word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯課程設(shè)計(jì)題目數(shù)控測(cè)量機(jī)指導(dǎo)老師專業(yè)機(jī)電一體化姓名學(xué)號(hào)2014年9月23日設(shè)計(jì)任務(wù)書2014年[機(jī)電一體化工程專業(yè)]自學(xué)考試本科課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課測(cè)41.題目：[數(shù)控測(cè)量機(jī)]設(shè)計(jì)2.設(shè)計(jì)任務(wù)：根據(jù)給定條件,確定機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案,確定微機(jī)控制系統(tǒng)方案；進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算,繪制機(jī)械裝配圖及其部分零件圖（1-2個(gè)）；進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)技術(shù)分析，設(shè)計(jì)微機(jī)擴(kuò)展和接口電路，繪制控制系統(tǒng)原理圖；繪制步進(jìn)電機(jī)軟件環(huán)形分配器程序流框圖，并編寫其源程序；撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份(8000字以上)。3.給定條件:行程范圍Z向350mmC向可正反向連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分辨Z向優(yōu)于0.01mmC向優(yōu)于0.1°Z向最大移動(dòng)速度2200mm/minC向最大旋轉(zhuǎn)速度130r/min被檢工件最大尺寸（材料為鋼）φ50mmX350mm外形尺寸(參考)700mmX400mmX320mm微機(jī)部分?jǐn)U展16k程序存儲(chǔ)器容量，16k數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；人機(jī)交互部分的數(shù)據(jù)和程序輸入采用4行8列的行列式鍵盤，狀態(tài)和信息顯示采用8位8段LED數(shù)碼管；2個(gè)行程限位信號(hào)（來(lái)自Z向直線運(yùn)動(dòng)單元）、2個(gè)回零開(kāi)關(guān)信號(hào)（分別來(lái)自Z直線運(yùn)動(dòng)單元和C回轉(zhuǎn)單元）及工作方式采用開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入；電機(jī)控制部分包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng)單元的控制，電機(jī)控制采用軟環(huán)分和高低壓驅(qū)動(dòng)。4.設(shè)計(jì)要求:(1)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,原理正確,制圖符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),圖面整潔；(2)微機(jī)控制系統(tǒng)功能完備,包括微機(jī)部分，人機(jī)交互部分和電機(jī)控制部分；(3)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論述清楚,計(jì)算無(wú)誤,數(shù)值單位明確,引用公式及資料有出處。摘要數(shù)控測(cè)量機(jī)在制造行業(yè)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，它是一種設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)分析的現(xiàn)代化的智能工具，更是檢測(cè)產(chǎn)品無(wú)與倫比的質(zhì)量技術(shù)保障的有效工具。數(shù)控測(cè)量機(jī)屬于精密儀器，目前市場(chǎng)上流行的是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，它有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合，汽車工業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)、塑料工業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、航空工業(yè)和其他方面。數(shù)控測(cè)量機(jī)以其高精度高柔性以及優(yōu)異的數(shù)字化能力，成為現(xiàn)代制造業(yè)尤其是模具工業(yè)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、加工制造和質(zhì)量保證的重要手段。測(cè)量機(jī)在處理不同工作方面的靈活性以及自身的高精度，使其成為一個(gè)仲裁者。在為過(guò)程控制提供尺寸數(shù)據(jù)的同時(shí)，數(shù)控測(cè)量機(jī)可提供入廠產(chǎn)品檢驗(yàn)、機(jī)床的校驗(yàn)、客戶質(zhì)量認(rèn)證、量規(guī)檢驗(yàn)、加工試驗(yàn)。關(guān)鍵詞：數(shù)控測(cè)量機(jī)，精密，測(cè)量word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯目錄摘要..................................................................................................-1-第一章緒論.............................................................................................-2-第二章機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)...................................................................................-3-2.1驅(qū)動(dòng)方案............................................................................................-3-2.2減速器方案..........................................................................................