2025年雨辰數(shù)控鉆床控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)全套詳細(xì)電路圖解析

雨辰教育自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆床控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：QQAssociateProf.HuamaofaDepartmentofAutomationEngineeringNanjingInstituteofTechnology本文簡(jiǎn)介了經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆床控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)措施。該控制系統(tǒng)以8031為主CPU,用它來控制整個(gè)數(shù)控鉆床的工作，此外選用89C2051作從CPU,和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264,外部程序存儲(chǔ)器用于寄存系統(tǒng)程序；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于寄存加工程序和數(shù)控系統(tǒng)處理的中間數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)用8155來實(shí)現(xiàn)鍵盤接口電路的擴(kuò)設(shè)計(jì)選用了8255芯片的PA口。步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)由8031發(fā)出，通過總線驅(qū)動(dòng)，由74LS273D觸發(fā)器向外發(fā)送。運(yùn)用8155和8255的剩余口進(jìn)行輸入輸出接口電 1 11.2選題背景與意義 11.3研究現(xiàn)實(shí)狀況 21.4本文的構(gòu)造 3第二章數(shù)控鉆床控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 42.1設(shè)計(jì)總體思緒及構(gòu)造 52.2數(shù)控鉆床控制系統(tǒng)主CPU的選擇 52.3控制系統(tǒng)復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 62.4存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 72.5鍵盤擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 2.6顯示電路設(shè)計(jì) 2.6.1八段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路 2.6.2十六段數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路 2.8步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)輸出接口電路設(shè)計(jì) 2.9譯碼電路設(shè)計(jì) 第三章控制系統(tǒng)電路原理圖以及PCB圖的繪制 273.1電路原理的圖繪制 304.1論文總結(jié) 30 30 參照文獻(xiàn) 附錄A:英文資料 34附錄B:英文資料翻譯 41附錄C:硬件設(shè)計(jì)PCB圖 附錄D:硬件設(shè)計(jì)原理圖及光盤伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，老式的制造業(yè)目前我國(guó)機(jī)床總擁有量約為400萬(wàn)臺(tái)，其中數(shù)控機(jī)床只有8萬(wàn)多臺(tái)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國(guó)、日本、德國(guó)、韓國(guó)等制造業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)床數(shù)控化率20%以上的水平。當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在RST(9腳引腳)上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電機(jī)復(fù)位。復(fù)位電路可分為系統(tǒng)上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，如圖2.2所示，系統(tǒng)上電瞬間電容C1和C4充電，與非門的兩個(gè)輸入端為低電平，輸出高“2”號(hào)引腳經(jīng)電阻分壓所得低電平，使單片機(jī)復(fù)位。當(dāng)急停鍵沒按下時(shí)，此端管腳處在高電平，即與非門的一種管腳“1”為高電平，此時(shí)若連接與非門的另一種管腳的復(fù)位按鈕沒按下，則“2”號(hào)引腳低電平，此時(shí)無論復(fù)位按鈕有無按下，與非門的輸出端為同步INTO的輸入端口為低電平，向CPU申請(qǐng)中斷。一ot一一ot一ot12345678點(diǎn)192票hoKo-23一分壓電路，見下圖2.4。兩個(gè)電阻R1和R2的阻值分別為5.1KQ和10KΩ,經(jīng)計(jì)算CS端口分壓所得電壓約為3.3V。又由于6264是隨機(jī)存儲(chǔ)器，因此假如不外接電源，系統(tǒng)一但掉電，其中的如圖2.5所示，當(dāng)系統(tǒng)沒有掉電時(shí)，上面不不小于5V,所如下面的二極管截止，6264由系統(tǒng)供電。當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)，下面的二極管導(dǎo)通，6264由干電池供電。11AB5425693478679197451238圖2.1674LS273地址選擇圖由上表2.9和圖2.16可知，當(dāng)A0~A15為0010,0100,0000,0000B即2400(沒有用到的地址線都為0),且寫信號(hào)由低向高跳變時(shí)，“11”號(hào)引腳出現(xiàn)上升沿，觸發(fā)數(shù)據(jù)由D端送入Q端。時(shí)序如圖2.17所示。寫信號(hào)圖2.17時(shí)序波形圖由圖2.16可以看出，74LS273的時(shí)鐘信號(hào)接89C2051的中斷祈求信號(hào)口P3.2。