課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書--通用二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　題 目：通用二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì) </p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p>　　學(xué) 院：機(jī)械學(xué)院</p><p><b>　　班 級(jí)：機(jī)電 </b></p>

2、<p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　2013年 1 月 10日</p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　課程名稱： 學(xué)院： 班級(jí)：</p><p>　　學(xué)生姓名：

3、 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師：</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　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)控機(jī)床的加工系統(tǒng)、縱橫向進(jìn)給、立體倉(cāng)庫(kù)中堆垛機(jī)的平面移動(dòng)系統(tǒng)、平面繪圖儀的繪圖系統(tǒng)等,盡管結(jié)構(gòu)和功能各不相同,但基本原理相同。機(jī)電一體化系統(tǒng)是將機(jī)械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)結(jié)合而形成的一個(gè)有機(jī)整體。本文通過(guò)

4、對(duì)X-Y工作臺(tái)即能沿著X向、Y向移動(dòng)的工作臺(tái)的機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及接口電路的設(shè)計(jì),闡述了機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)專業(yè)教學(xué)的意義及技術(shù)關(guān)鍵。 本次課程設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)和研究Ｘ－Ｙ工作臺(tái)及其電氣原理圖。確定Ｘ－Ｙ工作臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)，并且選擇了螺旋傳動(dòng)，驗(yàn)算了螺旋傳動(dòng)的剛度、穩(wěn)定性及壽命等參數(shù)；并設(shè)計(jì)了導(dǎo)軌，據(jù)其用途和使用要求，選擇了直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，確定了其類型、轉(zhuǎn)動(dòng)力矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?？刂葡到y(tǒng)包括了系統(tǒng)電源配置、CPU電路、RAM、ROM擴(kuò)展，鍵盤與顯

5、示、I/O通道接口、通信接口等。我們利用了8031主控器、6264片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、2764片外程序存儲(chǔ)器、74LS373地址鎖存器、74LS138片選地址譯碼器及8155、8255可編程I/O擴(kuò)展等MCS-51單片機(jī)設(shè)計(jì)其硬件電路圖。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：滾珠絲杠螺母副；直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副；步進(jìn)電機(jī)；工作臺(tái)；MCS—51單片機(jī)</p><p><b>　　目 錄</

6、b></p><p>　　第一章 二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案1</p><p>　　1.1 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇1</p><p>　　1.2 機(jī)械傳動(dòng)方式1</p><p>　　1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)選擇1</p><p>　　1.4 總體方案的確定2</p><p>

7、　　第二章 二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算3</p><p><b>　　2.1 要求1</b></p><p>　　2.1.1 技術(shù)參數(shù)3</p><p>　　2.1.2 設(shè)計(jì)要求3</p><p>　　2.2 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型4</p><p>　　2.2.1 X

8、向進(jìn)給絲杠4</p><p>　　2.2.2 Y向進(jìn)給絲杠8</p><p>　　2.3 滾動(dòng)導(dǎo)軌的計(jì)算與選擇10</p><p>　　2.3.1 滾動(dòng)導(dǎo)軌副的額定壽命10</p><p>　　2. 4 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選擇........................................................

9、..........................................12</p><p>　　2. 4. 1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)減速箱的選用..................................................................................12</p><p>　　2.4.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與轉(zhuǎn)矩的計(jì)算12</p&g

10、t;<p>　　2.5 聯(lián)軸器的選擇..................................................................................................................17</p><p>　　2.5.1聯(lián)軸器的選擇.............................................

11、..........................................................17</p><p>　　2.5.2聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩.......................................................................................................17</p><p>

12、　　2.5.3確定聯(lián)軸器的型號(hào)...............................................................................................17</p><p>　　第三章 微機(jī)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).......................................................................

13、.............................18</p><p>　　3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)18</p><p>　　3.2 單片微機(jī)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)內(nèi)容18</p><p>　　3.2.1 繪制電氣控制系統(tǒng)框圖18</p><p>　　3.2.2 選擇CPU的類型19</p><p>　　3.2.3

14、 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.2.4 I/O接口電路設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.3 各類芯片簡(jiǎn)介20</p><p>　　3.3.1 8031芯片簡(jiǎn)介20</p><p>　　3.3.2 74LS373芯片簡(jiǎn)介20</p><p>　　3.3.3 74LS138芯片簡(jiǎn)介21<

15、;/p><p>　　3.3.4 8279芯片簡(jiǎn)介21</p><p>　　3.3.5 8255芯片簡(jiǎn)介22</p><p>　　3.4 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)...................................................22</p><p>　　3.4.1 程序存儲(chǔ)器ROM的擴(kuò)展22</p>

16、<p>　　3.4.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的擴(kuò)展23</p><p>　　3.4.3 譯碼電路的設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.5 I/O接口電路的設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.5.1 8255可編程接口芯片24</p><p>　　3.6 8031的時(shí)鐘電路24</p><p>　　3.7

17、復(fù)位電路24</p><p>　　3.8 越界報(bào)警電路24</p><p>　　3.9 控制系統(tǒng)的功能25</p><p>　　3.10 控制系統(tǒng)的工作原理25</p><p>　　參考文獻(xiàn).........................................................................

