒ㄟM(jìn)行間隙的調(diào)整本章小結(jié)

矩形導(dǎo)軌垂直方向間隙的調(diào)整

1-壓板；2-接合面；3-調(diào)整螺釘；4-調(diào)整墊片各種支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2.4旋轉(zhuǎn)支承的選擇與設(shè)計(jì)支承件圓柱支承運(yùn)動(dòng)件圓錐支承球面支承頂針支承填入式支承刀口支承氣液摩擦支承彈性支承方向精度和置中精度方向精度是指運(yùn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其軸線與承導(dǎo)件的軸線產(chǎn)生傾斜的程度。置中精度是指在任意截面上，運(yùn)動(dòng)件的中心與承導(dǎo)件的中心之間產(chǎn)生偏移的程度。2.4旋轉(zhuǎn)支承的選擇與設(shè)計(jì)2.5軸系部件的選擇與設(shè)計(jì)一、基本要求（P75）二、軸(主軸)系用軸承的類型與選擇標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承深溝球軸承雙列向心短圓柱滾子軸承圓錐滾子軸承推力軸承

2.5軸系部件的選擇與設(shè)計(jì)配套應(yīng)用例**機(jī)架主軸1.如何安裝2.軸承間隙調(diào)整3.軸向力的傳遞2.6機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的機(jī)座或機(jī)架提高剛度的措施：

1）合理選擇截面形狀與尺寸

封閉空心截面的剛度比實(shí)心的大，矩形節(jié)截面的抗彎剛度最大，圓心截面的抗扭剛度最大；

2）加肋板及加強(qiáng)肋

3）合理開(kāi)孔和加蓋

面壁開(kāi)孔：開(kāi)孔時(shí)要盡量對(duì)稱排列

4）機(jī)座連接處要加厚或加筋板

2.6機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的機(jī)座或機(jī)架機(jī)座的結(jié)構(gòu)工藝性1）鑄件形狀簡(jiǎn)單，拔模容易，便于制造。2）機(jī)座壁厚應(yīng)盡量均勻，避免截面的急劇變化。3）在同一側(cè)面的加工表面，應(yīng)處于同一個(gè)平面上，以便一起刨出或銑出。第三章執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計(jì)

一、執(zhí)行元件的種類及特點(diǎn)

根據(jù)使用能量的不同，可以將執(zhí)行元件分為電磁式、液壓式和氣壓式等幾種類型，1.電氣式執(zhí)行元件2.液壓式執(zhí)行元件3.氣壓式執(zhí)行元件1.慣量小、動(dòng)力大2.體積小、重量輕通常用執(zhí)行元件的單位重量所能達(dá)到的輸出功率或比功率，即用功率密度或比功率密度來(lái)評(píng)價(jià)這項(xiàng)指標(biāo)。設(shè)執(zhí)行元件的重量為G，則功率密度為P/G。比功率T2/J

比功率密度為(T2/J)/G。

3.便于維修、安裝執(zhí)行元件最好不需要維修。無(wú)刷DC及AC伺服電動(dòng)機(jī)就是走向無(wú)維修的一例。

4.宜于微機(jī)控制用微機(jī)控制最方便的是電氣式執(zhí)行元件。因此機(jī)電一體化系統(tǒng)所用執(zhí)行元件的主流是電氣式，其次是液壓式和氣壓式(在驅(qū)動(dòng)接口中需要增加電-液或電-氣變換環(huán)節(jié))。二、對(duì)執(zhí)行元件的基本要求一、對(duì)控制用電動(dòng)機(jī)的基本要求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有以下特點(diǎn)：①步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因②步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角有誤差，但不會(huì)長(zhǎng)期積累。③控制性能好,在起動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)時(shí)不易“丟步”。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成：步進(jìn)電機(jī)組成定子轉(zhuǎn)子——由硅鋼片疊成,有一定數(shù)量的磁極和繞組——用硅鋼片疊成或用軟磁性材料做成凸極結(jié)構(gòu)

2.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類很多，有旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，也有直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；從勵(lì)磁相數(shù)來(lái)分有三相、四相、五相、六相等步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。常用的旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，可將其分為以下三種：

