買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 單盤式漸開線齒輪檢查儀 驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 學(xué)生學(xué)院 機(jī)電學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 測(cè)控技術(shù)與儀器 07 學(xué) 號(hào) 設(shè)計(jì)者 指導(dǎo)教師 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 0 目 錄 第一部分 單盤式漸開線檢查儀簡(jiǎn)介 1 第二 部分 單盤式漸開線檢查儀的 驅(qū)動(dòng)裝置 3 杠的選擇 . 4 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 5 . 8 第三部分 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) . .片機(jī)系統(tǒng)部分 . 9 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) . . 10 片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)隔離部分 . . 14 . . 15 第四 部分 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) . . 16 . . 16 . 17 . 19 總結(jié) . 20 參考文獻(xiàn) . 21 附錄 . 22 附錄一：軟件設(shè)計(jì)程序 . 22 附錄二：整體硬件電路設(shè)計(jì)圖 . . . 錄三：機(jī)械圖設(shè)計(jì) . .紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第一部分 單盤式漸開線檢查儀介紹 單盤式漸開線檢查儀工作原理如圖 示。被測(cè)齒輪 2 與可換基圓盤 1裝在同一軸上，基圓盤直徑等于被測(cè)齒輪的理論基圓直徑，并與裝在托板上的直尺相 切，由彈簧產(chǎn)生大約 50 100N 的接觸壓力。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪 4 通過絲杠 3 帶動(dòng)托板 5作直線移動(dòng)時(shí)，直尺 7便與基圓盤 1作純滾動(dòng)，此時(shí)被測(cè)齒輪也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。在托板 5上裝有測(cè)量杠桿 8，它的一端裝有測(cè)量頭與被測(cè)齒面接觸，其接觸點(diǎn)剛好在直尺 7與基圓盤 1相切的平面上，杠桿的另一端與指示表 6的量桿接觸，并將指示表調(diào)到零位。根據(jù)漸開線形成原理， 基 圓盤與直尺的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 無滑動(dòng)滾動(dòng)。 當(dāng)直尺與基圓盤按箭頭方向作無滑動(dòng)滾動(dòng)時(shí)， 固定于直尺上的測(cè)頭相對(duì)于基圓盤產(chǎn)生正確的漸開線軌跡 。 若被測(cè)齒形也為理論漸開線時(shí)，則在純滾動(dòng)過程中，指示表指針 不動(dòng)；若被測(cè)齒形有誤差 ，如圖 則測(cè)量頭就會(huì)發(fā)生偏移，由指示表讀數(shù)或記錄器畫出誤差曲線。 圖 盤式漸開線檢查儀工作原理 1234、 95678圖 轉(zhuǎn)平面上形成 1條漸開 線軌跡 ,如圖 3 所示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 圖 輪漸開線形成原理 假設(shè)此圓就是被測(cè)齒輪的基圓盤 ,直線就是滑尺板。使儀器的測(cè)頭位于 A 點(diǎn) ,則當(dāng)基圓盤與滑尺板作無滑動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) , 測(cè)頭就沿著齒面滑行。此時(shí) ,若齒形為理論漸開線 ,無齒形誤差及其它誤差 ,則測(cè)頭相對(duì)于 A 點(diǎn)靜止不動(dòng) ,反之 ,若齒形有誤差 ,則測(cè)頭便會(huì)有跳動(dòng) , 將被測(cè)齒形與儀器復(fù)現(xiàn)的理論漸開線軌跡進(jìn)行比較，從而得出如圖 示實(shí)際齒形誤差。 單盤式漸開線檢查儀 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)鏈短、調(diào)整比較容易，故其測(cè)量精度較高，可達(dá) 4級(jí)。不足之處是每測(cè)一種齒輪要更換一個(gè)與之對(duì) 應(yīng)的基圓盤，具體應(yīng)用此種原理的儀器有：瑞士 本 聯(lián) 傳統(tǒng)的單盤式漸開線檢查儀是由手輪控制絲杠的運(yùn)動(dòng)，因此傳動(dòng)精度受到影響，并且不利于數(shù)據(jù)的處理。本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)來代替手輪進(jìn)行絲杠傳動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行元件。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)（來自控制器），它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度 (稱為 “ 步距角 ”) ，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。 