買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 床數(shù)控改造 摘 要 本文在 床數(shù)控改造設(shè)計時主要從經(jīng)濟性、方便性、實用性、可靠性四方面因素出發(fā)，對 銑床進行了銑床數(shù)控機械系統(tǒng)設(shè)計，硬件及電路設(shè)計。使改造后的機床的機械傳動部分具有高靜態(tài)、動態(tài)剛度 ;運動副之間的摩擦因數(shù)小，傳動無間隙 ;功率大 ;便于操作和維修。 床數(shù)控機械系統(tǒng)設(shè)計包括伺服驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計計算，滾珠絲杠螺母副的設(shè)計計算。進給傳動系統(tǒng)設(shè)計中，拆除縱向、橫向、垂向進給箱齒輪，在該處將手輪軸通過一對減速齒輪和縱向、橫向及垂向步進電機相連。絲杠拆去，換上滾珠絲杠，并由齒輪 箱與滾珠絲杠連接，改造后的床的定位精度為士 ，重復(fù)定位精度為士 。 X、 Y 電機能夠拖動工作臺以 6 2300r/切削進給速度進行 X 向、 Y 向運動。 數(shù)控系統(tǒng)是一個基于 8031 單片機的數(shù)字型控制系統(tǒng)。采用較小體積的單片機來實現(xiàn)一般的邏輯功能， 對進給系統(tǒng)的兩個軸進行控制。 關(guān)鍵詞 銑床；數(shù)控改造；步進電機；滾珠絲杠 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 NC on of 62 as of on as of of no in 62 s of of of In of he s it be a of is of is of of 62 of in is a by on 031. of is to of . 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 NC 文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 目 錄 摘 要 . I . 1 章 緒論 . 1 題背景 . 1 62 銑床數(shù)控改造設(shè)計總體要求和內(nèi)容 . 3 第 2 章 床數(shù)控機械系統(tǒng)設(shè)計 . 6 述 . 6 向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算 . 6 珠絲杠螺母副的設(shè)計計算 . 6 服驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計計算 . 錯誤 !未定義書簽。 向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算 . 8 珠絲杠螺母副的設(shè)計計算 . 錯誤 !未定義書簽。 服驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計計算 . 錯誤 !未定義書簽。 直進給系統(tǒng)的設(shè)計計算 . 錯誤 !未定義書簽。 珠絲杠螺母副的設(shè)計計算 . 錯誤 !未定義書簽。 第 3 章 控系統(tǒng)設(shè)計 . 錯誤 !未定義書簽。 62 銑床數(shù)控控制系統(tǒng)方案 . 錯誤 !未定義書簽。 析選用 . 錯誤 !未定義書簽。 片機引腳及其功能 . 錯誤 !未定義書簽。 I/O 口及其功能 . 錯誤 !未定義書簽。 制線 . 錯誤 !未定義書簽。 儲器 I/O 的擴展 . 錯誤 !未定義書簽。 儲器的選用、擴展及連接 . 錯誤 !未定義書簽。 盤與顯示接口電路 . 錯誤 !未定義書簽。 255 與 8031 的連接 . 錯誤 !未定義書簽。 結(jié)論 . 錯誤 !未定義書簽。 致謝 . 22 參考文獻 . 20 附錄 . 22 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 - V - 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 - 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 - 1 - 第 1章 緒論 題背景 數(shù)控機床具有高精度、高效、高速、高可靠性等優(yōu)點，并且機床結(jié)構(gòu)趨于模塊化 、數(shù)控功能專門化。數(shù)控機床是集計算機技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制、傳感測量、機械制造、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體的典型的機電一體產(chǎn) 品。它的發(fā)展和運用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式、使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。 數(shù)控技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標志，實現(xiàn)加工機床及生產(chǎn)過程數(shù)控化，己成為當今制造業(yè)的發(fā)展方向。我國是世界上機床產(chǎn)量最多的國家，但在數(shù)控機床的產(chǎn)品競爭力仍然處于較低的水平。因為開發(fā)一臺新的數(shù)控機床的周期比較長，不能及時針對用戶的需求提供滿意 的產(chǎn)品。為此我們應(yīng)該在普通機床上考慮，不能一味的大量添置全新的數(shù)控機床，這樣會造成資金投資量大，成本高，而且又會造成原有設(shè)備閑置浪費。