1）可變磁阻(VR-VariableReluctance)型

2)永磁(PM-PermanentMagnet)型

3)混合(HB-Hybrid)型特點(diǎn)

1）可變磁阻(VR-VariableReluctance)型特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)子直徑小，有利于高速響應(yīng)。電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子均不含永久磁鐵，故無(wú)勵(lì)磁時(shí)沒(méi)有保持力鐵心無(wú)極性，故不需改變電流極性。步距角小、響應(yīng)頻率高2)永磁(PM-PermanentMagnet)型特點(diǎn)：定子的磁場(chǎng)與永久磁鐵的恒定磁場(chǎng)相互吸引與排斥產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。定子繞組斷電也能保持一定轉(zhuǎn)矩，故具有記憶能力，可用做定位驅(qū)動(dòng)。勵(lì)磁功率小、效率高、造價(jià)低，因此需要量也大。由于轉(zhuǎn)子磁鐵的磁化間距受到限制，難于制造，故步距角較大。與VR型相比轉(zhuǎn)矩大，但轉(zhuǎn)子慣量也較大。3)混合(HB-Hybrid)型優(yōu)點(diǎn)：步距角小、響應(yīng)頻率高（VR型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)），勵(lì)磁功率小、效率高（PM型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）無(wú)勵(lì)磁時(shí)具有保持力。勵(lì)磁時(shí)的靜止轉(zhuǎn)矩都比VR型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的大HB步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能夠用做超低速同步電動(dòng)機(jī)，如用60Hz驅(qū)動(dòng)每步1.8°的電動(dòng)機(jī)可作為72r／min的同步電動(dòng)機(jī)使用。1.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理BCIAIBICNS

按ABCA……的順序給三相繞組輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。每一拍轉(zhuǎn)過(guò)30°(步距角)，每個(gè)通電循環(huán)周期(3拍)磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)了360°而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)90°(一個(gè)齒距角)。2.三相雙三拍

按ABBCCA的順序給三相繞組輪流通電。每拍有兩相繞組同時(shí)通電。1.三相單三拍“三相”指三相步進(jìn)電機(jī)；“單”指每次只能一相繞組通電；“三拍”指通電三次完成一個(gè)通電循環(huán)。

與單三拍方式相似，雙三拍驅(qū)動(dòng)時(shí)每個(gè)通電循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)30(步距角)，一個(gè)通電循環(huán)周期(3拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)90(齒距角)。2.三相六拍

按AABBBCC

CA的順序給三相繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制特性。

與單三拍相比，六拍驅(qū)動(dòng)方式的步進(jìn)角更小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。完成一個(gè)通電循環(huán)，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角。

步距角的大小與通電方式和轉(zhuǎn)子齒數(shù)有關(guān)，其大小可用下式計(jì)算：步距角＝360°／(zm)

式中:z-轉(zhuǎn)子齒數(shù)；

m-運(yùn)行拍數(shù)，

m=KN(N為電動(dòng)機(jī)的相數(shù)，

K為通電狀態(tài)系數(shù)，

單拍或雙拍工作時(shí)K=1，單雙拍混合方式工作時(shí)K=2)。(1)三相單三拍工作方式，A-B-C-A;K=1(2)三相雙三拍工作方式，AB-BC-CA-AB;K=1(3)三相單、雙六拍工作方式，A-AB-B-BC-CA-A;K=2三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性及性能指標(biāo)**

1.

分辨力

2.靜態(tài)特性失調(diào)角：?jiǎn)蜗喽ㄗ油姇r(shí)，該相定子齒與轉(zhuǎn)子齒的中心線不重合所夾角最大靜轉(zhuǎn)矩Tmax：在規(guī)定的通電相數(shù)下，轉(zhuǎn)矩的最大值矩角特性:單相通入額定通電時(shí)，其靜轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的關(guān)系步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)：動(dòng)穩(wěn)定區(qū)

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)穩(wěn)定區(qū)是指步進(jìn)電機(jī)從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)切換到另一穩(wěn)定狀態(tài)而不失步的區(qū)域?？蛰d穩(wěn)定區(qū)：3.動(dòng)態(tài)特性步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的拍數(shù)越多，穩(wěn)定裕量θr角越大，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行越穩(wěn)定。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：相鄰兩通電狀態(tài)時(shí)，矩角特性交點(diǎn)的靜轉(zhuǎn)矩，反映了電機(jī)的承載能力最大空載的運(yùn)行頻率fmax

：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。最大空載起動(dòng)頻率fq

：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。運(yùn)行矩頻特性：電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。4.