18、.................................................................26</p><p>　　第一章 二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　1.1 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇</p><p>　　為了滿足二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)X.Y兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，任意平面曲面的加工，自動(dòng)換象限，越位報(bào)警和急停等功能

19、，故選擇連續(xù)控制系統(tǒng)。考慮到工作臺(tái)的加工范圍，只對(duì)毛坯料進(jìn)行初加工，不考慮誤差補(bǔ)償，故采用開環(huán)控制系統(tǒng)，由于任務(wù)書規(guī)定的脈沖當(dāng)量0.01mm,定位精度也為0.01mm，空載最快移動(dòng)速度也只有1200mm/min，因此，本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電動(dòng)機(jī)，如交流伺服電動(dòng)機(jī)或直流伺服電動(dòng)機(jī)等，可以選用性能好一些的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以降低成本，提高性價(jià)比。</p><p>　　1.2 機(jī)械傳動(dòng)方式</p>

20、;<p>　　為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠。為了保證一定的傳動(dòng)精度和傳動(dòng)平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。同時(shí)，為了提高傳動(dòng)剛度和消除傳動(dòng)間隙，采用有預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)選擇</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用8位微機(jī)。由于MCS—51系列單片機(jī)具有集成度高、可靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)，具有很高的

21、性能價(jià)格比等特點(diǎn)，決定采用MCS—51系列的8031、80C31、8155、8255等I/O擴(kuò)展，基于DSP的運(yùn)動(dòng)控制芯片及微處理器技術(shù)。</p><p>　　控制系統(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過(guò)鍵盤操作實(shí)現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息。</p><p>　　1.4 總體方案的確定</p><p>

22、;　　圖1—1 X—Y數(shù)控工作臺(tái)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　第二章 二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　2.1 要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)要求、圖紙量、工作量要求等） </p><p>　　2.1.1 技術(shù)參數(shù)</p><p>　　1、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)面尺寸：400×320； </p>

23、<p>　　2、平臺(tái)移動(dòng)行程：X×Y＝250×200； </p><p>　　3、夾具和工件總重： 800N； </p><p><b>　　4、最高運(yùn)行速度：</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行方式： 空載：1.2m/min; 切削：0.6m/min；</p><p>

24、　　交流伺服電機(jī)運(yùn)行方式：空載：15m/min;切削：6m/min；</p><p>　　5、系統(tǒng)分辨率：開環(huán)模式0.01mm/step；半閉環(huán)模式 0.005mm/step；</p><p>　　6、系統(tǒng)定位精度：開環(huán)模式±0.10mm；半閉環(huán)模式 ±0.01mm；</p><p>　　7、切削負(fù)載：X向500N；Y向600N；Z向700N&l

25、t;/p><p>　　2.1.2 設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1、實(shí)現(xiàn)X-Y兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)；</p><p>　　2、用步進(jìn)電機(jī)或交流伺服電機(jī)作驅(qū)動(dòng)元件；</p><p>　　3、設(shè)置工作臺(tái)的越位報(bào)警和緊急事故的急停開關(guān)，并響應(yīng)中斷；</p><p>　　4、任意平面曲線的加工，具有自動(dòng)換象限的功能；</p>

26、<p>　　5、平臺(tái)具有快速驅(qū)動(dòng)功能；</p><p>　　6、平臺(tái)具有斷電手動(dòng)調(diào)整功能。</p><p>　　2.2 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型</p><p>　　2.2.1 X向進(jìn)給絲杠</p><p><b>　　1、計(jì)算進(jìn)給牽引力</b></p><p>　　作用在滾珠絲杠上的

27、進(jìn)給牽引力主要包括切削時(shí)的走刀抗力以及移動(dòng)件的重量和切削分力在導(dǎo)軌上的摩擦力。因而其數(shù)值的大小與導(dǎo)軌的型式有關(guān)，由于在設(shè)計(jì)中采用的是加有導(dǎo)軌塊的滾動(dòng)導(dǎo)軌，所以選擇的計(jì)算公式為選矩形導(dǎo)軌的計(jì)算公式。計(jì)算公式為：</p><p>　　式中 、、、---切削分力（N）；500N,600N,700N.</p><p>　　---移動(dòng)部件上的重量（N）；G=800N</p><

28、;p>　　---導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)，隨導(dǎo)軌型式而不同；=0.15</p><p>　　---考慮顛覆力矩影響系數(shù)；K=1.1</p><p><b>　　2、計(jì)算最大動(dòng)載荷</b></p><p>　　選用滾珠絲杠副的直徑時(shí)，必須保證在一定軸向載荷作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬(wàn)轉(zhuǎn)（106轉(zhuǎn)）后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即

29、稱為該滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載，用下式計(jì)算選擇：</p><p>　　式中 ---壽命，以10轉(zhuǎn)為一單位</p><p>　　---硬度系數(shù)，取=1</p><p>　　---為運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)；有一般運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) =1.2-1.5 取1.3</p><p>　　---絲杠轉(zhuǎn)速，，用下式計(jì)算</p><p>　　---為最大