-3-2.3導(dǎo)軌................................................................................................-4-2.4軸承的選型及其支撐方式..............................................................................-5-第三章機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì).....................................................................................-5-3.1旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元設(shè)計(jì)....................................................................................-5-3.2旋轉(zhuǎn)—直線運(yùn)動(dòng)單元設(shè)計(jì)..............................................................................-10-3.3機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)....................................................................................-19-第四章微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).................................................................................-20-4.1微機(jī)各部分控制電路的原理和特點(diǎn).......................................................................-22-4.2人機(jī)交互部分接口電路................................................................................-26-4.3步進(jìn)電機(jī)接口及驅(qū)動(dòng)電路..............................................................................-29-總結(jié)................................................................................................-38-第一章緒論機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)是機(jī)電專業(yè)的一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，要求設(shè)計(jì)者綜合所學(xué)的知識(shí)按任務(wù)書設(shè)計(jì)出所要求的產(chǎn)品，對(duì)其中的原理和要求都有比較清晰的認(rèn)識(shí)，包括以下幾個(gè)方面的：對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行鞏固，對(duì)不清楚模糊的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的再學(xué)習(xí)。實(shí)踐的基礎(chǔ)之上，查詢相關(guān)資料。數(shù)控標(biāo)測(cè)量機(jī)是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，它由機(jī)械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)兩大部分組成。機(jī)械傳動(dòng)部分負(fù)責(zé)帶動(dòng)光幕傳感器沿Z軸移動(dòng)，和帶著工件C軸轉(zhuǎn)動(dòng)和定位。電氣部分主要由單片機(jī)組成的微機(jī)控制系統(tǒng)，以協(xié)調(diào)各個(gè)部分的工作，其中包括手動(dòng)、自動(dòng)等控制功能等。任務(wù)書要求C向轉(zhuǎn)動(dòng)和Z向移動(dòng)。(1)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)考慮到數(shù)控測(cè)量機(jī)是精密測(cè)量機(jī)械，機(jī)械部件的選擇就是圍繞選擇如何達(dá)到要求的精度展開(kāi)的，導(dǎo)軌選擇滾動(dòng)導(dǎo)軌，電氣傳動(dòng)選擇步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速傳到滾珠絲杠的方式來(lái)帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)這一典型傳動(dòng)方式。其中齒輪的消隙采用雙齒輪消隙方式，滾珠絲杠的消隙采用雙螺母墊片消隙法。(2)微型計(jì)算機(jī)控制部分的設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)（控制系統(tǒng)）一般由光柵計(jì)數(shù)系統(tǒng)、測(cè)頭信號(hào)接口和計(jì)算機(jī)等組成，用于獲得被測(cè)坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。微機(jī)控制部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心，這里我們采用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)、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，決定采用MCS—51系列的8031單片機(jī)擴(kuò)展整個(gè)系統(tǒng)。電機(jī)控制部分包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng)單元的控制，電機(jī)控制采用軟環(huán)分和高低壓驅(qū)動(dòng)。