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)指標(biāo)實(shí)例BF,BYG,BY分別代表什么類型的步進(jìn)電機(jī)BF反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)BY永磁(PM-PermanentMagnet)型BYG混合(HB-Hybrid)型四、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制**

四、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制驅(qū)動(dòng)器的組成：由脈沖分配器、功率放大器等組成

變頻信號(hào)源：是可提供從幾赫茲到幾萬(wàn)赫茲的頻率信號(hào)連續(xù)可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速如何控制？2.功率放大器功率放大電路的類型電壓型：?jiǎn)坞妷盒?、雙電壓型(高低壓型)電流型：恒流驅(qū)動(dòng)、斬波驅(qū)動(dòng)等。（1)單電壓功率放大電路（1)單電壓功率放大電路時(shí)間常數(shù)=L/R

二級(jí)放大電路利用三級(jí)管的放大作用，所用三級(jí)管均為ＮＰＮ型Ａ相得電，三極管３ＤＫ４、３ＤＤ１５導(dǎo)通，線圈Ｗ得電二極管ＶＤ的作用：三級(jí)管截止時(shí)，使存儲(chǔ)在繞組中的能量釋放，從而保護(hù)三級(jí)管Ｒ為限流電阻，以免線圈Ｗ發(fā)熱燒壞。（2)高低壓功率放大電路特點(diǎn)：不論電機(jī)工作頻率如何，均利用高電壓UH供電來(lái)提高導(dǎo)通相繞組的電流前沿，而在前沿過(guò)后，用低電壓UL來(lái)維持繞組的電流。ＴＩ為脈沖變壓器無(wú)脈沖輸入時(shí)，有脈沖輸入時(shí)，二極管ＶＤ２的作用：三級(jí)管截止時(shí)，使存儲(chǔ)在繞組中的能量釋放，從而保護(hù)三級(jí)管Ｒ為限流電阻，以免線圈Ｗ發(fā)熱燒壞。ＶＤ３、４、５的作用？

在步進(jìn)電機(jī)步距角不能滿足使用條件時(shí)，可采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)3.細(xì)分驅(qū)動(dòng)以A→B為例，若將各相電流看作是向量，則從整步到半步的變換，就是在IA與IB之間插入過(guò)渡向量IAB，因?yàn)殡娏飨蛄康暮铣煞较驔Q定了步進(jìn)電機(jī)合成磁勢(shì)的方向，而合成磁勢(shì)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度本身就是步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度。顯然，IAB的插入改變了合成磁勢(shì)的轉(zhuǎn)動(dòng)大小，使得步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度由θb變?yōu)?.5θb，從而也就實(shí)現(xiàn)了2步細(xì)分。IAIB在步進(jìn)電機(jī)步距角不能滿足使用條件時(shí)，可采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)3.細(xì)分驅(qū)動(dòng)由此可見(jiàn)，步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分原理就是通過(guò)等角度有規(guī)律的插入電流合成向量，從而減小合成磁勢(shì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，達(dá)到步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制的目的。3.細(xì)分驅(qū)動(dòng)

細(xì)分驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)：在不改動(dòng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的情況下，能使步距角減小。但細(xì)分后的步距角精度不高，功率放大驅(qū)動(dòng)電路也相應(yīng)復(fù)雜；能使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、提高勻速性，并能減弱或消除振蕩。

細(xì)分的方法：（1）采用多路功率開(kāi)關(guān)器件（2）將各開(kāi)關(guān)的控制脈沖信號(hào)進(jìn)行疊加4.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的微機(jī)控制