30、切削力條件下的進(jìn)給速度，</p><p><b>　　---絲杠導(dǎo)程，；</b></p><p>　　---為使用壽命，，對(duì)于數(shù)控機(jī)床??；</p><p>　　初選導(dǎo)程=5，由任務(wù)書可知最大切削力下的速度，則,代入公式可計(jì)算得</p><p>　　3、滾珠絲杠螺母副的選型</p><p>　　應(yīng)使

31、其額定動(dòng)載荷，選取濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的G系列2504-4滾珠絲杠副。</p><p>　　表3-31 G系列滾珠絲杠副尺寸參數(shù)</p><p><b>　　4、傳動(dòng)效率計(jì)算</b></p><p>　　滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率：</p><p>　　式中 ---絲杠螺旋升角；</p>&l

32、t;p>　　---摩擦角，滾珠絲杠的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，其摩擦角約等于。</p><p>　　將公稱直徑=25 mm，導(dǎo)程為 =4 mm ，代入，得絲杠螺旋升角=。將摩擦角=，代入，得傳動(dòng)效率。</p><p><b>　　5、剛度計(jì)算</b></p><p>　　X向進(jìn)給絲杠先畫出此進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖,如圖所示.最大牽引力為865N,由

33、螺母裝配總長(zhǎng)度為44mm,絲杠螺紋長(zhǎng)度取328mm,預(yù)計(jì)長(zhǎng)度為480mm,絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊,預(yù)緊力為最大軸向負(fù)載的1/3.</p><p>　　圖2-1 X向進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　滾珠絲杠副的軸向變行會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度及運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，因此應(yīng)考慮以下引起軸向變形的因素：</p><p>　　（1）絲杠的拉伸或壓縮變形量</p>

34、<p>　　式中 ---絲杠的最大工作載荷，單位為N；</p><p>　　---絲杠兩端支撐間的距離，單位為mm；</p><p>　　---絲杠材料的彈性模量，鋼的；</p><p>　　---絲杠按底徑確定的截面積，單位為；</p><p>　　---轉(zhuǎn)矩，單位為；</p><p>　　--

35、-絲杠按底徑確定的截面慣性矩（），單位為。</p><p>　　將數(shù)據(jù)，帶入式中，計(jì)算得。</p><p>　?。?）滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量</p><p>　　有預(yù)緊時(shí) </p><p>　　式中 ---滾珠直徑，單位為；</p><p>　　---滾珠總數(shù)量，； </p>

36、<p><b>　　---單圈滾珠數(shù)，</b></p><p>　　---預(yù)緊力，單位為N。</p><p>　　當(dāng)滾珠絲杠副有預(yù)緊力，且預(yù)緊力達(dá)軸向工作載荷的時(shí)，值可減少一半左右。</p><p>　　將公稱直徑，滾珠直徑，代入，得單圈滾珠數(shù)30，代入，得滾珠數(shù)總量120，預(yù)緊力=288.3N，絲杠的最大工作載荷=865N，代入

37、，計(jì)算得。</p><p><b>　?。?），計(jì)算得</b></p><p>　　4級(jí)精度滾珠絲杠有效行程250mm在≤315mm時(shí)，行程偏差允許達(dá)到16，所以X向絲杠剛度足夠。</p><p>　　2.2.2 Y向進(jìn)給絲杠</p><p><b>　　1、計(jì)算進(jìn)給牽引</b></p>

38、<p><b>　　計(jì)算公式為：</b></p><p>　　式中 、、、---切削分力（N）；500N,600N,700N.</p><p>　　---移動(dòng)部件上的重量（N）；G=800N</p><p>　　---導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)，隨導(dǎo)軌型式而不同；=0.15</p><p>　　---考慮顛覆力矩

39、影響系數(shù)；K=1.1</p><p><b>　　2、計(jì)算最大動(dòng)載荷</b></p><p>　　選用滾珠絲杠副的直徑時(shí)，必須保證在一定軸向載荷作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬(wàn)轉(zhuǎn)（106轉(zhuǎn)）后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱為該滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載，用下式計(jì)算選擇：</p><p>　　式中 ---壽命，以10轉(zhuǎn)為一單

40、位</p><p>　　---硬度系數(shù)，取=1</p><p>　　---為運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)；有一般運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) =1.2-1.5 取1.3</p><p>　　---絲杠轉(zhuǎn)速，，用下式計(jì)算</p><p>　　---為最大切削力條件下的進(jìn)給速度，</p><p><b>　　---絲杠導(dǎo)程，；</b><

41、;/p><p>　　---為使用壽命，，對(duì)于數(shù)控機(jī)床?。?lt;/p><p>　　初選導(dǎo)程=5，由任務(wù)書可知最大切削力下的速度，則,代入公式可計(jì)算得</p><p>　　3、滾珠絲杠螺母副的選型</p><p>　　應(yīng)使其額定動(dòng)載荷，選取濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的G系列2504-4滾珠絲杠副。（同X方向選型）</p><p

