X-Y數(shù)控工作臺(tái)課程設(shè)計(jì)說明書-

機(jī)電一體化系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)課題名稱：Ｘ－Ｙ數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)成員：指導(dǎo)老師：1目錄一、整體方案設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)任務(wù)1整體方案確立1方案確立思想1方案對(duì)照剖析與確立2整體方案系統(tǒng)構(gòu)成3二、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)3工作臺(tái)外形尺寸及重量估量3導(dǎo)軌參數(shù)確立4滾珠絲桿的設(shè)計(jì)計(jì)算4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)減速箱設(shè)計(jì)5步進(jìn)電機(jī)的選型與計(jì)算5機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)7三、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)8控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成8控制系統(tǒng)硬件選型8控制系統(tǒng)硬件接口電路設(shè)計(jì)10驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!不決義書簽。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路錯(cuò)誤!不決義書簽。電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路錯(cuò)誤!不決義書簽。電源變換錯(cuò)誤!不決義書簽。四、控制系統(tǒng)軟件錯(cuò)誤!不決義書簽。控制系統(tǒng)軟件整體方案設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!不決義書簽。主流程設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!不決義書簽。INT0中止服務(wù)流程錯(cuò)誤!不決義書簽。INT1中止服務(wù)流程圖錯(cuò)誤!不決義書簽。繪制圖弧程序流程圖20步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)一步程序流程圖錯(cuò)誤!不決義書簽。五、總結(jié)錯(cuò)誤!不決義書簽。六、參照文件2821、整體方案設(shè)計(jì)機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)主要技術(shù)指標(biāo)：必定的規(guī)格要求（負(fù)載重量G=500N；臺(tái)面尺寸C×B×H=240×254×15mm；底座外形尺寸C1×B1×H1=500×500×184mm；最大長(zhǎng)度L=628mm；工作臺(tái)加工范圍X=250mm；Y=250mm；工作臺(tái)最快挪動(dòng)速度為1m/min；重復(fù)定位精度為±，定位精度為±；設(shè)計(jì)詳細(xì)要求達(dá)成以下工作：（1）數(shù)控工作臺(tái)裝置圖（1：1比率或0＃圖幅）1張；（2）數(shù)控系統(tǒng)電氣原理圖（2＃圖幅）1張；（3）設(shè)計(jì)說明書（10～20）頁(yè)1本；全部圖樣均采納CAD繪制打印，設(shè)計(jì)說明書按規(guī)定撰寫。整體方案確立方案制定依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，參照參照資料聯(lián)合實(shí)質(zhì)，初步設(shè)定以下三個(gè)整體方案：方案一：機(jī)電溝通伺服電機(jī)械部機(jī)分減一級(jí)齒輪減速器速器絲螺紋絲杠杠導(dǎo)直線滑動(dòng)導(dǎo)軌軌控控PLC可編程控制器制部制器分反閉環(huán)驅(qū)動(dòng)電路饋方案二：機(jī)械電機(jī)溝通伺服電機(jī)部分減速同步帶輪器0絲杠滾珠絲杠導(dǎo)軌直線轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)軌控制控制PLC可編程控制器部分器反應(yīng)半閉環(huán)驅(qū)動(dòng)電路方案三：機(jī)械電機(jī)步進(jìn)電機(jī)部分減速一級(jí)齒輪減速器器絲杠滾珠絲杠導(dǎo)軌直線轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)軌控制控制單片機(jī)部分器反應(yīng)開環(huán)驅(qū)動(dòng)電路方案比較XY工作臺(tái)系統(tǒng)能夠設(shè)計(jì)為開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)三種。開環(huán)的伺服系統(tǒng)采納步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),系統(tǒng)沒有檢測(cè)裝置;半閉環(huán)的伺服系統(tǒng)中一般采納溝通或直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),并在電機(jī)輸出軸安裝脈沖編碼器,將速度反應(yīng)信號(hào)傳給控制單元;閉環(huán)的伺服系統(tǒng)也是采納溝通或直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),地點(diǎn)檢測(cè)裝置安裝在工作臺(tái)末端,將地點(diǎn)反應(yīng)信號(hào)傳給控制單元。閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)價(jià)錢昂貴，構(gòu)造復(fù)雜，同時(shí)其可控分辨率也很高，但在本次設(shè)計(jì)中，其地點(diǎn)精度（±）要求不高，考慮到成本低，維修方便，工作穩(wěn)固等條件。采納步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)就能夠知足要求。其經(jīng)過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng),經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。對(duì)照以上三種方案：PLC價(jià)錢比較貴考慮成本不選。直線轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)軌副擁有摩擦系數(shù)小，不易爬行、傳動(dòng)效率高、構(gòu)造緊湊、安裝預(yù)緊方便等特色。滾珠絲杠副有以下特色：①傳動(dòng)效率高②系統(tǒng)剛性好③傳動(dòng)精度高④使1用壽命長(zhǎng)⑤運(yùn)動(dòng)擁有可逆性（既可將展轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)，又可將直線運(yùn)動(dòng)變成展轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且逆?zhèn)鲃?dòng)效率幾乎與正傳動(dòng)效率同樣）⑥不會(huì)自鎖⑦可進(jìn)行預(yù)緊和調(diào)隙。步進(jìn)電機(jī)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)錢低、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、動(dòng)向響應(yīng)快、易起停，可知足迅速挪動(dòng)和精度要求。同步帶減速：圓整脈沖當(dāng)量，放大輸出轉(zhuǎn)矩，安裝中心距精度要求較低。無(wú)隙齒輪箱減速：可除去空隙，但設(shè)計(jì)和安裝精度高。無(wú)減速裝置：構(gòu)造簡(jiǎn)單，但輸出轉(zhuǎn)矩小，易受切削力影響。開環(huán)控制：簡(jiǎn)單適用，但精度較半閉環(huán)和閉環(huán)低，不可以檢測(cè)偏差，也不可以校訂偏差。閉環(huán)控制：控制精度和克制擾亂的性能都比較差，并且對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的變動(dòng)很敏感。所以方案三最適合為最正確方案系統(tǒng)構(gòu)成機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)成機(jī)械系統(tǒng)由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)；兩個(gè)無(wú)隙齒輪箱減速器；兩個(gè)滾珠絲杠以及兩個(gè)直線轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)軌副作為主要的動(dòng)力輸出、傳動(dòng)以及機(jī)械控制部分，系統(tǒng)的構(gòu)成還有其余一些機(jī)構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)構(gòu)成控制系統(tǒng)由AT89S52型單片機(jī)、一個(gè)2764儲(chǔ)存器作為外面程序儲(chǔ)存器、一2個(gè)6264儲(chǔ)存器作為外面數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器、并行I/O接口8255，8155、7407驅(qū)動(dòng)顯示器、以及鍵盤接口電路、步進(jìn)電機(jī)接口電路和其余電源、限位開關(guān)等構(gòu)成。2、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作臺(tái)外形尺寸及重量估量工作臺(tái)面尺寸：長(zhǎng)寬高（mm)240×254×15重量：按重量=體積×資料比重估量240×254×15×10-3××10-2≈N上導(dǎo)軌座（連電機(jī)）重量：254×500×(184-15)≈N夾具及工件重量：約150N累計(jì)重量：1895N直線導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型滑塊承受工作載荷Fmax(單個(gè)滑塊所受最大垂直方向）Fmax=F+G/4=N查表3-41,初選直線轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)為KL系列的JSA-LG15,其額定載荷Ca=KN,額定靜載荷Coa=KN任務(wù)書規(guī)定臺(tái)面尺寸240mm×254mm，加工范圍250mm×250mm,由表3-35選用導(dǎo)軌長(zhǎng)度為520mm.