（串行、并行控制示意）串行控制：采用串行控制時(shí)，單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的功率接口之間必須有兩條控制線：一條用于發(fā)送走步脈沖傳（CP），另一條用于發(fā)送控制旋轉(zhuǎn)方向的電平信號(hào)。并行控制：用微型計(jì)算機(jī)的數(shù)個(gè)端口直接控制步進(jìn)電機(jī)各項(xiàng)驅(qū)動(dòng)電路第四章微機(jī)控制系統(tǒng)的選擇及接口設(shè)計(jì)CPU、MC與MCS的關(guān)系第三節(jié) 微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成及種類

微機(jī)的基本構(gòu)成ROM通常存儲(chǔ)固定程序和數(shù)據(jù)，

RAM而輸入／輸出數(shù)據(jù)和作業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)由存儲(chǔ)。2．微型計(jì)算機(jī)的種類

(1)按組裝形式分類按組裝形式可將微型計(jì)算機(jī)分為單片機(jī)、單板機(jī)和微機(jī)系統(tǒng)等。(2)按微處理機(jī)位數(shù)分類按微處理機(jī)位數(shù)可將微型計(jì)算機(jī)分為位片、4位、8位、16位、32位和64位等機(jī)種。所謂位數(shù)是指微處理機(jī)并行處理的數(shù)據(jù)位數(shù)，即可同時(shí)傳送數(shù)據(jù)的總線寬度。

(3)按用途分類對(duì)單片機(jī)來(lái)說(shuō)：可分為通用型和專用型。

三、存儲(chǔ)器

微機(jī)控制系統(tǒng)中使用的存儲(chǔ)器的分類如下圖所示。按其功能可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)兩大類。2716EPROM：只讀：工作時(shí)，數(shù)據(jù)單向輸出；編程狀態(tài)：數(shù)據(jù)輸入。2716EPROM功能表靜態(tài)RAM2114靜態(tài)RAM6116和6264

PPI(ProgrammablePeripheralInterface)8255芯片具有可按照程序指定進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入或輸出的三個(gè)獨(dú)立的端口A、B、C，每個(gè)端口都是8位，其引腳配置見(jiàn)下圖所示。通常，A或B端口為輸入、輸出數(shù)據(jù)端口；而C端口作為控制或狀態(tài)信息的端口。它在“狀態(tài)”字控制下，可以分成兩個(gè)4位的端口，每個(gè)端口均有鎖存器，分別與A端口或B端口配合使用，可作為控制信號(hào)輸出或狀態(tài)信號(hào)輸入端口。

PPl8255芯片的工作方式是通過(guò)CPU的控制字來(lái)指定的。在PPI內(nèi)有控制寄存器，接受來(lái)自CPU輸出的控制字。端口C是按照控制字來(lái)實(shí)現(xiàn)每一位的“復(fù)位”與“置位”控制的。1.PPI8255芯片使用簡(jiǎn)介ABC2.I/O尋址方法（端口的選擇）8255有三種工作方式：

0方式：基本輸入輸出方式，可分別將A、B、C設(shè)為輸入輸出使用；

1方式：選通控制方式，A、B用于輸入輸出，端口A由端口C（高4位）控制；端口B由端口C（低4位）控制；

2方式：雙向選通輸入輸出方式，只能使用A口，且端口A由端口C控制。3、實(shí)現(xiàn)片選的方法3、實(shí)現(xiàn)片選的方法I/O地址碼見(jiàn)P154第八節(jié)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其最小應(yīng)用系統(tǒng)

一、MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

MCS-51系列單片機(jī)包括805l、8751和8031三種產(chǎn)品，其硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單靈活。

8051片內(nèi)有4KB的ROM。用戶將已開(kāi)發(fā)好的程序交給芯片制造廠商，在制造芯片時(shí)用掩膜工序?qū)⒂脩舫绦驅(qū)懭隦OM。顯然用戶本身是無(wú)法將自己的程序?qū)懭?051芯片的。程序一經(jīng)寫入片內(nèi)ROM，用戶也無(wú)法改變程序。所以8051用在批量較大(1000片以上)時(shí)，經(jīng)濟(jì)上才合算。