具有高精度的定位、位置及速度可控制、具有定位保持力、動(dòng)作靈敏的特點(diǎn)。 它做伺 服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于伺服系統(tǒng)時(shí) , 往往可使系統(tǒng)簡(jiǎn)單化 , 工作可靠 , 而且可以獲得較高的控制精度。 本設(shè)計(jì)對(duì)被測(cè)齒輪的要求為基圓直徑 1 0 2 5 0bm m r m m，齒數(shù)1 17z （沒有根切現(xiàn)象）。 設(shè)計(jì)的采樣間隔可調(diào) 齒輪 至少 每轉(zhuǎn)動(dòng) 樣 一次。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 第二部分 單盤式漸開線檢查儀的驅(qū)動(dòng)裝置 若驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)精度不夠，則直接會(huì)引起不必要的誤差，難以準(zhǔn)確的測(cè)量被測(cè)齒輪。因此我們采用精度比較高的 步進(jìn)電 機(jī)帶動(dòng)絲杠 傳動(dòng)。 即如圖 系統(tǒng)框圖： 控 制 器鍵 盤 輸 入步 進(jìn) 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 步 進(jìn) 電 機(jī) 聯(lián) 軸 器絲 杠 水 平 移 動(dòng) 臺(tái)圖 統(tǒng)整體框圖 絲杠即螺旋傳動(dòng)，它是精密機(jī)械中最常用的一種傳動(dòng)形式。其主要作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，在檢查一種主要是實(shí)現(xiàn)位移的傳動(dòng)。即在計(jì)算機(jī)指令下，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能將運(yùn)動(dòng)部件準(zhǔn)確的移到所需位置。 絲杠傳動(dòng)具有精度高、分辨率高、空程和回程誤差小等特點(diǎn)，絲杠傳動(dòng)還有自鎖功能，只要絲杠停止運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)部件不會(huì)在慣性力的或重力作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。 絲杠傳動(dòng)具體可分為滾珠絲杠傳動(dòng)和滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)。與滑動(dòng)絲杠傳動(dòng) 相比，滾珠絲杠傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)： 1、與滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩為 1/3 由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng) ,所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到 1/3 以下 ,即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的 1/3。在省電方面很有幫助。 2、高精度的保證 滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面 ,對(duì)溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。 3、微進(jìn)給可能 滾珠 絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng) ,所以啟動(dòng)力矩極小 ,不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象 ,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 4、無側(cè)隙、剛性高 滾珠絲杠副可以加予壓 ,由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值 ,進(jìn)而得到較高的剛性 (滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力 ,在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí) ,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng) )。 5、高速進(jìn)給可能 滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給 (運(yùn)動(dòng) )。 本裝置需要兩個(gè)步進(jìn)電機(jī) 絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)，由于代替手輪 9的驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)系統(tǒng)的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于代替手輪 3的驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)系統(tǒng)的要求，因此本設(shè)計(jì)下面主要 考慮代替手輪 3的驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)。