把普通機床改造為數(shù)控機床不失為一條提高數(shù)控化率的有效途徑。普通機床數(shù)控化改造，顧名思義就是在機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標。這種機床改造花費少，改造針對性強，時間短，改造后的機床大多能克服原機床缺點和存在的問題，生產(chǎn)效率高，尤其適合中國機床擁有量大、生規(guī)模小的具體國情。 微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有突出的優(yōu) 越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。數(shù)控機床可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應(yīng)該運動的運動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面?？梢詫崿F(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高 37 倍。由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實現(xiàn) 了“柔性自動化”。加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”?？蓪崿F(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時問無人看管加工。由以上五條派生的好處，如 :降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力 (一個人可以看管買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 - 2 - 多臺機床 )，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數(shù)控化還是推行 及 企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為 制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。 宏觀上看，工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在 70 年代末、 80 年初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機床。其本質(zhì)是采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè) (包括軍、民機械工業(yè) )進行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機床、 ，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行 擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行 理信息系統(tǒng) )、 等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造 (稱之為信息化 )，最終使得他們的產(chǎn)品 在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術(shù)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達國家約落后 20 年，如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重 (數(shù)控化率 )到 1995年只有 而日本在 1994 年己達 因此每年都有大量機電產(chǎn)品進口。這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性。 (數(shù)控化率 )到 1995 年只有 而日本在 1994 年己達 因此每年都有大量機電產(chǎn)品進口。這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性。 當今世界，工業(yè)發(fā)達國家對機床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機電一體化、高精、高效、高自 動化先進機床，以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，己形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨微電子、計算機技術(shù)的進步，數(shù)控機床在 20 世紀 80 年代以后加速發(fā)展，各方用戶提出更多需求，早己成為四大國際機床展上各國機床制造商競相展示先進技術(shù)、爭奪用戶、擴大市場的焦點。較著名的控制系統(tǒng)有 :日本 列、 列、 列、 列、日立系列、德國 列、 列、 列、 國 B)系列、 列、法國 列、意大利 列、西班牙 列、瑞士的 列、國產(chǎn)系列等。 在美國、日本和德國等發(fā)達國家，它們將機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術(shù)的不斷進步，機床改造是個“永恒”的課題。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，己形成了機床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機床改造業(yè)稱為機床再生 (。