滾珠絲桿的設(shè)計(jì)計(jì)算最大工作載荷Fm的計(jì)算挪動(dòng)零件總重量1895N，按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，查表3-29，取推翻力矩影響系數(shù),轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)μ=FmkFxF2FyGG1605N最大動(dòng)載荷FQ設(shè)工作臺(tái)最快進(jìn)給速度為1000mm/min,初選絲杠導(dǎo)程Ph=5mm此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速n=v/Ph=200r/min求滾球絲杠的使用壽命T=15000h，代入LO=60nT/106,得絲杠壽命系數(shù)3LO=180（106r）查表3-30，取載荷系數(shù)fW=,滾道硬度為60HRC，取硬度系數(shù)fH=，代入FQ3LOfWfHFm10874.6N初選型號(hào)依據(jù)計(jì)算出最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查表3-31，選濟(jì)寧博特精細(xì)絲杠制造有限企業(yè)生產(chǎn)的G系列2505-4型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱直徑25mm，導(dǎo)程5mm，循環(huán)滾珠為4圈×2列，精度等級(jí)取5級(jí)，額定動(dòng)載荷大于FQ。4.傳動(dòng)效率η的計(jì)算將公稱直徑do=25mm,導(dǎo)程Ph=5mm,代入arctan[Ph/(do)]，得絲杠螺旋升角λ=3°38‵，得傳動(dòng)效率η=%.5.剛度的驗(yàn)算fk2EI⑴X-Y工作臺(tái)上兩層滾珠絲杠副的支承切采納一對(duì)推Fk力角接觸球軸承，左右支承的中心Ka2距離為a=500mm，鋼的彈性模量E=×105MPa,查表3-31，得滾珠直徑Dw=,絲杠底徑d2=，絲杠截面積Sd22/4352.8mm2，依據(jù)1Fma/(ES)，得在Fm作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量δ1=×10-2mm⑵依據(jù)公式Z(do/Dw)3得單圈滾球數(shù)Z=20，該系列絲杠為單螺母，滾珠的圈數(shù)×列數(shù)為4×2.代入公式ZZ圈數(shù)列數(shù)，得滾球總量Z∑=160，絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力FYJ=Fm/3=535N,滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量δ2=×Fm/（10×3DwFYJZ2/10-3mm，因?yàn)榻z杠加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)）=×10載的1/3，實(shí)質(zhì)變形量可減少一半，取2=×10-4mm.⑶絲杠的總變形量S總121.14410-2mm，計(jì)算得絲杠的有效行程為250mm，由表3-27得，5級(jí)精度滾珠絲杠有效行程在≦315mm，行程偏差同意打到23μm,可見絲杠剛度足夠。⑷壓杠穩(wěn)固性校核：依據(jù)公式計(jì)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷Fk。查表，取支承系數(shù)fk=1，由絲杠底徑d2=，求得截面慣性矩Id24/64=；壓桿穩(wěn)固安全系數(shù)K取3（絲杠臥式水安全裝）；轉(zhuǎn)動(dòng)螺母至軸向固定處的距離a取最大值500mm。代入=，遠(yuǎn)大于工作載荷Fm，故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)減速箱設(shè)計(jì)4減速箱采納一級(jí)減速，大齒輪設(shè)計(jì)成雙片構(gòu)造，工作臺(tái)脈沖當(dāng)量δ=脈沖，滾珠絲杠導(dǎo)程Ph=5mm，初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角=°，減速比i=（Ph）（360×δ）=25：12，大小齒輪模數(shù)都為1mm，齒數(shù)比75：36，資料為45號(hào)調(diào)制鋼，齒表面淬硬后達(dá)55HRC。減速箱中心距為（75+36）/2=，小齒輪厚度為20mm，雙片大齒輪厚度均為10mm。步進(jìn)電機(jī)的選型與計(jì)算(1)計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq滾珠公稱直徑d=25mm，總長(zhǎng)L=500mm，導(dǎo)程Ph=5mm，資料密度ρ=×10-3kg/cm3,挪動(dòng)零件總重量G=1895N，小齒輪齒寬b1=20mm，直徑d1=36mm，大齒輪齒寬b2=10mm，直徑d2=75mm，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js=πLρd4/32=·cm2，托板折算到絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jw=（Ph/2π）2m=·cm2，小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JZ1=·cm2，大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JZ2=·cm2，初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)90BYG2602,二相四拍，步距角°，該型號(hào)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=4kg·cm2。