(3)總體方案框圖第二章機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)該數(shù)控測(cè)量機(jī)有一下兩個(gè)運(yùn)動(dòng)單元（1）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元：C向的運(yùn)動(dòng)，即由電動(dòng)機(jī)、減速器帶動(dòng)工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（2)直線運(yùn)動(dòng)單元：Z向運(yùn)動(dòng)，即電動(dòng)機(jī)、減速器、絲杠帶動(dòng)帶動(dòng)測(cè)量光幕傳感器做直線運(yùn)動(dòng)。每個(gè)運(yùn)動(dòng)單元都是由電機(jī)帶動(dòng)減速器做運(yùn)動(dòng)，由此可知機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容總體包括三大結(jié)構(gòu)：（1）工作臺(tái)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)：工作臺(tái)板、導(dǎo)軌/滑塊、底板（2傳動(dòng)結(jié)構(gòu)：電機(jī)、減速器（齒輪傳動(dòng)）、絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)（3）連接和支撐結(jié)構(gòu)：螺紋連接、軸承、軸的支撐圍繞這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)對(duì)數(shù)控測(cè)量機(jī)進(jìn)行初步的分析，包括對(duì)硬件的選型等，然后進(jìn)行具體的計(jì)算。2.1驅(qū)動(dòng)方案伺服系統(tǒng)可以按照有無(wú)反饋分為開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種類型。開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)中沒(méi)有反饋回路，不需要速度及位置檢測(cè)裝置，指令信號(hào)為單方向傳送。開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)在負(fù)荷不大時(shí)多采用功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服電機(jī)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)由于沒(méi)有檢測(cè)反饋部件，因而不能糾正系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差。但開(kāi)環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整維修容易，在速度和精度要求不太高的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床大多采用開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)。閉環(huán)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)都帶有位置檢測(cè)元件和反饋回路，檢測(cè)反饋元件用于檢測(cè)實(shí)際位移量，并通過(guò)反饋回路將實(shí)測(cè)位移量回饋給數(shù)控裝置的比較元件，比較元件將實(shí)測(cè)位移量與指令位移量進(jìn)行比較后按照差值驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)執(zhí)行元件，使其不大于系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差，因而伺服系統(tǒng)控制精度高。閉環(huán)與半閉環(huán)的區(qū)別在于檢測(cè)元件的安裝位置不同，前者將檢測(cè)元件直接裝在機(jī)械運(yùn)動(dòng)末端執(zhí)行件上，檢測(cè)量是線位移；后者將檢測(cè)元件裝于電機(jī)軸或絲杠軸上，檢測(cè)量是角位移。驅(qū)動(dòng)方案可以有二種：一是采用交流或直流伺服電機(jī)的閉環(huán)或半閉環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)，一般用于精度高、速度快的裝置。二是采用步進(jìn)電機(jī)的開(kāi)環(huán)驅(qū)動(dòng)，一般用于精度、速度要求不高、成本較低的裝置。測(cè)量機(jī)由于速度不高，可采用第二方案。2.2減速器方案常見(jiàn)減速機(jī)的種類（1）蝸輪減速機(jī)的主要特點(diǎn)是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動(dòng)效率不高，精度不高。諧波減速機(jī)的諧波傳動(dòng)是利用柔性元件可控的彈性變形來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，體積不大、精度很高，但缺點(diǎn)是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。行星減速機(jī)其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長(zhǎng)，額定輸出扭矩可以做的很大。但價(jià)格略貴。對(duì)比以上各種齒輪的特點(diǎn)及其渦輪桿副的傳動(dòng)特點(diǎn)，本次的數(shù)控測(cè)量機(jī)采用圓柱直齒輪作為減速方案。導(dǎo)軌直線滾動(dòng)導(dǎo)軌具有摩擦因數(shù)小，不易爬行、便于安裝和預(yù)緊、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和測(cè)量?jī)x器等。其缺點(diǎn)是抗震性較差、成本較高。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副由導(dǎo)軌和滑塊兩部分組成，一般滑塊中裝有兩組滾珠，當(dāng)滾珠從工作軌道滾到滑塊端部時(shí)，會(huì)經(jīng)端面擋板和滑塊中的返回軌道返回，在導(dǎo)軌和滑塊之間的滾道內(nèi)循環(huán)滾動(dòng)。如下圖：滑動(dòng)導(dǎo)軌，是一種做滑動(dòng)摩擦的普通導(dǎo)軌?；瑒?dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，缺點(diǎn)是未形成完全液體摩擦?xí)r低速易爬行，磨損大，壽命短，運(yùn)動(dòng)精度不穩(wěn)定?；瑒?dòng)導(dǎo)軌一般用于普通機(jī)床和冶金設(shè)備上。如下圖：由于滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)，本次數(shù)控測(cè)量機(jī)采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，同時(shí)由于采用減速器，還可以克服其導(dǎo)軌的阻尼系數(shù)小，容易產(chǎn)生震蕩的特點(diǎn)。