從事再生業(yè)的著名公司有 :程公司、 床公司、 寶 )服買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 - 3 - 務(wù)集團、 備公司等。美國得寶公司己在中國開辦公司。在日本機床改造業(yè)稱為機床改裝 (。從事改裝業(yè)的著名公司有：大限工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司山本工程公司等。 趕上計算機體系結(jié)構(gòu)前進的步伐、加快數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)速度，已成為數(shù)控發(fā)展的最主要趨勢。以第四代計算機的工程結(jié)構(gòu)和微電子工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，充分利用現(xiàn)有微機的硬件、軟件資源，發(fā)展總 線式、模塊式、開放型、嵌入式的柔性數(shù)控系統(tǒng)，使之即適合加工復(fù)雜零件、分立式機床用的數(shù)控系統(tǒng)的組成，又適合未來自動化升級時功能可擴展的要求。 我國數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展具有以下 3 個特征： (l)高檔數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)突破。如華中 I 型等數(shù)控系統(tǒng)，都具有多軸聯(lián)動功能，快速進給速度在 s 以上，具有較強的通信、管理功能。 (2)普及型數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成熟。如北京機床研究所的 統(tǒng)，這些系統(tǒng)一般配有 示器，可配置直流和交流司服驅(qū)動， 24 軸聯(lián)動。 (3)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)仍有廣闊的市場前景。由于這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，非常適合中小型企業(yè)，目前仍是我國應(yīng)用面最廣的數(shù)控系統(tǒng)。比較典型的有南京大方的 列。 我國是機床生產(chǎn)大國，又是使用大國。數(shù)控機床是機械工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵產(chǎn)品，我國的數(shù)控機床在機床產(chǎn)品中的比例總體水平低。但是我國是發(fā)展中國家，許多企業(yè)財力薄弱，不可能花費大量的資金添置許多全新的數(shù)控機床，同時大量的通用機床不可能全部淘汰。 因此，把普通機床改造為數(shù)控機床則不失為是一條提高數(shù)控化率的有效途改造徑，機床改造花費少，改造針對性強，時間短，改造后的機床大多能克服原機床的缺點和存在的問題，生產(chǎn)效率高。 62 銑床數(shù)控改造設(shè)計總體要求和內(nèi)容 如圖 1示， 為 銑床的原傳動系統(tǒng)圖。其主軸轉(zhuǎn)動由電機 1經(jīng)齒輪變速驅(qū)動。其主軸的升降用手柄 5 經(jīng)錐齒輪副 3，絲杠手動操作。工作臺的 x 軸和 y 軸分別通過離合器 6 和離合器 7，由進給電動機 10 通過齒輪變速驅(qū)動絲杠副 4 和 8 實現(xiàn)自動進給。工作臺的升降有電動機 10 通過離合器 9 將運動傳給絲杠副 11 來實現(xiàn) 。 對 床進行機械部分改造， 數(shù)控機床的剛度系數(shù)應(yīng)該比同類普通機床高 50%；應(yīng)盡量提高機床的抗振性，通常機床的振動包括強迫振動和受迫振動。要提高機床在低速進給時的平穩(wěn)性和運動 精度。 為實現(xiàn)復(fù)雜零買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 - 4 - 件的自動銑削加工，提出方案： 方案：工作臺的 x,y 軸進給運動改變?yōu)槲C控制，實現(xiàn)三軸或二軸的開環(huán)同步控制或非同步控制。 我們這里的設(shè)計要求改造 x,y 軸， z 軸作為預(yù)留，所以我們這里選擇此方案。 圖 162 銑床改前傳動原理圖 圖 162 銑床改后傳動原理圖買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 - 5 - 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 - 6 - 第 2章 床數(shù)控機械系統(tǒng)設(shè)計 述 床數(shù)控機械系統(tǒng)設(shè)計分縱向，橫向和垂向三個部分，在每個部分中，包括滾珠絲杠螺母副的設(shè)計計算，伺服驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計計算。 1. 滾珠絲杠螺母副把傳動絲杠與螺母之間的滑動摩擦變?yōu)榱藵L動摩擦 , 使摩擦損失減小 , 使精度保持性、傳動平穩(wěn)性、傳動效率等都得到提高，其傳動效率可達到 92% 98%,比常規(guī)的絲杠螺母副提高 3 4 倍（滑動絲杠效率為 2. 伺服驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計計算包括步進電機選型、減速齒輪副的設(shè)計。