則加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq=Jm+JZ1+（JZ2+Jw+Js）/i2=·cm2(2)計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teqa、迅速空載啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq1=Tmax+TfTmax=2πJeqnm/（60taη）=N·mnm為對(duì)應(yīng)空載最快挪動(dòng)速度的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速nm=vmaxα/360δ=min摩擦轉(zhuǎn)矩Tf=μ(G+FZ)=Ph/2πηi=×103N·m迅速空載啟動(dòng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq1=Tmax+Tf=·mb、最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq2Teq2=Tt+TfTt=FfPh/2πηi=N·m，Tf=×103N·m則Teq2=Tf+Tt=·m獲得加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為Teq=max{Teq1，Teq2}=·m3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當(dāng)輸入電壓低時(shí)，5其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)降落，可能會(huì)造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。所以依據(jù)Teq來(lái)選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，要考慮安全系數(shù)。此處安全系數(shù)K=4，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)知足：Tjmax≥4Teq=·m，而初選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)90BYG2602，Tjmax=6N·m，知足要求。（4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)性能校核a、電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻次fmaxf=，從90BYG2602電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)矩頻特征曲線圖可得，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Tmaxf=·m，遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq2=·m，知足要求。b、最快空載挪動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核工作臺(tái)最快空載挪動(dòng)速度vmax=1000mm/min，對(duì)應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻fmax=。此頻率下，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩Tmax=·m,大于迅速空載Teq1=·m。c、最快空載挪動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻次校核與vmax=1000mm/min對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)fmax=,而90BYG2602電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)轉(zhuǎn)頻次可達(dá)20000HZ，可見沒高出上限。d、起動(dòng)頻次的計(jì)算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)戰(zhàn)勝慣性負(fù)載的起動(dòng)頻次：fL=fp/1Jeq/Jm=1132HZ。要保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)不失步，任何時(shí)候的起動(dòng)頻次都一定小于1132HZ。綜上所述，采納90BYG2602步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)切合的。機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)我們采納一級(jí)齒輪減速箱實(shí)現(xiàn)電機(jī)到絲杠的速度傳遞，6用套筒聯(lián)軸器連結(jié)減速箱齒輪軸和絲杠軸。用滾珠絲杠將電機(jī)的展轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)。3、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成依據(jù)整體方案及機(jī)械構(gòu)造的控制要求，確立硬件電路的總方案，繪制系統(tǒng)電氣控制的構(gòu)造框圖。此中數(shù)控系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分構(gòu)成。此次電路系統(tǒng)所設(shè)定方案包含以下幾個(gè)硬件部分：主控制器，即中央辦理單元CPU。