軸承的選型及其支撐方式在滾動(dòng)摩擦下工作的軸承。滾動(dòng)軸承使用維護(hù)方便，工作可靠，起動(dòng)性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動(dòng)軸承比較，滾動(dòng)軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時(shí)壽命低，聲響較大。滾動(dòng)軸承中的向心軸承（主要承受徑向力）通常由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和滾動(dòng)體保持架4部分組成。內(nèi)圈緊套在軸頸上并與軸一起旋轉(zhuǎn)，外圈裝在軸承座孔中。在內(nèi)圈的外周和外圈的內(nèi)周上均制有滾道。當(dāng)內(nèi)外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體即在內(nèi)外圈的滾道上滾動(dòng)，它們由保持架隔開(kāi)，避免相互摩擦。推力軸承分緊圈和活圈兩部分。緊圈與軸套緊，活圈支承在軸承座上。本次的設(shè)計(jì)采用滾動(dòng)軸承，對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元，只有齒輪減速箱用到滾動(dòng)軸承，由于沒(méi)有軸向載荷，因此選用深溝球軸承作為徑向支撐，對(duì)于旋轉(zhuǎn)到直線運(yùn)動(dòng)的單元，其齒輪減速箱和滾珠絲杠都要用滾動(dòng)軸承，滾珠絲杠由于有軸向載荷，因此要對(duì)絲杠的徑向和軸向都進(jìn)行支撐，支撐方式采用兩端固定的支撐方式，每一段選擇一個(gè)深溝球軸承和一個(gè)推力軸承組合來(lái)支撐。第三章機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)體有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)單元，直線和直線-旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，每個(gè)運(yùn)動(dòng)單元的計(jì)算單元都不一樣。過(guò)程如下：3.1旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元由步進(jìn)電機(jī)、齒輪減速箱和夾具組成，夾具采用三角自定心卡盤，步驟大致如下：根據(jù)給定旋轉(zhuǎn)精度，確定電機(jī)步距角；根據(jù)旋轉(zhuǎn)精度和步距角，確定減速器的相關(guān)參數(shù)；計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩，確定步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)；詳細(xì)計(jì)算過(guò)程如下；3.1.1電機(jī)步距角的計(jì)算對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一個(gè)電脈沖信號(hào)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)就回轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度，叫步距角。電機(jī)的總回轉(zhuǎn)角和輸入脈沖數(shù)成正比，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速則正比與輸入脈沖的頻率。步進(jìn)電機(jī)的步距角越小，意味著它能達(dá)到的位置精度越高。步距角的大小與通電方式及轉(zhuǎn)子齒數(shù)有關(guān)。在步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中，是以分?jǐn)?shù)形式給出兩個(gè)數(shù)，其中分子所示的步距角是表示通電方式是雙拍，分母示出的步距角表示通電方式是單拍。任務(wù)書要求的精度是0.1度，這里初選步距角0.36°。3.1.2計(jì)算傳動(dòng)比i旋轉(zhuǎn)精度p為0.1度，步距角為0.36度，則旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比ib0.363.6ip0.1確定總的傳動(dòng)比后，下面求各級(jí)齒輪的參數(shù)。一般的傳動(dòng)比1≤i＜2，選擇一級(jí)傳動(dòng)；當(dāng)2≤i＜4，選擇二級(jí)傳動(dòng)，本次傳動(dòng)比為3.6，所以選擇二級(jí)傳動(dòng)，根據(jù)輪系最佳速比近似分配條件i12i22計(jì)算得到Z21.72i1Z1Z42.09i2Z3為了便于選擇齒輪齒數(shù)，將各級(jí)傳動(dòng)比稍作修改為Z21.8i1Z1i242.0Z3Z因?yàn)闇y(cè)量機(jī)Z向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)只是帶著傳感器運(yùn)動(dòng)，負(fù)載較輕，系統(tǒng)伺服系統(tǒng)功率不大，因此取模數(shù)m=2。選擇Z20，算出Z236，由Z320，則Z440，由上得1知齒輪幾何參數(shù)如下表：齒數(shù)齒數(shù)Z20362040分度圓d=mz40724080齒頂圓mdda244764484齒根圓mddf25.1235673575齒寬(6～10）m20202020中心距2/)(21ddA56603.1.3步進(jìn)電機(jī)型號(hào)的選擇(1)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算根據(jù)被檢測(cè)工件的最大尺寸為φ50mmX350mm，由此可以自定心卡盤的最大外徑為100mm，其厚度大約為40mm，其材質(zhì)均為鋼。J0.78103D4L其中D—圓柱體直徑（cm）；L—圓柱體長(zhǎng)度（cm）。負(fù)載各部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：J（0.7810-35.0435）kg.cm217.0625kg.cm2工J夾（0.7810-31045）kg.cm239kg.cm2J（0.7810-3442）kg.cm20.399kg.cm21J2（0.7810-37.242）kg.cm24.192kg.cm2J（0.7810-3442）kg.cm20.399kg.cm23J4（0.7810-3842）kg.cm26.39kg.cm2其中J1J2J3J4—齒輪ZZZZ及其軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.cm2); 1 2 3 4J工—工件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.cm2);J夾—夾具的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.cm2)。