步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角” )，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量 ，從而達到準確定位的目的 ;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差 (精度為100%)的特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。 現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應(yīng)式步進電機 (永磁式步進電機(混合式步進電機 (單相式步進電機等。 永磁式步進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為 或 15 度。 反應(yīng)式步進電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為 噪聲和振動都很大。反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由 軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 混合式步進電機是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和 五相 :兩相步進角一般為 ，而五相步進角一般為 。 向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算 削力計算 由機床設(shè)計手冊 7 可知，切削功率 c 式中 N 電機功率，查機床說明書， N 4文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 - 7 - 主傳動系統(tǒng)總功率，一般為 進給系統(tǒng)功率系數(shù)，取 K ： 2 . 4 9 6 k 9 60 . 6 54 6120N （ 3 2） 所以 3 3） 式中 v 切削線速度， 取 v 100m/切削力 1 5 2 7 1 5 2 . 7 6 k g 02 66 1 2 0 屬切削原理 1 可知： C 1882 1880 1 Y 1 當 1520N 時，切削深度 p 2刀量 f 此參數(shù)做為下面計算的依據(jù)。 從機床設(shè)計手冊 7 中可得知，在一般外圓車削時： （ 3 5） 3243N 0N 珠絲杠設(shè)計計算 三角或綜合導(dǎo)軌機床的軸向力： W)f(X （ 3 6） 式中 K f =為 : P 00） 率計算 根據(jù)機械原理 8 的公式，絲杠螺母副的傳動效率 為： )（ 3 10） 式中摩擦角 10 ，螺旋升角 224 則： 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 - 8 - 0 3 2 度驗算 滾珠絲杠受工作負載 P 引起的導(dǎo)程的變化量 （ 3 11） 式中 0L 66 N /c E 則： m 滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量 2L 很小，可忽略，即： L 1L 。所以： 導(dǎo)程變形總誤差 為 211000 10 m 查表知 F 級精度絲杠允許的螺距誤差（ 1m 長）為 30m /m ，故剛度足夠。 向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算 削力計算 橫向銑削力與縱向的計算結(jié)果一致 F 工作臺橫向進給方向載荷 16 17 37 5c z 珠絲杠設(shè)計計算 度計算 橫向絲杠壽命值： 910 1500010601060 66 最大動負載： C 根據(jù)最大動負載 Q 的值，可選擇滾珠絲杠的型號。例如，滾珠絲杠參照漢江機床廠的產(chǎn)品樣本選取 珠絲杠公稱直徑為 30 號為21 5430 c 左，其額定負荷 5393N，所以強度夠用。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 - 9 - 率計算 螺旋升角 224 ，摩擦角 10 則： 進電機的選擇 合理選用步進電機是比較復(fù)雜的問 題，需要根據(jù)電機在整個系統(tǒng)中的實際工作情況，經(jīng)過分析后才能正確選擇?，F(xiàn)僅就選用步進電機最基本的原則介紹如下： 距角 i 步距角應(yīng)滿足： 3 16） 式中 i 傳動比； 系統(tǒng)對步進電機所驅(qū)動不見的最小轉(zhuǎn)角。 度 步進電機的精度可用步距誤差或積累誤差衡量。積累誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后 ，轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值，用積累誤差衡量精度比較使用。所選用的步進電機應(yīng)滿足 Q i Q （ 3 17） 式中 Q 步進電機的積累誤差； Q 系統(tǒng)對步進電機驅(qū)動部分允許的角度誤差。 矩 為了使步進電機正常運行（不失步、不越步），正常啟動并滿足對轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮： 一般啟動力矩選取為： M 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 - 10 - 式中 電動機啟動力矩； 0 電動機靜負載力矩。 則： 283H 000601000 m a xm a x 綜合考慮，查表選用 110直流步進電機，能滿足使用要求。