42、><b>　　4、傳動(dòng)效率計(jì)算</b></p><p>　　滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率：</p><p>　　式中 ---絲杠螺旋升角；</p><p>　　---摩擦角，滾珠絲杠的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，其摩擦角約等于。</p><p>　　計(jì)算結(jié)果同X方向一致，。</p><p><b&g

43、t;　　5、剛度的驗(yàn)算</b></p><p>　　計(jì)算過(guò)程同X方向一致，，，</p><p>　　4級(jí)精度滾珠絲杠有效行程250mm在≤315mm時(shí)，行程偏差允許達(dá)到16，所以Y向絲杠剛度足夠。</p><p><b>　　6、壓桿穩(wěn)定性校核</b></p><p><b>　　≥</b&g

44、t;</p><p>　　單推-單推方式，故,</p><p><b>　　≥</b></p><p><b>　　故絲杠不會(huì)失穩(wěn)</b></p><p>　　2.3 滾動(dòng)導(dǎo)軌的計(jì)算與選擇</p><p>　　目前，滾動(dòng)導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用非常廣泛，因?yàn)槠淠Σ料禂?shù)=；動(dòng)、靜摩

45、擦系數(shù)很接近，幾乎不受運(yùn)動(dòng)速度的變化的影響，運(yùn)動(dòng)輕便、靈活，所需驅(qū)動(dòng)功率小，摩擦發(fā)熱小，磨損小，精度保持性好；低度運(yùn)動(dòng)時(shí)不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，因而定位精度高，所以選用滾動(dòng)導(dǎo)軌。</p><p>　　2.3.1 滾動(dòng)導(dǎo)軌副的額定壽命</p><p>　　1、滑塊承受工作載荷的計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選取</p><p>　　工作載荷是影響直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本例中的

46、X-Y工作臺(tái)為水平布置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]在最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為：</p><p>　　其中，移動(dòng)部件重量，外加載荷,代入式中，得最大工作載荷。</p><p>　　根據(jù)工作載荷，初選直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)為海特SBG 15 FL。</p><p><b>　　直線導(dǎo)軌副參數(shù)

47、</b></p><p>　　任務(wù)書規(guī)定工作臺(tái)面尺寸為400×320，加工范圍為250×200，考慮工作行程應(yīng)留有一定余量，故選取導(dǎo)軌長(zhǎng)度為700mm。</p><p>　　2、距離額定壽命L的計(jì)算</p><p>　　滾動(dòng)體為球時(shí)，其計(jì)算公式如下：</p><p>　　式中 ---距離額定壽命，單位為； &

48、lt;/p><p>　　---額定動(dòng)載荷，；</p><p>　　---滑塊上的工作載荷,單位為；</p><p><b>　　---溫度系數(shù),；</b></p><p>　　---接觸系數(shù),導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)為2查相關(guān)資料；</p><p><b>　　---載荷系數(shù)，</b>&l

49、t;/p><p>　　---硬度系數(shù)，滾道硬度不得低于HRC58故通常取</p><p>　　---精度系數(shù)，精度等級(jí)4級(jí)，=0.9</p><p><b>　　代入公式計(jì)算得：</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=4550.8

50、km</b></p><p>　　遠(yuǎn)大于期望值50km，故距離額定壽命滿足要求。</p><p>　　2.4 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選擇</p><p>　　選用步進(jìn)電機(jī)時(shí)，必須首先根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)草圖計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)裝置及負(fù)載折算到電機(jī)軸上的等效慣量，分別計(jì)算各種共況條件下所需的等效力矩，再根據(jù)步進(jìn)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩選擇合適的步進(jìn)電機(jī)。</p><

51、p>　　2.4.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)減速箱的選用</p><p>　　已知工作臺(tái)的脈沖當(dāng)量，滾珠絲杠的導(dǎo)程，初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角</p><p><b>　　算得減速比：</b></p><p>　　故本設(shè)計(jì)并不需要減速箱。</p><p>　　2.4.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與轉(zhuǎn)矩的計(jì)算</p><p>

52、　?。?）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</p><p>　　各個(gè)零部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：</p><p>　　已知：滾珠絲杠的公稱直徑，導(dǎo)程，材料密度，移動(dòng)部件總重量</p><p><b>　　滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</b></p><p>　　工作臺(tái)折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　

53、初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為90BYG2502，為兩相混合式，二相八拍驅(qū)動(dòng)時(shí)步距角，查得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　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 </p><p>　　分快速空載起動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算</p><p>　　快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩</p><p>　　包括三部分：一部分是

54、快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩；一部分是移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)效率很高，相對(duì)于和很小，可以忽略不計(jì)。則有</p><p>　　考慮傳動(dòng)鏈的總效率，計(jì)算快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速度轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　式中 ---對(duì)應(yīng)空載最快移動(dòng)速度的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