負(fù)載折合到電機(jī)上總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J（kg.cm2)為JJ112J2J3Z32J4J工J夾ZZ2 Z4 0.3992024.190.3992026.3917.062539kg.cm2 36 40 6.6342kg.cm2(2)估算啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩在數(shù)控測(cè)量機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元中，負(fù)載的加速度轉(zhuǎn)矩占啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的比例較大，因此根據(jù)負(fù)載的加速度來(lái)估算電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，然后選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。設(shè)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)加速到最大轉(zhuǎn)速的啟動(dòng)時(shí)間t=0.03s，則最大加速度轉(zhuǎn)矩Tmaxa（N.cm） n ni 2πniTJJ max102Jimax102J imax102max 60 60 60t tt a2πa 2πa2π1303.66.6342102N.cm 600.03108.378N.cmkg.cm2 其中，J—負(fù)載這算到電機(jī)軸上的總等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ );—電機(jī)最大角加速度（rad.s2);nmax—電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r.min);nimax—電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r.min);i—傳動(dòng)比。Tq（N.cm）步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩TqkTimaxk為安全系數(shù)，選擇k=1.3～1.5，代入數(shù)據(jù)得TqkTimax1.5108.378N.cm162.567N.cm(3)計(jì)算最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax最大靜轉(zhuǎn)矩T表示步進(jìn)電機(jī)所能承受的最大靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩有關(guān)系，最jmax大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與步進(jìn)電機(jī)的通電方式有關(guān)，看下表步進(jìn)步進(jìn)電機(jī)相數(shù)三相四相五相數(shù)拍3648510=Tq/Tjmax0.50.8660.7070.7070.8090.951取步進(jìn)電機(jī)的通電方式為三相6拍，則最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩TjmaxT162.567T=q 187.722N.cmjmax0.866fk（4）計(jì)算最高啟動(dòng)頻率360n360130f=lmax7800Hzk60600.1p其中，nlmax—工件最大轉(zhuǎn)速（r.min);p—旋轉(zhuǎn)精度（/步)。(5)初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)根據(jù)計(jì)算出的最大轉(zhuǎn)矩Tjmax，由下表查出選用SM3910/LWA，其額定轉(zhuǎn)矩4N.M遠(yuǎn)大于2.45N.m。(6)校核轉(zhuǎn)矩表中J=2.2kg.cm2M傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J∑（kg.cm2)可由下式計(jì)算：JJJ2.26.63428.8342kg.cm2 M L則步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq（N.cm) n ni 2πniTJJ max102Jimax102J imax102 60 60 60t tt a2πa 2πa2π1303.68.8342102N.cm 600.03144.318N.cm則最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Tjmax T 144.318 T q166.649Ncm jmax 0.866 它小于步進(jìn)電機(jī)SM3910/LWA額定轉(zhuǎn)矩4N.M，且有較大的余地，因此選這個(gè)是合適的。SM3910/LWA3.2旋轉(zhuǎn)—直線運(yùn)動(dòng)單元設(shè)計(jì)3.2.1滾動(dòng)導(dǎo)軌的確定滾動(dòng)導(dǎo)軌形式工作載荷是影響導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。這里測(cè)量機(jī)屬于小型設(shè)備，采用雙導(dǎo)軌、兩滑塊的支撐形式。導(dǎo)軌長(zhǎng)度根據(jù)350mm行程范圍及連接臺(tái)的尺寸，確定：動(dòng)導(dǎo)軌長(zhǎng)度lB=65mm動(dòng)導(dǎo)軌行程l=350mm支承導(dǎo)軌長(zhǎng)度L=lB＋l=415mm(3)最大工作載荷的計(jì)算根據(jù)采用的光幕傳感器LS-7070的外形尺寸，確定承載光幕傳感器的連接臺(tái)的尺寸（長(zhǎng)×寬×高）為300×108×87，材質(zhì)為鋼，計(jì)算其重量為G(300108871037.8102)N2201光幕傳感器LS-7070的重量約為20N，因此移動(dòng)部件的總重量G=(220+20)N=240N?；瑝K承受的負(fù)荷就是光幕傳感器及其連接臺(tái)重量為0.24kN，也即是最大做工載荷PcPmaxPzPmax0.05C0.24(11.380.05)kN0.809kN其中，Pc—最大工作載荷；Pmax—滑塊上的工作載荷；Pz—預(yù)壓力載荷；C—基本動(dòng)額定負(fù)載。