為了其性價(jià)比和系統(tǒng)可替換性的原則，代替手輪 9的驅(qū)動(dòng)裝置和代替手輪 3的驅(qū)動(dòng)裝置完全相同。特此聲明。 本設(shè)計(jì)采用滾動(dòng)絲杠傳動(dòng)。 一 絲杠的選擇 滾珠絲杠的選型過程中對(duì)滾珠絲杠本身需要 選擇 的主要參數(shù)如下 ： 1、 公稱直徑。即絲杠的外徑，常見規(guī)格有 12、 14、 16、 20、 25、 32、 40、50、 63、 80、 100、 120，公稱直徑和負(fù)載基本成正比，直徑越大的負(fù)載越大。 由于本設(shè)計(jì)中對(duì)負(fù)載的要求比較小，因此選用絲杠的外徑為 16。 2、 導(dǎo)程。也稱螺距，即螺桿每旋轉(zhuǎn)一周螺母直線運(yùn)動(dòng)的距離，常 見導(dǎo)程有1、 2、 4、 6、 8、 10、 16、 20、 25、 32、 40，中小導(dǎo)程現(xiàn)貨產(chǎn)品一般只有 5、 10，大導(dǎo)程一般有 1616、 2020、 2525、 3232、 4040（ 4位數(shù)前兩位指直徑，后兩位指導(dǎo)程）。導(dǎo)程與直線速度有關(guān)，在輸入轉(zhuǎn)速一定的情況下，導(dǎo)程越大速度越快。導(dǎo)程與直線速度之間的關(guān)系為： n ,其中 導(dǎo)程， V 為直線速度， n 為絲杠轉(zhuǎn)速 。 選用絲杠的導(dǎo)程。 3、 長(zhǎng)度。 絲杠的有效行程取 500L 。 4、 精度。滾珠絲杠按 類和 T 類，即傳動(dòng)類和定位類，精度等級(jí)有 1、 2、 3、 4.般來說，通用機(jī)械或普通數(shù)控機(jī)械選 意 300行程內(nèi)定位誤差 或以下 。 精度選 根據(jù)絲杠的公稱直徑為 16、導(dǎo)程 5精度為 用絲杠 205 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 的選擇 1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 ： 通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 進(jìn)電機(jī)工作原 理 2 步進(jìn)電機(jī)分類 步進(jìn)電機(jī)在構(gòu)造上有三種主要類型：反應(yīng)式 (永磁式 (M)和混合式 (S)。 （ 1） 反應(yīng)式 定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、步距角小，、但動(dòng)態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。 （ 2） 永磁式 永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機(jī)精度差，步矩角大 (一般為 15) 。 （ 3） 混合式 混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料，轉(zhuǎn)子和定子上均有多個(gè)小齒以提高步矩精度。其特點(diǎn)是輸出力矩大、動(dòng)態(tài)性能好，步距角小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對(duì)較高。 按定子上繞組來分，共有二相、三相和五相等系列 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 3 步進(jìn)電機(jī)選型 由于本裝置對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速要求比較低。步進(jìn)電機(jī)主要由步距角確定。本設(shè)計(jì)中要求被測(cè)齒輪的范圍為：基圓直徑 1 0 2 5 0bm m r m m的直齒。采樣間隔為：齒輪至少每轉(zhuǎn)動(dòng) 樣一次。 由于直尺和基圓盤是摩擦傳動(dòng)，假定基圓盤轉(zhuǎn)過的角度 (也是被測(cè)齒輪轉(zhuǎn)過的角度 )為1，則直尺水平移動(dòng)的距離為： 1 ( 2 )360 ， 被測(cè)齒輪的基圓半徑。 式（ 2 由上式得絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的角度 ： 360 ， 絲杠的導(dǎo)程， 5。 式（ 2 由于步進(jìn)電機(jī)和絲杠是由聯(lián)軸器直接連接，因此步進(jìn)電機(jī)與絲杠之間的傳動(dòng)比 1i 。 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角 360 式（ 2 整理得到步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角m和被測(cè)齒輪轉(zhuǎn)角1之間的關(guān)系為： 12 式（ 2 由 1 0 2 5 0bm m r m m， 51 得 ，即選擇步進(jìn)電機(jī)的最小步距角為 若不進(jìn)行細(xì)分）。若細(xì)分則另算。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 本設(shè)計(jì)采用性價(jià)比比較高的雷塞科技的 42是一種 相混合式步進(jìn)電機(jī) 。 電機(jī)的步距角為 ，配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后其步距角可細(xì)分達(dá) 128 倍 ( 步 )。 