8751片內(nèi)有4KB的EPROM。用戶可以用高壓脈沖將用戶程序?qū)懭肫瑑?nèi)EPROM。所以當(dāng)用戶的程序不長(zhǎng)時(shí)使用這種芯片可簡(jiǎn)化電路，也可以作為開(kāi)發(fā)系統(tǒng)片內(nèi)8051ROM單片機(jī)的代用芯片。由于EPROM可通過(guò)照射紫外光線抹去原有程序進(jìn)行改寫，所以這類芯片也可用于程序的開(kāi)發(fā)工作。

8031芯片內(nèi)無(wú)ROM或EPROM，使用時(shí)必須配置外部的程序存儲(chǔ)器EPROM。如不使用805l或8751芯片片內(nèi)的ROM或EPROM即可將其作為8031芯片使用。這三種引腳相容的產(chǎn)品均可尋址64KB的外部程序存儲(chǔ)器和64KB的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。下圖為MCS-51系列單片機(jī)的引腳及功能。

MCS-51單片機(jī)片外總線配置地址總線：

P2口（高8位A15~A8）和P0口（低8位A7~A0）可尋址64KB。數(shù)據(jù)總線：

P0口（D7~D0）控制總線：

ALE、PSEN、WR、RD8051地址鎖存器ALEPSENWRRD地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線.程序存儲(chǔ)器的作用----存放程序代碼或常數(shù)表格

.存儲(chǔ)器地址分析----究竟單片機(jī)輸出什么地址值時(shí)，可以指向存儲(chǔ)器中的某一單元。程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展MCS-5l系列單片機(jī)的擴(kuò)展2764----8KEPROM2764引腳功能A0~A12地址線CE選片OE讀D0~D7數(shù)據(jù)線VPPA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccPGMN.CA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D32764.擴(kuò)展時(shí)所用芯片1編程脈沖輸入PGM編程電源VppD7D6D5D4D3D2D1D0G74LS373GND+5VEQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0.擴(kuò)展時(shí)所用芯片2373引腳功能D0~D7數(shù)據(jù)輸入E輸出允許G數(shù)據(jù)輸出Q0~Q7使能端當(dāng)E=0，G=1時(shí)，輸出Q=輸入D(透明)；當(dāng)E=0，G=0時(shí)，輸出Q端不變（鎖存）當(dāng)E=1，輸出高阻態(tài).擴(kuò)展電路連接擴(kuò)展電路圖單片機(jī)

8031P2.0:.A8...ALEPSEN74LS373G2764A7..A0O0..O7P0.0

:P0.7OECEQ0..Q7D0..D78031

2764數(shù)據(jù)總線的連接：P0.0-P0.7（數(shù)據(jù)總線）--------------------------------------O0-O7地址總線的連接：P0.0-P0.7（地址總線低8位）--------------------------------

A0-A7P2.0-P2.4（地址總線高8位中的5位）-------------------------A8-A12控制總線的連接：PSEN（程序存儲(chǔ)器允許，即讀指令）--------------------------OEALE（地址鎖存允許）--------------------------------接373的使能端G經(jīng)過(guò)鎖存器373

A12P2.4.存儲(chǔ)器地址分析----究竟單片機(jī)輸出什么地址值時(shí)，可以指向存儲(chǔ)器中的某一單元。

8031

P2.4…………P2.0P0.7…P0.0

選中單元(2732

A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0)

0000000000000（0000H）00000000000001（0001H）10000000000010（0002H）20000000000011（0003H）30000000000100（0004H）4...

1111111111111（1FFFH）8K-1

可見(jiàn)，當(dāng)單片機(jī)輸出地址0000H~1FFFH時(shí)，選中2764的0~8K-1號(hào)單元，即按照上面電路擴(kuò)展的4K存儲(chǔ)器的地址范圍是0000H~1FFFH（共8K字節(jié)）。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的作用----存放數(shù)據(jù)，可改寫.擴(kuò)展時(shí)所用芯片----一般用靜態(tài)讀寫型存儲(chǔ)器芯片SRAM，也可以用E2PROM、FLASH芯片等.擴(kuò)展電路連接