距離額定壽命的計(jì)算直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的壽命計(jì)算，是以在一定載荷下行走一定距離后，90%的支撐不發(fā)生點(diǎn)蝕為依據(jù)。這個(gè)載荷稱為額定動(dòng)載荷Ca,該行走距離為距離額定壽命。滾動(dòng)體為球時(shí)，可按下式進(jìn)行計(jì)算：L(ffhfPtC)350km(111011.809.38)350kmw c 137200 km 式中，L—距離額定壽命，單位為Km;C—基本動(dòng)額定負(fù)載，此處經(jīng)查表是11.38KN；Pc—滑塊上的工作載荷，單位為KN，這里是0.809KN;fh—硬度系數(shù)，查表得1；ft—溫度系數(shù)，查表得為1.0；fw—負(fù)載系數(shù)，查表為1.0。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到距離壽命L=137200km產(chǎn)品型號(hào)選擇我這里采用采用臺(tái)灣上銀滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的HG系列的四方型上鎖式，型號(hào)為HG15。3.2.2滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）計(jì)算絲杠軸向力Fm回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置是點(diǎn)位控制系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，要求能快速移動(dòng)，因此作用在滾珠絲杠的軸向的力應(yīng)該以移動(dòng)部件的慣性力為主，同時(shí)包括移動(dòng)部件的重量作用在滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦力。設(shè)系統(tǒng)要求移動(dòng)部件能在1s內(nèi)從正向最大移動(dòng)速度加速到反向最大移動(dòng)速度，其產(chǎn)生的慣性力F慣222240Famvmax(vmax)G2vmaxG 6 N179.6N慣 t g tg 19.8a a 式中，m—移動(dòng)部件的質(zhì)量（kg）；Vmax—移動(dòng)部件最大移動(dòng)速度（m/s）；G—移動(dòng)部件的重量（N）；g—重力加速度;ta—加速時(shí)間（s）。移動(dòng)部件的重量作用在滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦力F摩F摩=fG=0.005×240N=1.2Nf為滾動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)，f=0.0025～0.005，此處取0.005。絲杠軸向力FmFm=F慣+F摩=179.6+1.2=180.8N(2)計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載C最大動(dòng)負(fù)載是選用滾珠絲杠的重要依據(jù)，在選用滾珠絲杠副的直徑d0時(shí)，必須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬(wàn)轉(zhuǎn)（10?6轉(zhuǎn)）后，在它的的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。所謂點(diǎn)蝕是指在接觸變應(yīng)力的反復(fù)作用下，在節(jié)線附近的滾道面上會(huì)產(chǎn)生若干小裂紋，封閉在裂紋中的潤(rùn)滑油在壓力的作用下，產(chǎn)生楔擠作用，使裂紋不斷擴(kuò)展，最后導(dǎo)致表層金屬微粒脫落，而形成點(diǎn)蝕。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱為滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)載荷C，查綜合作得計(jì)算公式：C3LfwFm 60nT 1000v L n s 106 L0式中，L—壽命以106為單位；n—絲杠轉(zhuǎn)速（r/min)；Vs—為工作臺(tái)的最大進(jìn)給速度（m/min),，任務(wù)書上要求的Z向最大移動(dòng)速度為2200㎜/min；L0—絲杠導(dǎo)程（mm),我們初選導(dǎo)程為4mm;導(dǎo)程L0應(yīng)根據(jù)機(jī)床的脈沖指令要求和負(fù)載情況來(lái)選擇。當(dāng)名義直徑D0確定后，L0值大，可使螺紋的升角β變大，效率低，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速會(huì)降低。T—為使用壽命（h),對(duì)于數(shù)控機(jī)床取15000h;Fw—運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，其中在無(wú)沖擊運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下fw取1.0～1.2，我們?nèi)?.2；因此帶入數(shù)據(jù)依次求得轉(zhuǎn)速：1000v 2200n s==550r/minL 4 060nT6055015000 壽命：L=106= 106 495最大動(dòng)載荷C=3LfF=34951.2180.81716.25N171.625kgfwm我們初步選擇臺(tái)灣上銀滾珠絲杠系列精密滾珠絲杠副，這種系列的產(chǎn)品精度等級(jí)高，主要用于受力不大，作定位用的場(chǎng)合。我們選擇FSW系列的16-4B1這種型號(hào)的滾珠絲杠，其參數(shù)如下表：動(dòng)負(fù)荷439kgf遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于171.625kgf，綜合考慮合適。（3）剛度驗(yàn)算和穩(wěn)定性核算由于杠軸向力Fm小，且絲桿的長(zhǎng)度較短，因此只要對(duì)絲杠螺母及支承絲杠的軸承進(jìn)行預(yù)緊，剛度和穩(wěn)定性是滿足系統(tǒng)要求的。3.2.3傳動(dòng)比計(jì)算已確定脈沖當(dāng)量δp=0.01mm/脈沖，滾珠絲杠導(dǎo)程L0=4mm，初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角為0.75°，計(jì)算傳動(dòng)比iL0.7545i=b0=3603600.016pZ5可以確定齒輪齒數(shù)為：i=2=Z=30，Z=25或者Z=42，Z=35 Z62 1 2 11齒輪的模數(shù)取m=2。由于只有一級(jí)齒輪，因此選用調(diào)整中心距的方法來(lái)消除齒輪間隙。