其主要參數(shù)為： 圖 進(jìn)電機(jī) 42步進(jìn)電機(jī) 42圖 2本設(shè)計(jì)采用步進(jìn)電機(jī)每 50 步采樣一次。可通過調(diào)節(jié)細(xì)分電路來調(diào)節(jié)采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 三 聯(lián)軸器選擇 聯(lián)軸器屬于機(jī)械通用零部件范疇，用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸 器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接，是機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動(dòng)最常用的聯(lián)接部件。 20 世紀(jì)后期國內(nèi)外聯(lián)軸器產(chǎn)品發(fā)展很快，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)如何從品種甚多、性能各異的各種聯(lián)軸器中選用能滿足機(jī)器要求的聯(lián)軸器，對(duì)多數(shù)設(shè)計(jì)人員來講，始終是一個(gè)困擾的問題。常用聯(lián)軸器有螺旋聯(lián)軸器 ，膜片聯(lián)軸器，梅花聯(lián)軸器，波紋管聯(lián)軸器，彈簧聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器，及剛性聯(lián)軸器。 本次設(shè)計(jì)采用 性聯(lián)軸器）系列，其配置參數(shù)為 孔徑直徑 1： 1 5d 徑直 徑 2： 2 16d 定扭矩 ： 1大扭矩 ： 2外徑高度 ： 38最高轉(zhuǎn)速 ： 19000 / 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 第三部分 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及兩個(gè)系統(tǒng)連接部分組成，并且為了防止各個(gè)系 統(tǒng)之間的干擾，兩個(gè)系統(tǒng)之間必須做電氣隔離。 一 單片機(jī)系統(tǒng)部分 單片機(jī)系統(tǒng)主要包括電源模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)、單片機(jī)復(fù)位模塊以及鍵盤輸模塊。單片機(jī)采用 91 電源部分 本設(shè)計(jì)采用 主要參數(shù)如下圖所示： 圖 主要電路圖 圖 片機(jī)系統(tǒng)電源 2 復(fù)位電路 圖 片機(jī)復(fù)位電路 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 3 單片機(jī)最小系統(tǒng)及鍵盤輸入模塊 圖 本設(shè)計(jì) 通過按鍵 制系統(tǒng)開始測(cè)量（按 鍵按下，步進(jìn)電機(jī)開始每 50步停止，等待信號(hào)采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)間），直到按下 明全部數(shù)據(jù)已經(jīng)采集完）。 上，也可以作為急停按鈕，防止意外事故的發(fā)生。按鍵 退、加速和減速。 二 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī)不能直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅(qū)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。 驅(qū)動(dòng)器 的作用是讓電動(dòng)機(jī)的控制繞組按照特定的順序通電，即受輸入的電脈沖控制而動(dòng)作 。 控制器（脈沖信號(hào)發(fā)生器）可以通過控制脈沖的個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn) 確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的 。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊等組成。 1 電源模塊 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電源主要是 5V 和 24V， 24V 直接由開關(guān)電源提供， 5 一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。 其典型的電路如下： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 圖 其中： 2 211 . 2 5 (1 )o u t A d 式中， 為 50 100 A ， 可以忽略不計(jì)。 上 式可以改寫為： 211 . 2 5 (1 )V R 此設(shè)計(jì)中需要的是 5V 電壓，因此考慮到 入電流不能過大的問題，我們?nèi)? 2 電路圖如下： 圖 其中 測(cè) 5 限流電阻，限制二極管的電流，避免被燒壞。 2 驅(qū)動(dòng)模塊 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊主要是有脈沖發(fā)生器、脈沖分配器、脈沖放大器三部分組成。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 本設(shè)計(jì)采用日本 三洋 公司生產(chǎn)的 一款 高細(xì)分、大功率兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 。 