方案采納MCS-51系列的8031單片機(jī)作為主控制器。總線。包含數(shù)據(jù)總線、地點(diǎn)總線和控制總線。儲(chǔ)存器。包含程序儲(chǔ)存器和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器。接口。Ｉ/Ｏ（輸入/輸出）接口電路。外頭設(shè)施。如鍵盤，顯示器及光電輸入機(jī)等?？刂葡到y(tǒng)硬件選型（1）單片機(jī)的選擇：本課程設(shè)計(jì)目的是設(shè)計(jì)一種經(jīng)濟(jì)型的二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)，其功能比較簡(jiǎn)單，成本低。因此這里采納MCS-51系列的8031單片機(jī)作為CPU，它擁有優(yōu)秀的性能價(jià)錢比，且易擴(kuò)展。78031所擁有的基本功能：擁有功能很強(qiáng)的8位中央辦理單元片內(nèi)有時(shí)鐘發(fā)生電路的片內(nèi)擁有128字節(jié)RAM擁有21的特別存放器可擴(kuò)展64Ｋ字節(jié)的外面數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器和64K字節(jié)的程序儲(chǔ)存器擁有四個(gè)Ｉ/Ｏ口,32條Ｉ/Ｏ線擁有兩個(gè)16位準(zhǔn)時(shí)器/計(jì)數(shù)器擁有五此中止源，裝備兩此中止優(yōu)先級(jí)擁有一個(gè)全雙工串行接口擁有位尋址能力、合用于邏輯運(yùn)算（2）外面程序和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器的擴(kuò)展：因?yàn)樗杉{的8031單片機(jī)為MCS-51系列單片機(jī)，其儲(chǔ)存器空間為64K字節(jié)，而8031單片機(jī)片內(nèi)沒有ROM，當(dāng)片內(nèi)儲(chǔ)存器容量不夠時(shí)，進(jìn)行儲(chǔ)存器的擴(kuò)展是必不行缺的。因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)儲(chǔ)存容量不大，所以我們選擇價(jià)錢便宜，性能靠譜的2764芯片作為外面程序和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器。3）I/O口擴(kuò)展電路：此次課程設(shè)計(jì)因采納步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置。為了降低成本，特采納可編程外頭并行接口芯片8155，使其達(dá)成驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的功能，同時(shí)采納可編程外頭并行接口芯片8255來(lái)達(dá)成與鍵盤/顯示器的接口操作功能。8155和8255所能實(shí)現(xiàn)的功能：①并行輸入或輸出多位數(shù)據(jù)。②實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)鎖存和輸出數(shù)據(jù)緩沖。③供給多個(gè)通道接口聯(lián)系控制信號(hào)。④經(jīng)過讀取狀態(tài)字可實(shí)現(xiàn)程序?qū)ν庠O(shè)的詢查。（4）顯示器和鍵盤電路的接口設(shè)計(jì)：電氣原理圖中，由8片共陽(yáng)極LED顯示塊拼成8位LED顯示器。為了簡(jiǎn)化硬件電路，采納動(dòng)向顯示方式。即全部位的段選線相應(yīng)地并聯(lián)在一同，由8155的~口來(lái)控制LED顯示器的段碼，而各位的位選線分別由相應(yīng)的I/O口線控制。即PC0~PC7、PB6~PB7共8個(gè)I/O口線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。鍵盤實(shí)質(zhì)上是一組按鍵開關(guān)的會(huì)合。電氣原理圖中采納矩陣式鍵盤接口，鍵盤接口電路經(jīng)過8155（U5）的PA0~PA3和PC0~PC4、PB0~PB7構(gòu)成行、列線。依據(jù)逐行逐列地檢查鍵盤狀態(tài)（即掃描）來(lái)確立閉合鍵的地點(diǎn)。85）步進(jìn)電機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)關(guān)于此次課程設(shè)計(jì)中采納的步進(jìn)電機(jī)，為兩相，不論它工作在什么方式，都需要兩路控制電路，并且每一路對(duì)應(yīng)于步進(jìn)電機(jī)的一相。而每一路控制電路的構(gòu)造是同樣的。而在電氣原理圖中經(jīng)過8255（U5）的PA0~PA1分別控制X方向步進(jìn)電機(jī)的兩相。關(guān)于Y軸步進(jìn)電機(jī)經(jīng)過8255的PA2~PA3分別控制Y方向步進(jìn)電機(jī)的兩相?？刂葡到y(tǒng)硬件接口電路設(shè)計(jì)9驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)10傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分包含步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和電磁鐵的驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)須知足迅速急停、定位和退刀時(shí)能迅速運(yùn)轉(zhuǎn)、工作時(shí)能帶動(dòng)工作臺(tái)并戰(zhàn)勝外力（如切削力、摩擦力）并以指令的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。