齒輪有關(guān)參數(shù)參照齒齒數(shù)Z25303542分度圓dmz50607084齒頂圓2addm54647488齒根圓21.25fddm45556579齒寬5)~(3m10101010中心距12()/2Add55773.2.4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)慣性體時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程為：dTTT(JJ)TaLMLdtL式中，J—步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量（kg·cm2）；MJ—負(fù)載折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）；Lω—步進(jìn)電動(dòng)機(jī)角速度（rad/s)；T—等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N·cm）；LT—加速轉(zhuǎn)矩（N·cm）；aT——步進(jìn)電機(jī)所需轉(zhuǎn)矩（N·cm）。加速轉(zhuǎn)矩T在變速區(qū)內(nèi)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)根據(jù)加減速而定。如圖4-3所示。a圖4-3圖4-3直線加速、減速圖形直線加速時(shí)加速轉(zhuǎn)矩Ta2ffT(JJ) b 2 1a M L360 t1式中，f—自啟動(dòng)區(qū)的脈沖速度（pps)；1f—變速區(qū)的脈沖速度（pps)；2t—加速時(shí)間（s）；1—步距角（°/步）。b根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)慣性體時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程來(lái)計(jì)算所需轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要知道等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩T、加速轉(zhuǎn)矩T、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J及加速時(shí)間t。由于尚 L a L M 1未選取具體型號(hào)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J是未知的，因此計(jì)算時(shí)加速轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)M慣量J不加進(jìn)去，算出來(lái)后的再乘以一個(gè)1.3的安全系數(shù)就是所需的加速轉(zhuǎn)矩。下面M進(jìn)行具體的計(jì)算。（1）等效負(fù)載慣量JL負(fù)載折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J（kg·cm2）L Z2 GL2JJ1J2Jsg20 L 1Z2式中，J—齒輪Z其軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）；1J—齒輪Z的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）；2J—絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）；sL—絲杠導(dǎo)程（cm）；0G—移動(dòng)部件重量（N）。對(duì)于鋼質(zhì)圓柱體，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J0.78103D4L其中，D—圓柱體直徑（cm）；L—圓柱體長(zhǎng)度（cm）。齒輪的直徑級(jí)寬度前面已經(jīng)算出，絲杠的長(zhǎng)度根據(jù)行程范圍及移動(dòng)部件的尺寸確定為450mm，齒輪與絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：J1（0.7810-3542）kg.cm20.975kg.cm2J2（0.7810-3642）kg.cm22.022kg.cm2Js（0.7810-31.4445）kg.cm20.135kg.cm2G=240N代入公式得JLJ1Z122J2JsG2L02 Z g522.0220.1352400.42kg.cm20.975 6 9.822.542kg.cm2(2)估算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T（N·cm）q步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T（N·cm）q TT T q amax L式中，T—等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N·cm）；LT —最大加速轉(zhuǎn)矩（N·cm）。amax最大加速轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)負(fù)載的最大加速轉(zhuǎn)矩乘以一定的安全系數(shù)來(lái)估算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，然后初步選定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)。設(shè)電機(jī)起動(dòng)加速到最大轉(zhuǎn)速的起動(dòng)加速時(shí)間t=0.03s，則最大負(fù)載加速度轉(zhuǎn)矩T a Lamax（N·cm）nvmaxb22000.75458.33max3603600.01p n 2n102T JJ max102J maxt a lamax L L60 L 60t 2a 2458.331022.54240.669N.cm600.03式中，J—負(fù)載折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）；Lε—電機(jī)最大角加速度（rad/s2)；n—電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min）；maxv—最大移動(dòng)速度轉(zhuǎn)速（mm/min），2200mm/min；maxt—加速時(shí)間（s），0.03s；a—步距角（°/步），0.75°/步；bδ—脈沖當(dāng)量（mm/步），0.01mm/步。