如圖2.17所示，當(dāng)?shù)刂沸盘?hào)與寫信號(hào)同步為低電平時(shí)(此時(shí)時(shí)鐘信號(hào)處備。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)上升沿到來時(shí)，數(shù)據(jù)由74LS273引入，89C2051對(duì)的接受數(shù)據(jù)，2.6.2十六段數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路由于本設(shè)計(jì)課題波及多種模塊，而每個(gè)模塊中又有多種電路相連接。因此必須對(duì)I/0端口連接十分熟悉。一般一種電路與另一種電路連接在一起，有三種措施：1)通過導(dǎo)線連接。2)通過設(shè)置相似的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)連接。3)通過制作相似名稱的輸入/輸出(I/0)端口連接。在Protel99SE中，具有相似的I/0端口的電路被視為同一網(wǎng)絡(luò)，即在電氣關(guān)系上認(rèn)為它們是連接在一起的。而我認(rèn)為第二種措施比較合用于數(shù)控鉆床的原理圖繪制。由于使用此措施原理圖看起來愈加簡(jiǎn)潔。當(dāng)原理圖精確無誤時(shí)可以生成網(wǎng)絡(luò)表，然后導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表就可生成PCB圖。簡(jiǎn)樸的說，PCB是一種載體，是用于焊接實(shí)際電子元件、具有電氣特性的板子。由于單層板不易布線，尤其是在本設(shè)計(jì)電路中，假如用單層板來布線，它的弊端將愈加明顯。因此我選擇用雙層板來布線。在生成網(wǎng)絡(luò)表時(shí)發(fā)既有幾種元件沒有封裝形式，例如在原理圖自己建庫(kù)的LED數(shù)碼管，因此必須通過手動(dòng)的方式創(chuàng)立一種封裝文獻(xiàn)，以便在PCB編輯器中調(diào)用。其基本環(huán)節(jié)如下：1)在14.ddb設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中，選擇“”命令，打開“NEWDocument”對(duì)話框。在其中雙擊“PCBLibraryDocument”文獻(xiàn)類型圖標(biāo)，便新建一種PCB封裝文獻(xiàn)。在雙擊該庫(kù)文獻(xiàn)即打開PCB庫(kù)編輯器。2)單擊庫(kù)編輯器左側(cè)管理面板上的[Rename]按鈕，在打開的對(duì)話框中為新建的元件封裝輸入一種封裝名，如輸入“數(shù)碼管”3)單擊[0K]按鈕，則目前編輯元件封裝名為“數(shù)碼管”。4)在工作平面上單擊“TopOverlay”工作層標(biāo)簽，使其成為目前工作層。然后單擊“PCBLibPlacementTools”工具欄上的按鈕開始畫直線。5)在需要轉(zhuǎn)折的地方按〈Shift+Space>鍵，將連線的方向變?yōu)槿我夥较颉?)在轉(zhuǎn)角處單擊鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)一段直線的繪制完畢后，繼續(xù)繪制其他直線。7)單擊放置焊盤按鈕執(zhí)行放置焊盤操作，此時(shí)十字光標(biāo)上帶有一種焊盤。第四章論文總結(jié)整個(gè)設(shè)計(jì)過程可分為五個(gè)階段，他們分別是：(1)可行性分析(2)總體方案確實(shí)定(3)分模塊地設(shè)計(jì)各功能電路(4)總電路圖的繪制(5)印制電路板通過各方面考慮，我選擇了用8031單片機(jī)為關(guān)鍵芯片，開發(fā)數(shù)控鉆床控制鍵盤擴(kuò)展我選用了8155和8031的P1口，步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)輸出我選擇74LS273。(1)主CPU模塊以8031作為主CPU,P1口用于手動(dòng)鍵盤的輸入端，分別的兩個(gè)輸入端，輸出端接8031的RESET。(2)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路模塊選用2725632KB程序存儲(chǔ)器對(duì)8031進(jìn)行程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展。選用62648KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展。(3)鍵盤擴(kuò)展電路模塊它分為兩部分，分別是8155矩陣鍵盤擴(kuò)展電路和(4)顯示電路模塊分為動(dòng)態(tài)顯示電路和靜態(tài)顯示電路。四排動(dòng)態(tài)顯示是由89C2051來控制的，它用來顯示數(shù)字字符。十六位靜態(tài)顯示是由8031主CPU控(5)輸入輸出接口電路擴(kuò)展模塊它分為8255擴(kuò)展電路和8155I/0信號(hào)接口電路。8255的PA口作為MDI(自動(dòng)運(yùn)行、空運(yùn)行、回零、編輯、手動(dòng))方式的輸入端，PB口和PC口用于CPU與外部信號(hào)的收發(fā)。8155的PB口用于CPU與4.2感想本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)工作是在我的導(dǎo)師華茂發(fā)專家的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完畢最終，向所有關(guān)懷和協(xié)助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表達(dá)由衷的謝意!1.王新賢.通用集成電路速查手冊(cè).山東：山東科學(xué)技術(shù)出版社..年1月.出版社..4.王福瑞.單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.1999年.5.葉佩青.MCX314運(yùn)動(dòng)控制芯片與數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：北京航空航天大學(xué)出版社..6.李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社..7.王廷才.電子線CADProtel99使用指南.北京：機(jī)械工業(yè)出版社..8.張