55、最高轉(zhuǎn)速，單位為 </p><p>　　---步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至轉(zhuǎn)速所需要的時(shí)間，單位為s。</p><p>　　式中 ---空載最快移動(dòng)速度，任務(wù)書指定為1200</p><p>　　---步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角，預(yù)選電動(dòng)機(jī)為</p><p>　　---脈沖當(dāng)量，任務(wù)書指定為0.01mm/step</

56、p><p>　　將以上各值代入式中，算得</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至轉(zhuǎn)速所需要的時(shí)間，傳動(dòng)鏈總效率，則</p><p>　　移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為</p><p>　　式中 ---導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)，滾動(dòng)導(dǎo)軌取0.005</p><p>　　---垂直方向的切削力，空載時(shí)取0

57、</p><p>　　---傳動(dòng)鏈總效率，取0.7</p><p><b>　　則</b></p><p>　　因此，求得快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩</p><p>　　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</p><p>　　包括三部分：一部分是折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作

58、負(fù)載轉(zhuǎn)矩；一部分是移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 ；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩，相對(duì)于和很小，可以忽略不計(jì)。則有</p><p>　　折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩</p><p>　　本例中在對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，已知沿著絲杠軸線方向的最大進(jìn)給載荷,則有</p><p>　　計(jì)算垂直方向承受最大工作負(fù)載情況下，

59、移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩</p><p>　　因此，求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩</p><p>　　經(jīng)過(guò)上述計(jì)算后，得到加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為：</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定</p><p>　　根據(jù)來(lái)選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要考慮安全系數(shù)。本例中，安全系數(shù)

60、取,則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足：</p><p>　　上述初選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為90BYG2502，該型號(hào)最大靜轉(zhuǎn)矩，滿足要求。</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核</p><p>　　最快工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核</p><p>　　任務(wù)書給定的最快工進(jìn)移動(dòng)速度</p><p>　　電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率

61、為</p><p>　　查表4-7知，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩0.457N.m ,滿足要求。</p><p>　　最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核</p><p>　　任務(wù)書給定的工作臺(tái)最快空載移動(dòng)速度</p><p>　　電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率</p><p>　　查表4-7知，在此頻率下，

62、電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于,滿足要求。</p><p>　　最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核</p><p>　　與最快空載移動(dòng)速度對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率為2000Hz</p><p>　　查表4-5知90BYG2502的電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行頻率可達(dá)20000Hz，可見(jiàn)沒(méi)有超出上限。</p><p><b>　　起動(dòng)頻率的計(jì)算</b&

63、gt;</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的空載起動(dòng)頻率</p><p>　　要想保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)不失步，任何時(shí)候的起動(dòng)頻率到必須小于1126Hz。</p><p>　　綜上，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)90BYG2502滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p&g

64、t;　　表4-5 永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)</p><p>　　2.5 聯(lián)軸器的選擇</p><p>　　2.5.1聯(lián)軸器的選擇</p><p>　　2.5.2聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩</p><p>　　傳動(dòng)軸上的公稱轉(zhuǎn)矩T可用下式計(jì)算：</p><p>　　實(shí)際計(jì)算時(shí)，應(yīng)將公稱轉(zhuǎn)矩T乘以工作情況系數(shù),得到計(jì)算轉(zhuǎn)矩。&

65、lt;/p><p>　　2.5.3確定聯(lián)軸器的型號(hào)</p><p>　　根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩及所選的聯(lián)軸器類型，若,則聯(lián)軸器可以確定。</p><p>　　微機(jī)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)</b></p><p>　　微機(jī)系統(tǒng)由CPU，存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路，I/O接口電路，驅(qū)動(dòng)電

66、機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等幾部分組成。</p><p>　　微機(jī)是系統(tǒng)的核心，其他裝置都是在微機(jī)的指揮進(jìn)行工作的。系統(tǒng)要求主要對(duì)微機(jī)的字長(zhǎng)和速度。字長(zhǎng)不僅影響系統(tǒng)的最大加工尺寸，而且影響加工的精度和運(yùn)算精度。字長(zhǎng)較長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)，價(jià)格顯著上升，而字長(zhǎng)較短的計(jì)算機(jī)，要進(jìn)行雙字長(zhǎng)和三字長(zhǎng)的運(yùn)算，就會(huì)影響速度，根據(jù)機(jī)床要求，綜合考慮采用8位微機(jī)。由于MCS-51系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾能力強(qiáng)，具有很高的性

67、價(jià)比特點(diǎn)，決定采用MCS-51系列的8031單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。</p><p>　　控制系統(tǒng)由微機(jī)部分，鍵盤、I/O接口，步進(jìn)電機(jī)功率放大電路等幾部分組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過(guò)鍵盤操作實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　3.2 單片微機(jī)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　3.2.1 繪制電氣控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)是由硬

68、件和軟件兩部分組成，硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ)，有了硬件軟件才能有效的運(yùn)行。</p><p>　　機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖</p><p>　　機(jī)床硬件電路圖由以下幾部分組成：</p><p>　　1.主控制器，即CPU</p><p>　　2.總線，包括數(shù)據(jù)，地址，控制總線</p><p>　　3.存儲(chǔ)器 ROM，RAM<