----用SRAM6264擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。.存儲(chǔ)器地址分析----究竟單片機(jī)輸出什么地址值時(shí)，可以指向存儲(chǔ)器中的某一單元。.擴(kuò)展時(shí)所用芯片6264----8KSRAM6264引腳功能A0~A12地址線CE選片OE讀D0~D7數(shù)據(jù)線N.CA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccWECSA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D36264寫WE.擴(kuò)展電路連接擴(kuò)展電路數(shù)據(jù)總線的連接：P0.0~P0.7（數(shù)據(jù)總線）---------------------D0~D7

地址總線的連接：P0.0~P0.7（地址總線低8位）---------------

A0~A7P2.0~P2.4（地址總線高8位中的5位）-------A8~A12控制總線的連接：RD（讀外部數(shù)據(jù)）-------------------------OEWR（寫外部數(shù)據(jù)）-------------------------WEALE（地址鎖存允許）--------------接373的使能端G

經(jīng)過(guò)373

A86264WE單片機(jī)

8031P2.0:.A8..ALERD74LS373GA7..A0P0.0

:P0.7OECEQ0..Q7D0..D7A12P2.4WR80316264.存儲(chǔ)器地址分析----究竟單片機(jī)輸出什么地址值時(shí)，可以指向存儲(chǔ)器中的某一單元。

8031

P2.7…

P2.4…

P2.0

P0.7…P0.0

選中單元(6264CEA12A11…

…A8A7A6A5A4A3A2A1A0)

0XX0000000000000（0000H）00XX0000000000001（0001H）10XX0000000000010（0002H）20XX0000000000011（0003H）30XX0000000000100（0004H）4...0XX1111111111111（1FFFH）8K-1

可見(jiàn)，當(dāng)單片機(jī)輸出地址0000H~1FFFH時(shí)，選中6264的0~8K-1號(hào)單元，即按照上面電路擴(kuò)展的4K存儲(chǔ)器的地址范圍是0000H~1FFFH（共8K字節(jié)）。

第九節(jié)數(shù)字顯示器及鍵盤的接口電路

一、數(shù)字顯示器的結(jié)構(gòu)及其工作原理

LED(LowEmittingDiode發(fā)光二極管)CRT（Cathode-raytube顯示器

LCD(LiquidCrystalDisplay液晶顯示器)

顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法：

1.靜態(tài)顯示

如：3FH:001111113F7FH：011111117F

段數(shù)據(jù)口掃描口

2.動(dòng)態(tài)顯示1.鍵盤工作原理

行列式鍵盤電路原理，按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。當(dāng)行線通過(guò)上拉電阻接+5V時(shí)，被嵌位在高電平狀態(tài)。鍵盤中有無(wú)按鍵按下是由列線送入全掃描字、行線讀入行線狀態(tài)來(lái)判斷的。其方法是：給列線的所有I/O線均置成低電平，然后將行線電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有鍵按下，總會(huì)有一根行線電平被拉至低電平，從而使行輸入不全為l。

例如：

D7D6D5D4D3D2D1D0

01110111

77

HD7D6D5D4D3D2D1D001111011

7BH

鍵盤的工作方式有編程掃描方式、定時(shí)掃描方式和中斷掃描方式三種。這里僅簡(jiǎn)單介紹一下編程掃描方式。

編程掃描工作方式是利用CPU在完成其他工作的空閑，調(diào)用鍵盤掃描子程序，來(lái)響應(yīng)鍵輸入要求。在執(zhí)行鍵功能程序時(shí)，CPU不再響應(yīng)鍵輸入要求。

2.鍵盤工作方式

（1）判斷鍵盤上有無(wú)鍵按下。其方法為：PA口輸出全掃描字00H，讀PC口狀態(tài)，PC0~PC3為全l，則鍵盤無(wú)鍵按下，若不全為1，則有鍵按下。（2）去鍵的機(jī)械抖動(dòng)影響。其方法為，在判斷有鍵按下后，軟件延時(shí)一段時(shí)間再判斷鍵盤狀態(tài)，如果仍為有鍵按下?tīng)顟B(tài)，則認(rèn)為有一個(gè)確定的鍵按下，否則按鍵抖動(dòng)處理。例如：FEXE：“0”鍵PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0

11111110PC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0———X———1110

FDXE：“1”鍵PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1