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 - 11 - 第 3章 數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 制系統(tǒng)電氣控制結(jié) 構(gòu)框圖 任何一個數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其性能的好壞，直接影響整個系統(tǒng)的工作性能。有了硬件，軟件才能有效的運行。機床的數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路概括起來由五部分組成。 括數(shù)據(jù)總線（ 地址總線（ 控制總線（ 括制度可編程存儲器和隨機讀寫存儲器。 4. I/O 輸入 /輸出接口電路。 如鍵盤、顯示器及光電輸入機等 。其中 數(shù)控系統(tǒng)的核心，作用是進行數(shù)據(jù)運算處理和控制各部分電路協(xié)調(diào)工作。存儲器用于存放系統(tǒng)軟件， 應(yīng)用程序和運行所需要的各種數(shù)據(jù)。 I/O 接口是系統(tǒng)和外界進行信息交換的橋梁。總線則是 存儲器、接口以及其他轉(zhuǎn)換電路聯(lián)接的紐帶，是 部分電路進行信息交換和通訊的必由之路。 數(shù)控系統(tǒng)硬件如圖 4 1： 存儲器接口信息交換控制對象外設(shè)圖 4 1 數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖 經(jīng)濟型數(shù)控改造的需要。所以選用 列單片機為控制裝置。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 12- 片機控制系統(tǒng)設(shè)計 51 系列單片機主要有三種型號的產(chǎn)品： 8031、 8051 和 8751。三種型號的引腳完全相同，僅在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有少數(shù)差異。 8031 片內(nèi)無用于需擴展 在現(xiàn)場修改和更新程序存儲器的應(yīng)用場合，其價格低，使用靈活，非常適合在我國使用。此次 設(shè)計 使用的是 8031芯片 。見圖 4 2。 031 單片機的基本特性 1. 8 位。 地址總線（與 I/O 線共用） ,可直接尋址 6464序存儲器， 64部數(shù)據(jù)存儲器）。 3. 32 根并行 I/O 線（分為 4 個 8 位 I/O 口）。 4. I/O 端口和片外存儲器統(tǒng)一編址， I/O 尋址靈活。 5. 2 個 16 位定時 /計數(shù)器。 6. 片內(nèi)有 128B。 7. 具有一個全雙工串行 I/O。 8. 具有 5 個中斷源，配備兩個中斷優(yōu)先級。 9. 內(nèi)部有時鐘振蕩器。 10. 有一個一位布爾處理器，具有很強的布爾 處理能力。 031 芯片引腳功能 8031 芯片具有 40 根引腳，功能分四類 3 ： 源線 電源線有 2 根。 程和正常操作時的電源，接 +5V。 電平。 振 晶振： 2 根。 1振蕩器的反向放 大器接入，使用外部振蕩器時必須接入。 使用外部振蕩器時用于輸入外部振蕩信號。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 13- ， 32 根口線，功能如下： 1. 0向 8 位三態(tài) I/O 口，與地址總線低 8 位分時工作。 2. 1P 口：準雙向通用 I/O，帶上拉電路。在 程期間，用 1P 輸入低 8 位地址。 3. 2P 口：準雙向 I/O，帶上拉電路。 2P 口可以作為通用的并行 I/可作為外部存儲器的地址總線（高 8 位）。當 問片外存儲器時，由 2P 口輸出高 8 位地址碼。 4. 3雙向雙動功能 I/O 口，其使用方法同 1P 口，帶上拉電路。 第一功能：作為通用 I/O 口。 第二功能： 串行輸入口； 串行輸出口； 外部中斷 0 輸入線； 外部中斷 1 輸入線； P 定時 /計數(shù)器 0 外部計數(shù)脈沖輸入線； P 定時 /計數(shù)器 1 外部計數(shù)脈沖輸入線； 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通脈沖輸出線； 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通脈沖輸出線。 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 211 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1 2 51 雙列直插封裝方式的引腳 3 制線 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 14- 程序存儲器的使能引腳，是外部程序存儲器的選通信號，低電平有效。從外部程序存儲器取數(shù)時，在每個機 器周期內(nèi)二次有效。 2. ：內(nèi)部和外部程序存儲器選擇控制端。當 為高電平時， 行內(nèi)部程序存儲器的指令。 當 為低電平時， 執(zhí)行外部程序存儲器的指令。因為 8031 芯片沒有內(nèi)部程序存儲器，所以 須接地。 3. ：地址所存信號 /編程脈沖輸入信號。 4. ：復(fù)位 /備用電源端，輸入，低電平有效。 儲器擴展電路 031 與 連接 8 位地址線70 0310 8 位地址線158 031 的 2P 口相連。由于 8031 的0地址和數(shù)據(jù)，故要外接地址鎖存器（ 74 并由 出的地址允許鎖存信號 下降將地址信息鎖存入地址鎖存器中。如外接存儲器芯片內(nèi)有地址鎖存器。 存儲器的 8 位數(shù)據(jù)線70 031 芯片0片機規(guī)定指令碼和數(shù)據(jù)都是由0位對應(yīng)相連即可。 