69、;/p><p>　　4.接口，即I/O接口電路</p><p><b>　　5.外設(shè)，如鍵盤等</b></p><p>　　3.2.2 選擇CPU的類型</p><p>　　考慮到系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合、控制對(duì)象對(duì)各種參數(shù)的要求，及經(jīng)濟(jì)價(jià)格比等經(jīng)濟(jì)性的要求。因此，在經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床中，推薦使用MCS—51系列單片機(jī)作主控制器。</p

70、><p>　　3.2.3 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路應(yīng)該包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。</p><p>　　在選擇程序存儲(chǔ)器芯片時(shí)，要考慮CPU與EPROM時(shí)序的匹配，還應(yīng)考慮最大讀出速度、工作溫度及存儲(chǔ)器的容量問(wèn)題。</p><p>　　在存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)中還應(yīng)包括地址鎖存器和譯碼電路的設(shè)計(jì)。</p&

71、gt;<p>　　3.2.4 I/O接口電路設(shè)計(jì)</p><p>　　此次設(shè)計(jì)內(nèi)容包括接口芯片的選用，步進(jìn)電機(jī)控制電路，鍵盤電路以及其他輔助電路的設(shè)計(jì)（例如復(fù)位電路，越界報(bào)警電路等）</p><p>　　3.3 各類芯片簡(jiǎn)介</p><p>　　3.3.1 8031芯片簡(jiǎn)介</p><p><b>　　Vss：接地&l

72、t;/b></p><p><b>　　VCC：+5伏電壓</b></p><p>　　XTAL1：內(nèi)部振蕩電路反向放大器輸入端</p><p>　　XTAL2：內(nèi)部振蕩電路反向放大器輸出端</p><p>　　RST/VPD：復(fù)位/備用電源</p><p>　　ALE/PROG：鎖存/接收

73、編程脈沖</p><p>　　PSEN：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端</p><p>　　EA/VPP：EA為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)起選擇端，對(duì)于8031始終保持低電平；VPP為在EPROM編程期間加21伏編程電壓</p><p>　　P0.0～P0.7：在訪問(wèn)外存時(shí)，分時(shí)傳送低8位地址和數(shù)據(jù)總線</p><p>　　P1.0～P1.

74、7：8位準(zhǔn)雙向I/O口，每一位都可作為可編程的輸入或輸出線</p><p>　　P2.0～P2.7：8位準(zhǔn)雙向I/O口，訪問(wèn)外存時(shí)輸出高8位地址</p><p>　　P3.0～P3.7：8位準(zhǔn)雙向I/O口及第二功能口</p><p>　　3.3.2 74LS373芯片簡(jiǎn)介</p><p>　　D0～D7： 數(shù)據(jù)輸入端</p>&

75、lt;p>　　Q0～Q7： 數(shù)據(jù)輸出端</p><p>　　LE ： 鎖存信號(hào)輸入端</p><p>　　OE ： 鎖存信號(hào)輸出端</p><p>　　3.3.3 74LS138芯片簡(jiǎn)介</p><p>　　3.3.4 8279芯片簡(jiǎn)介 </p><p>　　<1>DB0~DB7：雙向數(shù)

76、據(jù)總線。在CPU與8279間做數(shù)據(jù)與命令傳送。</p><p>　　<2>CLK：8279的系統(tǒng)時(shí)鐘，100KHz為最佳選擇。</p><p>　　<3>RESET：復(fù)位輸入線。輸入HI時(shí)可復(fù)位8279?！?lt;/p><p>　　<4>CS：芯片選擇信號(hào)線。當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，可將命令寫入8279或讀取8279的數(shù)據(jù)。<

77、/p><p>　　<5>A0：緩沖器地址選擇線。A0=0時(shí)，讀寫一般數(shù)據(jù)；A0=1時(shí)，讀取狀態(tài)標(biāo)志位或?qū)懭朊睢！?lt;/p><p>　　<6>RD：讀取控制線。RD=0時(shí)，8279輸送數(shù)據(jù)到外部總線。</p><p>　　<7>WR：寫入控制線。WR=0時(shí)，8279從外部總線接收數(shù)據(jù)。</p><p>　　&l

78、t;8>IRQ：中斷請(qǐng)求。平常IRQ為L(zhǎng)O，在鍵盤模式下，每次讀取FIFO/SENSOR RAM的數(shù)據(jù)時(shí)，IRQ變?yōu)镠I，讀取后轉(zhuǎn)為L(zhǎng)O；在傳感器模式下，只要傳感器一有變化，就會(huì)使IRQ變?yōu)镠I，讀取后轉(zhuǎn)為L(zhǎng)O。</p><p>　　<9>SL0~SL3：掃描按鍵開關(guān)或傳感器矩陣及顯示器，可以是編碼模式(16對(duì)1)或解碼模式(4對(duì)1)。</p><p>　　<10&