在定位和退刀時(shí)電磁鐵吸合使繪筆抬起，畫圖時(shí)能實(shí)時(shí)開釋磁力使筆尖壓下。（1）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和工作原理步進(jìn)電機(jī)的速度控制比較簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，并且不需要反應(yīng)電路。設(shè)計(jì)時(shí)的脈沖當(dāng)量為，步進(jìn)電機(jī)每走一步，工作臺(tái)直線前進(jìn)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中采納了光電巧合器，它擁有較強(qiáng)的抗擾亂性，并且擁有保護(hù)CPU的作用，當(dāng)功放電路出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)將大的電壓加在CPU上使其燒壞。該電路中的功放電路是一個(gè)單電壓功率放大電路，當(dāng)A相得電時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步。電路中與繞組并聯(lián)的二極管D起到續(xù)流作用，即在功放管截止是，使儲(chǔ)藏在繞組中的能量經(jīng)過二極管形成續(xù)流回路泄放，進(jìn)而保護(hù)功放管。與繞組W串連的電阻為限流電阻，限制經(jīng)過繞組的電流不至超出額定值，免得電動(dòng)機(jī)發(fā)熱厲害被燒壞。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)采納的是二相四拍的工作方式，二相四拍為AB—Ab—ab—Ab—AB，其中A和a代表A相繞組正端和負(fù)端功率橋信號(hào)，此中B和b代表B相繞組正端和負(fù)端功率橋信號(hào)。11（2）電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路該驅(qū)動(dòng)電路也采納了光電巧合器，但其功放電路相對(duì)簡(jiǎn)單。其光電巧合部分采納的是達(dá)林頓管，因?yàn)轵?qū)動(dòng)電磁鐵的電流比較大。（3）電源變換兩電機(jī)同時(shí)工作再加上控制系統(tǒng)用電，所需電源容量比較大，需要選擇大容量電源。此系統(tǒng)頂用到的電源電壓為27V、12V、5V，為了便于管理和電源容量需求，就采納了標(biāo)準(zhǔn)的27V電源作為基準(zhǔn)，經(jīng)過芯片進(jìn)行電壓變換獲得所需的12V和5V電壓。電路中在變換芯片的前后有兩個(gè)電容，前面電容起防備自激作用，后邊電容起濾波作用。別的，在詳細(xì)應(yīng)用的過程中，LM7805一定加上散熱片?？刂葡到y(tǒng)軟件設(shè)計(jì)關(guān)于MCS-51系列的8031單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)，因?yàn)樗鑼?shí)現(xiàn)的功能較簡(jiǎn)12單，采納匯編的形式。編譯器采納Keil編譯軟件。該編譯器是51系列單片機(jī)程序設(shè)計(jì)的常用工具，既可用匯編，也支持C語(yǔ)言編譯。同時(shí)擁有完美的調(diào)試功能?？刂葡到y(tǒng)軟件整體方案設(shè)計(jì)流程圖上電開始吸合電磁鐵，繪筆抬起外面中止，8155初始化開外面中止，開總中斷等候中止圖4-1主程序流程圖主流程設(shè)計(jì)CTLEQU3FF8H;8255地點(diǎn)PAEQU3FF9HPBEQU3FFAHPCEQU3FFBHCMDEQU02HORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPINT0IS；外面中止0進(jìn)口ORG000BHAJMPTM0IS；準(zhǔn)時(shí)器0中止進(jìn)口ORG0013HAJMPINT1IS；外面中止1進(jìn)口ORG001BH13AJMPTM1IS；準(zhǔn)時(shí)器1中止進(jìn)口ORG0100HMAIN：ANLP1，0EFHSETBIT0；外中止負(fù)跳沿觸發(fā)SETBIT1MOVA，CTLMOVDPTR，AMOVX@DPTR，CMD；A口輸入，B口輸出，C口輸入SETBEX0；同意外中止0SETBEX1；同意外中止1SETBPX0SETBPX1；設(shè)置優(yōu)先級(jí)SETBEA；開總中止LOOP：AJMPLOOP；等候中止在等候中止的過程中，假如有中止到來(lái)，先檢查中止0的狀態(tài)，是中止0則進(jìn)入中止0的中止服務(wù)INT0IS，是中止1則進(jìn)入中止1的中止服務(wù)INT1IS。中止服務(wù)0是由4個(gè)行程開關(guān)觸發(fā)的，它觸發(fā)后經(jīng)過單片機(jī)讀取PA口內(nèi)容，而后將結(jié)果反應(yīng)到PB口的LED上。中止服務(wù)1有6此中止源，這六此中止源分別是手動(dòng)X正方向運(yùn)轉(zhuǎn)，手動(dòng)X負(fù)方向運(yùn)轉(zhuǎn)，手動(dòng)Y正方向運(yùn)轉(zhuǎn)，手動(dòng)Y負(fù)方向運(yùn)轉(zhuǎn)，復(fù)位和繪制圓弧。