8031 芯片的 相連。 8031 芯片的 地， 行外部程序存儲器命令。 8031 芯片的 主地址鎖存器 74 G 引腳。 8031 與 接如圖 4 3： 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 15- 圖 4 3 8031 與 接示意圖 據(jù)存儲器的擴展 單片機 R 數(shù)據(jù)存儲器的連接方式和程序存儲器連接大致相同。唯控制器線的連接不同： 入信號 別于 8031 芯片的 腳相連； 寫輸入信號 8031 序存儲器的擴展 2764 芯片是一種高速，容量為 88k 的 儲器電路讀出時間為 2502764 為 28 線元件，其中120 3 位地址線。70 位數(shù)據(jù)線。 片選信號線，低電平有效， 數(shù)據(jù)輸出選通信號線，低電平有效。 編程脈沖輸入線。編程電源線。 6264 芯片式 88k 的 儲器電路，集 成度很高，其中120 地址線，輸入地址與內(nèi)部 8K 字節(jié)的單元對應(yīng)70 00位 8 位數(shù)據(jù)線，片選信號線， 讀寫信號線，都是低電平有效。 對于容量較大的系統(tǒng)，擴展的外部芯片較多，芯片所需的片選信號利用地址線時，就需要用全地址譯碼的方法，它將低地址作為片內(nèi)地址，而用譯碼器對高位地址進行譯碼，譯碼器輸出的地址選擇線作片選線。一定要注意地址。 ，但可供用戶使用的只有 1P 口和部分3此在大部分應(yīng)用分流中都需擴展 I/O 芯片，常用的外用接口芯片為 8155，是可編程的 展接口電路（ 256 個 統(tǒng)單元， 2個 8 位接口， 1 個 6 位口， 1 個 14 位定時計數(shù)器）。 片可直接和 51 系列單片機連接，不需要任何外加邏輯電路。通常用 2P 口的高 8 位地址線作為 8155 芯片的片選信號及 的選擇 信號。將 8031 155 芯片 引腳相連，文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 16- 則 8155 用來作接口；使用 8155 內(nèi)部 256 字節(jié)的于 8155 芯片內(nèi)部有地址鎖存器，所以 8031 的 可以和8155 的 直連，利用 8031 的 信號下降沿鎖存 80310 位地址信息。 若要求 8155A 口 B 口工作在基本狀態(tài)， C 口為基本輸入狀態(tài)，不要求中斷申請，不啟動定時器，則其控制它為： 00000011B（ 03H） 初始化程序如下： 2100H； 命令地址寄存器 A， 03； 控制字 03H A A； 控制字命令寄存器 助電路設(shè)計 電隔離電路 在步進電機驅(qū)動器中，脈沖信號經(jīng)功放后控制步進電機勵磁繞組。由于步進電機需要的驅(qū)動電壓較高，電流較大，如果將信號與功率放 大器直接相連，將會引起強電干擾。輕則影響計算機程序的正常工作，重則導(dǎo)致計算機和接口電路損壞。所以，一般在接口電路與功率放大器之間都要接上隔離電路。采用的光電耦合電路如圖 4 4： 輸入輸出圖 4 4 光電耦合電路 率放大電路 功率放大電路分為單電源和雙電源型。單電源型線路簡單，但功率不高，所以選用雙電源型。在功率放大器導(dǎo)通初始，431 使脈沖變壓器 B 的副邊產(chǎn)生一定寬度的脈沖電流，使 2V 導(dǎo)通，高壓電源 過 2V ， 1V 為步進電機某一相繞組供電，使其電流上升沿變陡，同時 于反向偏置，將低壓L 切斷。經(jīng)過2V 截至，高壓電源與繞組之間被切斷。 過 1V 為繞組 電，提買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 17- 供所需的額定電流。通過調(diào)整脈沖變壓器的磁芯和 4R 可改變高壓供電的時間寬度 圖 4 5 功率放大電路 由于我國目前步進電機 的功率放大器已由生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出系列化產(chǎn)品，在設(shè)計數(shù)控機床電路時只需根據(jù)步進電機的容量大小進行選擇，所以不再進行計算。功率放大電路見圖 4 5。 031 時鐘電路 單片機的時鐘可以由兩種方式產(chǎn)生，內(nèi)部方式和外部方式。 內(nèi)部方式利用芯片內(nèi)部震蕩電路在 1 2腳上外接定時元件如圖 4 6： 圖 4 6 8031 內(nèi)部時鐘方式 位電路 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 18- 圖 4 7 8031 復(fù)位電路 單片機的復(fù)位都是靠外部電路實現(xiàn)的，因為上電與按鈕復(fù)位組合，在上電瞬間 路充電， 腳端出現(xiàn)正脈沖，只要 保持10上高電壓，就能使單片機有效復(fù)位。見圖 4 7。 警電路 為了防治工作臺越界，可分別在極限位安裝限位開關(guān)，這是采用中斷方式，利用 8031 的外部中斷0要有任何一個行程開關(guān)閉合，即工作臺在某一方向上越界，均能產(chǎn)生中斷信號0為了便于觀察，設(shè)置紅綠燈指示，正常時為綠燈亮，報警時紅燈亮，兩燈均由一個 I/O 口輸出。 制微機控制電路原理圖 制系統(tǒng)的功能 1. Z 向 X 向的進給伺服運動功能 2. 鍵盤顯示 3. 自動回轉(zhuǎn)刀架控制 4. 螺紋加工控制 5. 面板控制 6. 行程控制 7. 其他功能：報警電路、復(fù)位電路、隔離電路、功率放大電路。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 19- 用軟件環(huán)形分配圖 步進電機采用軟件環(huán)形分配器，雖運行速度沒有