它內(nèi)部集成了細(xì)分、電流調(diào)節(jié)、 率放大等電路，配合簡(jiǎn)單的外圍電路即可實(shí)現(xiàn)高性能、多細(xì)分、大電流的驅(qū)動(dòng)電路。適合驅(qū)動(dòng) 42、 57 型兩相、四相混合式步進(jìn)電機(jī)。在低成本、低振動(dòng)、小噪聲、高速度的設(shè)計(jì)中應(yīng)用效果較佳。 （ 1） 特性： 雙全橋 動(dòng)，低導(dǎo)通電阻 最高耐壓 40電流 （峰值） 多種細(xì)分可選（ 1、 1/2、 1/4、 1/8、 1/16、 1/32、 1/64、 1/128） 自動(dòng)半流鎖定功能 內(nèi)置混合式衰減模式 內(nèi)置輸入下拉電阻 內(nèi)置溫度保護(hù)及過流保護(hù) （ 2） 管腳圖 圖 進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 （ 3） 管腳說明： 圖 進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 明 （ 4） 電路 原理圖如下： 圖 進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器7計(jì)算公式為： 5， 其中中的11R、12R， 推薦使用 ）。在四個(gè)電機(jī)輸出端與地之間需接入電阻 ， 作用是減弱毛刺對(duì)芯片的損壞。 阻值是電壓 定，此處選擇 10K。 配置表如下所示： 圖 進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 細(xì)分設(shè)定電路如圖 圖 進(jìn)電機(jī)細(xì)分值設(shè)定裝置 三 單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)隔離 部分 為了避免 24V 電壓對(duì)單片機(jī) 5V 電壓造成影響，因此單片機(jī)系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須做電氣隔離。 光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 本設(shè)計(jì)采用東芝公司的 單片機(jī)系統(tǒng)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的光耦隔離。 電路圖如下 ： 圖 片機(jī)系統(tǒng) 與步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)連接及光耦隔離圖 三 整體設(shè)計(jì)電路圖 整體設(shè)計(jì)電路圖如附錄二 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 第四部分 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 一 脈沖頻率的確定 系統(tǒng)使用的晶振為 8M，因此每個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間為 1/8M。 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過角度和步進(jìn)電機(jī)脈沖數(shù)的關(guān)系為 ： m n， 為步距角， n 為脈沖個(gè)數(shù)。 式（ 4 由式 2進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角1 22m h n 式（ 4 由式 2支持的位移 3 6 0 3 6 0m h hP n 式（ 4 對(duì) 式（ 4 式（ 4式（ 4左右兩邊對(duì)時(shí)間 t 微分得： m f， 其中m為 步進(jìn)電機(jī) 的角速度 ， f 為單片機(jī)脈沖頻率。 2 ， 其中 為被測(cè)齒輪的角速度 ， f 為單片機(jī)脈沖頻率。 360， 其中 v 為直尺的水平移動(dòng)速度， f 為單片機(jī)脈沖頻率。 為了使直尺的水平位移速度和被測(cè)齒輪 的 起始 角速度不至于太快 或者太慢 ，又步進(jìn)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速為 600 / 右， 我們把 起始 脈沖 頻率 f 確定為 500實(shí)際運(yùn)行中可以通過按鍵和細(xì)分值來調(diào)節(jié) ）， 此時(shí)： 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為： 7 5 / m r （若細(xì)分值為 1） 被測(cè)齒輪的轉(zhuǎn)速為： 0 . 0 2 4 / m i n 0 . 5 9 7 / m i ， 1 0 2 5 0bm m r m（若細(xì)分值為 1） 直尺水平移 動(dòng)速度為： v mm s （若細(xì)分值為 1） 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 二 程序流程圖 1 主程序 結(jié)束設(shè) 備 初 始 化關(guān) 閉 驅(qū) 動(dòng) 輸 出脈 沖 頻 率 輸 出按 鍵 掃 描 程 序數(shù) 據(jù) 采 集 完 成 ？數(shù) 據(jù) 處 理 函 數(shù)是否主 程 序2 外部中斷 1 服務(wù)程序 外 部 中 斷 1 服 務(wù) 程 序關(guān) 閉 驅(qū) 動(dòng) 輸 出是 否 為 急 停 ？