79、gt;RL0~RL7：鍵盤/傳感器的返回線。無(wú)按鍵被按時(shí)，返回線為HI；有按鍵被按時(shí)，該按鍵的返回線為L(zhǎng)O。在激發(fā)輸入模式時(shí)，為8位的數(shù)據(jù)輸入?！?lt;/p><p>　　<11>SHIFT：在鍵盤掃描模式時(shí)，引腳的輸入狀態(tài)會(huì)與其它按鍵的狀態(tài)一同儲(chǔ)存(在BIT6)，內(nèi)部有上拉電阻，未按時(shí)為HI，按時(shí)為L(zhǎng)O。</p><p>　　<12>CNTL/STB：在鍵盤掃描模式時(shí)

80、，引腳的輸入狀態(tài)會(huì)與SHIFT以及其它按鍵的狀態(tài)同一儲(chǔ)存，內(nèi)部有上拉電阻，未按時(shí)為HI，按時(shí)為L(zhǎng)O。在激發(fā)輸入模式時(shí)，作為返回線8位數(shù)據(jù)的使能引腳。</p><p>　　<13>OUTA0~OUTA3：動(dòng)態(tài)掃描顯示的輸出口(高4位)。</p><p>　　<14>OUTB0~OUTB3：動(dòng)態(tài)掃描顯示的輸出口(低4位)。　</p><p>　　

81、<15>BD：消隱輸出線。</p><p>　　3.3.5 8255芯片簡(jiǎn)介</p><p>　　RESET：由CPU提供復(fù)位信號(hào)</p><p><b>　　CS：片選信號(hào)</b></p><p>　　RD：為主機(jī)發(fā)來(lái)的讀數(shù)脈沖輸入端</p><p>　　WR：為主機(jī)發(fā)來(lái)的讀數(shù)脈沖輸

82、入端</p><p>　　A1、A0 ：端口選擇信號(hào) </p><p>　　3.4 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)的特點(diǎn)之一是硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合MCS-51系列的最小系統(tǒng)用一片8031外擴(kuò)一片EPROM就能滿足功能的要求。對(duì)于復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)合，可利用MCS-51的擴(kuò)展功能，構(gòu)成功能強(qiáng)，規(guī)模大的系統(tǒng)。</p

83、><p>　　3.4.1 程序存儲(chǔ)器ROM的擴(kuò)展</p><p>　　MCS-51的程序存儲(chǔ)器的尋址空間為64K B。8031不帶ROM，用作程序存儲(chǔ)器的器件是EPROM。</p><p>　?。?）、16位地址總線的擴(kuò)展</p><p>　　由于P0口分時(shí)傳送低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)，所以接入74LS373鎖存器，8031的ALE接373的LE，373

84、的OC接地，使373常輸出。74LS373的輸出口Q與P2口一起擴(kuò)展出12位地址總線AB。</p><p>　　(2）、地址線的連接</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要擴(kuò)展一片2732。一片2732的地址線分別與地址總線AB相連。</p><p>　　(3）、數(shù)據(jù)線的連接</p><p>　　兩片存儲(chǔ)器的8位數(shù)據(jù)線分別與數(shù)據(jù)總線DB按位依

85、次相連。</p><p>　　(4）.控制線的連接</p><p>　　8031PSEN與EPROM的OE相連；8031的EA接地；2732的CE與138 Y0相連。</p><p>　　3.4.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的擴(kuò)展</p><p>　　由于8031芯片內(nèi)部RAM只有128字節(jié)，遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)的需要，需擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，選擇6

86、116芯片即可滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　6116的連接和2732大致相同，唯控制信號(hào)線的連接不同；6116的OE，WE與8031的RD，WR相連，CS與138的Y1相連。</p><p>　　3.4.3 譯碼電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　8031單片機(jī)允許擴(kuò)展64K ROM和64K RAM（包括I/O借口芯片）</p><p>　

87、　(1）、MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的地址譯碼規(guī)則</p><p>　　第一：ROM與RAM獨(dú)立編址</p><p>　　ROM地址和RAM地址可以重疊使用，都從0000H～FFFFH。地址的重復(fù)靠片選信號(hào)和控制信號(hào)區(qū)分。</p><p>　　第二：外圍I/O與RAM、ROM的統(tǒng)一編址</p><p>　　外圍I/O不僅占用RAM的單元，而

88、且使用RAM的讀/寫指令，本次課程設(shè)計(jì)采用統(tǒng)一編址。 </p><p><b>　　(2）、地址譯碼法</b></p><p>　　常用地址的譯碼方法有線選法和全地址譯碼，在這里選擇全地址譯碼。</p><p>　　對(duì)于容量較大的的系統(tǒng)，擴(kuò)展

89、的外圍芯片較多，芯片所需的片選信號(hào)多于可利用的地址線時(shí)，就需要用全地址譯碼的方法。</p><p>　　通常采用3-8譯碼器（74LS138）。輸入端占用3根最高地址線，剩余的13根低位地址線可作為片內(nèi)的地址線。74LS138譯碼器的8根輸出線分別對(duì)應(yīng)8個(gè)8K字節(jié)的地址空間。</p><p>　　3.5 I/O接口電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　8031單片機(jī)共有3