中止服務(wù)流程設(shè)計(jì)INT0中止服務(wù)流程圖NT0IS：PUSHACCPUSHDPTLPUSHDPTH14圖4-2中止服務(wù)流程圖PUSHPSWMOVA，PAMOVDPTR，AMOVXA，@DPTR；讀PA口內(nèi)容MOVR2，AMOVA，PBMOVDPTR,AMOV@DPTR,R2；A口狀態(tài)輸?shù)紹口LED燈MOVA，R2CPLA；A取反ANLA，#03H；障蔽高6位JZA，TM2CSETBSETBSETBTM2C：MOVA，R2CPLAANLA，#0CHJZA，RETINSETBSETBSETBRETIN：POPPSWPOPDPTHPOPDPTLPOPACCRETI中止服務(wù)流程圖15中止服務(wù)流程圖以下圖4-3服務(wù)中止圖INT1IS：CLREX1PUSHACCPUSHPSWPUSHDPTLPUSHDPTHCLRMOVA，PCMOVDPTR，AMOVXA，@DPTR；讀PC口內(nèi)容MOVR1，AANLR1，#0FHMOVA，PBMOVDPTR，AMOVA，@DPTR；讀PB口內(nèi)容ANLA，#0FH16SWAPAORLA，R1MOVR2，AMOVA，PBMOVDPTR，AMOVX@DPTR，R2；數(shù)據(jù)輸入PB口INCDPTLMOVA，@DPTRJNB，RSTJNB，X+ENJNB，X-ENJNB，Y+ENJNB，Y-ENJNB，ARCLOOP1：POPDPTHPOPDPTLPOPPSWPOPACCSETBEX1RETI軟件調(diào)試17復(fù)位程序流程圖圖4-4DIRXEQU30HDIRYEQU31HRST：CLRRPA：MOVA，PAMOVDPTR，AMOVXA，@DPTR；讀PA口內(nèi)容JNB，ACC2MOVDIRX，#00H；表X電機(jī)反轉(zhuǎn)ACALLXMOTOR0；X電機(jī)反轉(zhuǎn)一步ACC2：JNB，LOOP0MOVDIRY，#00H；表Y電機(jī)反轉(zhuǎn)ACALLYMOTOR0；Y電機(jī)反轉(zhuǎn)一步AJMPRPALOOP0：AJMPLOOP118軸電機(jī)點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)程序流程圖圖4-2正轉(zhuǎn)流程圖X+EN：CLRMOVA，PAMOVDPTR，AMOVXA，@DPTRJNB，LOOP2MOTOR0：MOVDIRX，#01HACALLXMOTOR0MOVA，PCMOVDPTR，AMOVA，@DPTRJNB，MOTOR0LOOP2：AJMPLOOP1這是X軸電機(jī)點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)的程序，其余的X軸電機(jī)點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)、Y軸電機(jī)點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)、Y軸電機(jī)點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)挨次類推。19繪制圖弧程序流程圖圖4-6逐點(diǎn)比較法畫圓弧逐點(diǎn)比較法原理：假定所畫圓弧在第一象限，圓心坐標(biāo)為（0，0），圓弧上點(diǎn)的坐標(biāo)為（X，Y），圓弧半徑為R，每一點(diǎn)的坐標(biāo)偏差為F=X*X+Y*Y-R*R，若F＞0，應(yīng)沿X軸負(fù)方向走一步，此時(shí)FX=（X-1）*（X-1）+Y*Y-R*R=F-2X+1，X=X-1；若F＜0，應(yīng)沿Y軸正方向走一步，此時(shí)FY=X*X+（Y-1）*（Y-1）-R*R=F+2Y+1，Y=Y+1。插補(bǔ)程序見附錄。/**圓弧插補(bǔ)程序**/XLEQU18HXHEQU19HYLEQU28H20YHEQU29HYeLEQU2AHYeHEQU2BHFLEQU2CHFHEQU2DHARC：MOVXL#0E8HMOVXH#03HMOVYL#00HMOVYH#00HMOVYeL#0E8HMOVYeH#03HMOVFL#00HMOVFH#00HLP1：MOVA，F(xiàn)HJNB，X0；LCALLYMOTOR1；+Y一步MOVR2，YHMOVR3，YLMOVR4，YHMOVR5，YLACALLBADD；算Y+YMOVR2，F(xiàn)HMOVR3，F(xiàn)LMOVR4，R6MOVR5，R7ACALLBADD；算F+2YINCR7MOVFH，R6MOVFL，R721INCYLCMP1：CJNEYH，#03H，LP1CJNEYL，#0E8H，LP1LJMPLOOP1XO：ACALLXMOTOR0；-X一步MOVR2，XHMOVR3，XLMOVR4，XHMOVR5，XLACALLBADD；算X+XMOVR2，F(xiàn)HMOVR3，F(xiàn)LMOVR4，R6MOVR5，R7ACALLBSUB；算F-2XINCR7MOVFH，R6MOVFL，R7DECXLAJMPCMP1；/**帶符號(hào)加減法程序**/BSUB：MOVA，R4CPLMOVR4，ABADD：MOVA，R2MOVC，22MOVF0，CXRLA，R4MOVC，MOVA，R2CLRMOVR2，AMOVA，R4CLRMOVR4，AJCJIANJIA：MOVA，R3ADDA，R5MOVR7，AMOVA，R2ADDCA，R4MOVR6，AQWE：MOVC，F(xiàn)0MOV，CMOVR4，ARETJIAN：MOVA，R3CLRCSUBBA，R5MOVR7，AMOVA，R2SUBBA，R4MOVR6，AJNBACC，7，QWEBMP：MOVA，R723CPLAADDA，#1MOVR7，AMOVA，R6CPLAADDCA，#0MOVR6，ACPLF0SJMPQWE/**模擬實(shí)驗(yàn)程序**/ORG0000HAJMPSTARTORG0100HSTART:MOVR6,#10HLOOP1:MOVR5,#00HLOOP0:MOVA,R5MOVDPTR,#TABMOVCA,@A+DPTRCPLAMOVP2,AACALLDELAYACALLDECLLOOP2:INCR5MOVA