是否置 數(shù) 據(jù) 完 成 位結(jié) 束買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 18 3 按鍵掃描： 前 進(jìn) 按 鍵 子 程 序前 進(jìn) 按 鍵 是 否 ？ 否是設(shè)置電機(jī)正向開啟驅(qū)動(dòng)輸出返回關(guān) 閉 驅(qū) 動(dòng) 輸 出軟 件 按 鍵 消 抖后 退 按 鍵 子 程 序后 退 按 鍵 是 否 ？ 否是設(shè)置電機(jī)正向開啟驅(qū)動(dòng)輸出返回關(guān) 閉 驅(qū) 動(dòng) 輸 出軟 件 按 鍵 消 抖加 速 按 鍵 子 程 序加 速 按 鍵 是 否 ？ 否是脈沖頻率輸出返回脈 沖 頻 率 增 加軟 件 按 鍵 消 抖減 速 按 鍵 子 程 序減 速 按 鍵 是 否 ？ 否是脈沖頻率輸出返回脈 沖 頻 率 減 少軟 件 按 鍵 消 抖買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 19 開 始 按 鍵 子 程 序開 始 按 鍵 是 否 ？ 否是設(shè)置電機(jī)正向開 啟 驅(qū) 動(dòng) 輸 出軟 件 按 鍵 消 抖設(shè) 定 值 五 十 到 否 ？否是脈沖頻率輸出信 號(hào) 采 集 階 段信 號(hào) 采 集 是 否 完 成 ？否是數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 階 段數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 是 否 完 成 ？否是置設(shè)定值為0三 軟件程序 具體程序設(shè)計(jì)見附錄一。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 20 總結(jié) 通過本次課程設(shè)計(jì)，通過此次課程設(shè)計(jì)，對(duì)單盤式齒輪檢測(cè)儀有了進(jìn)一步了解，對(duì)步進(jìn)電機(jī)以及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)加深了理解，進(jìn)一步提高了自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，對(duì)原理圖、 設(shè)計(jì)中還有許多需要改進(jìn)的地方，如 1、可以通過無線傳輸模塊，用計(jì)算機(jī)的上位機(jī)軟件直接控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)定位等功能。 2、增加傳感器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，可以在很大程度上實(shí)現(xiàn) 儀器的自動(dòng)化程度、提高儀器的精度。 3、可以引入觸摸屏幕，嵌入系統(tǒng)，使人機(jī)交互界面和測(cè)量精度得到進(jìn)一步的提高 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 21 參考文獻(xiàn) 1 劉玉梅 ,韓輝 . 基于單片機(jī)的單盤漸開線齒輪檢查儀的改造 J. 儀表技術(shù)與 傳感器 ,2008,(11). 2 劉亞梅 ,李明等 J2003,(05). 3 余忠華 J1997,(06). 4 孫海波 ,姚新港等 用教程 M2008. 5 王洪欣 ,馮雪君 M2005. 6 謝彪 J2010. 7 陳林 ,彭小軍 ,洪云 J報(bào) ,2005,(05). 8 馬秀坤 ,孫昌成 J1996,(01). 9 霍迎輝 ,陳宇翔 J2003,(03). 10 浦昭邦 ,王寶光 M2007. 11 文斌 M2009. 12 張展 . 聯(lián)軸器 離合器與制動(dòng)器設(shè)計(jì)手冊(cè) M2009. 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 22 附錄 附錄一：軟件設(shè)計(jì)程序 /*/ 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，默認(rèn)開始頻率為 500片機(jī)型號(hào) ： 89振大小 ： 8M 實(shí)現(xiàn)功能 ： 1、控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行 2、鍵盤輸入：控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反 轉(zhuǎn)、加速減速、急停按鈕以及信號(hào)采集的開始。 作者 ： 馬雪然 完成時(shí)間 ： 2011#; /信號(hào)采集函數(shù)，返回信號(hào)采集完成狀態(tài)變量 ; /數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)函數(shù)，返回?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)完成狀態(tài)變量 ; /數(shù)據(jù)處理函數(shù) # _ i,j,k; ; /設(shè)定每 50 步停一次以檢測(cè)數(shù)據(jù)的變量 ; /信號(hào)開始采集標(biāo)志 ; /數(shù)據(jù)處理完成標(biāo)志 500; /脈沖頻率參數(shù) ,延時(shí) *1000/（ ） =500 000 /25; /信號(hào)采集按鍵 ; /正轉(zhuǎn)按鍵 21; /反轉(zhuǎn)按鍵 =; /電機(jī)加速 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 23 23; /電機(jī)減速