90、個(gè)8位并行I/O口，但可供用戶使用的只有P1口和部分P3口，因此在大部分應(yīng)用系統(tǒng)中都需要擴(kuò)展I/O口芯片，本擴(kuò)展系統(tǒng)采用8255芯片。 </p><p>　　3.5.1 8255可編程接口芯片</p>

91、<p>　　8255是INTER公司開發(fā)的可編程輸入輸出接口芯片，它具有3個(gè)8位的并行I/O口，分別為PA、PB、PC口，其中PC口又分為高4位和低4位，他們都可以通過(guò)軟件編程來(lái)改變I/O口的工作方式，8255可與8031直接連接。</p><p>　　（1）、8255的三種工作方式</p><p>　　方式0：基本輸入輸出方式</p><p>　　方式1

92、：應(yīng)答式輸入輸出工作方式</p><p>　　方式2：應(yīng)答式雙向輸入輸出工作方式（僅A0口可選此種方式，此時(shí)C口的PC7～PC3五位作為其應(yīng)答信號(hào)使用。</p><p>　　（2）、8031和8255的接口</p><p>　　連接無(wú)需任何外加邏輯電路，直接連接即可。</p><p>　　3.6 8031的時(shí)鐘電路</p>&l

93、t;p>　　單片機(jī)的時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生。即內(nèi)部方式和外部方式。內(nèi)部方式利用芯片內(nèi)部振蕩電路在XTAL1，XTAL2引腳上外接定時(shí)元件。采用外部方式時(shí)把XTAL1接地，XTAL2接外部時(shí)鐘電源。</p><p><b>　　3.7 復(fù)位電路</b></p><p>　　單片機(jī)的復(fù)位都是用外部電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，REST引腳上出現(xiàn)10ms以上高電平，單

94、片機(jī)便實(shí)現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位。從0000H單元開始執(zhí)行程序。單片機(jī)通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種。原理圖中為上電與按鈕復(fù)位電路組合。在上電瞬間，RC電路充電。RST引腳出現(xiàn)正脈沖，只要在RST端保持10ms以上高電平就能使單片機(jī)有效的復(fù)位。</p><p>　　3.8 越界報(bào)警電路</p><p>　　為了防止工作臺(tái)越界，可分別在極限位置安裝限位開關(guān)。一旦某一方向越界，立即停止工作臺(tái)的移動(dòng)，這里

95、采用中斷方式。利用8031的外部中斷INT0只要有任何一個(gè)行程開關(guān)閉合。即工作臺(tái)在某一方向越界均能產(chǎn)生中斷信號(hào)INT0。為了報(bào)警，設(shè)置紅綠指示燈，兩燈均由一個(gè)I/O口輸出</p><p>　　3.9 控制系統(tǒng)的功能</p><p>　　1. X向，Y向的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)</p><p><b>　　2. 鍵盤顯示</b></p>&l

96、t;p><b>　　3. 面板管理</b></p><p><b>　　4. 行程控制</b></p><p>　　3.10 控制系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　為了便于說(shuō)明，以控制面板為例。簡(jiǎn)述其工作原理?？刂泼姘宸譃轱@示器、信號(hào)燈、鍵盤、按鈕和旋鈕。</p><p>　　1.顯示器：用

97、來(lái)顯示工作過(guò)程中一些相關(guān)的數(shù)據(jù)</p><p>　　2.信號(hào)燈：在顯示器下面的紅燈為越界信號(hào)燈，顯示器右面是與其對(duì)應(yīng)的綠燈為正常工作的信號(hào)燈。當(dāng)正常工作是時(shí)綠燈亮。當(dāng)在X，Y 方向越界時(shí)紅燈亮、綠燈滅。鍵盤右面的燈為電源指示燈，指示燈下放為一“急?！卑粹o，當(dāng)需要立即停止時(shí)按此按鈕。</p><p>　　3.鍵盤：簡(jiǎn)單的輸入設(shè)備，可以進(jìn)行編輯和控制系統(tǒng)的工作。</p><

98、p>　　4.按鈕：旋鈕右面四個(gè)按鈕+X，-X，+Y，-Y是與手動(dòng)擋配合使用的，旋鈕下方的“X原點(diǎn)”，“Y原點(diǎn)”按鈕是使車床刀具回原點(diǎn)的按鈕。包括越界回原點(diǎn)、手動(dòng)回原點(diǎn)。旋鈕右下方的按鈕位“啟動(dòng)”和“回零” 按鈕，此回零為所有回零，任意方向，任何時(shí)刻的回零，與上面提到的回零不同，上面提到的“X原點(diǎn)”“Y原點(diǎn)”只是X，Y方向上的回零。</p><p>　　5.旋鈕：此旋鈕為適應(yīng)不同工作條件而設(shè)，分為編輯、單步、

99、自動(dòng)、手動(dòng)Ⅰ、手動(dòng)Ⅱ、單段等檔位。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　[1] 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)（三分冊(cè)）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1986</p><p>　　[2] 尹志強(qiáng).機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007,5</p><p>　　[