p起動(dòng)加速轉(zhuǎn)矩T （N·cm）等于負(fù)載加速轉(zhuǎn)矩T （N·cm）乘以一個(gè)1.3的amax Lamax安全系數(shù)估算得到 T 1.3T 1.340.669N.cm52.87N.cm amax Lamax等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩T（N·cm）可以由下式計(jì)算：LTTTL f oFL fGL fGLZTo0 0 01f2i2Z22Z2 Z1 FLTpo0(12) o2i o式中，T—等效摩擦轉(zhuǎn)矩（N·cm）；fT—附加摩擦轉(zhuǎn)矩（N·cm）；oF—導(dǎo)軌的摩擦力（N）；oG—橫向移動(dòng)部件的重量，單位為N；f—導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)；L—滾珠絲杠導(dǎo)程（cm）；oi—齒輪傳動(dòng)比；F—滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷（N），一般軸向力的1/3；poη—滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取≥0.9oη—傳動(dòng)鏈總效率，一般可取0.7~0.85。由于軸向力和摩擦力都比較小，因此在估計(jì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩可以忽略，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩近似等于最大加速轉(zhuǎn)矩，即TT 52.87N.cm q amax（3）計(jì)算最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax最大靜轉(zhuǎn)矩T 表示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所能承受的最大靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系jmax見(jiàn)下表。最大靜轉(zhuǎn)矩與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式有關(guān)，可根據(jù)它在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)中初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系相數(shù)相數(shù)三相四相五相六項(xiàng)拍數(shù)3648510612jmax/qTT0.50.8660.7070.7070.8090.9510.8660.866若取三相6拍，則 T T/52.87/0.86661.05N.cm jmax q（4）最高起動(dòng)頻率f（Hz）kv 2200fmax3667Hzk60600.01p式中，v—最大移動(dòng)速度（m/min），為2200mm/min；maxδ—脈沖當(dāng)量（mm/步），為0.01mm/步。p初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)估算出的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)中查出SM368/LHA的最大靜轉(zhuǎn)矩為150N·cm大于三相6拍時(shí)的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax=66.86N·cm，而且有較大的余量，因此決定選用SM368/LHA步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。校核轉(zhuǎn)矩SM368/LHA的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JM=0.38kg·cm，因此傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J（kg·cm2）為JJJ0.382.5422.922kg.cm2 M L 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T（N·cm）q n 2n102 TJJ max102J max q 60t 60ta 2a 2458.331022.92246.75N.cm600.03最大靜轉(zhuǎn)矩T（N·cm）jmax T T/46.75/0.86653.98N.cm jmax qSM368/LHA的最大靜轉(zhuǎn)矩為150N·cm大于三相6拍時(shí)的最大靜轉(zhuǎn)矩T=53.98N·cm，jmax而且有較大的余量，因此SM368/LHA滿足轉(zhuǎn)矩要求。3.3機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置裝配圖，設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮以下問(wèn)題：滾珠絲杠兩端通過(guò)軸承和軸承座進(jìn)行支承，為保證滾珠絲杠與滾動(dòng)導(dǎo)軌在垂直面的平行度，需要利用軸承座螺釘過(guò)孔來(lái)調(diào)整。調(diào)整方法是，先調(diào)松軸承座緊固螺釘，然后左右微微移動(dòng)兩個(gè)軸承座，指導(dǎo)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)靈活后，調(diào)緊緊固螺釘，并打入圓錐銷定位。滾珠絲杠與滾動(dòng)導(dǎo)軌在水平面的平行度靠刮研軸承座底面，或通過(guò)在軸承座和底座之間加裝墊片，靠修磨墊片的厚度來(lái)保證水平方向的平行度。滾珠絲杠左右各采用一個(gè)深溝球軸承和推力球軸承，以支承絲杠和進(jìn)行軸向固定。當(dāng)絲杠受到向左的軸向力時(shí)，通過(guò)絲杠右端的圓螺母?jìng)鹘o推力球軸承動(dòng)圈、鋼球，經(jīng)不動(dòng)圈傳給軸承座端蓋再傳到底座。當(dāng)絲杠受到向右的軸向力時(shí)，通過(guò)絲杠左端的圓螺母?jìng)鹘o推力球軸承動(dòng)圈、鋼球，經(jīng)不動(dòng)圈傳給軸承座端蓋再傳到底座?；剞D(zhuǎn)單元的主軸采用兩個(gè)深溝球軸承和一個(gè)推力球軸承來(lái)進(jìn)行支承和軸向固定。由于主軸只有在一個(gè)方向有軸向力的作用，因此只采用了一個(gè)推力球軸承，其軸向固定的過(guò)程是這樣的，當(dāng)主軸受到頂尖通過(guò)工件作用的向左的軸向力時(shí)，主軸的軸頸就作用推力球軸承的動(dòng)圈，經(jīng)過(guò)鋼球傳到不動(dòng)圈、擋圈、深溝球軸承外圈、軸承端蓋，最后到主軸箱。向右的軸向力非常小，深溝球也具有承受一定的軸向載荷的能力，因此不再采用推力球軸承。必須注意絲杠所受的軸向力必須傳到底座上，另外要注意推力球軸承不動(dòng)圈和軸頸之間必須畫出空隙。(3)本設(shè)計(jì)中回轉(zhuǎn)單元齒輪的消除間隙采用了兩個(gè)薄片齒輪，中間開(kāi)有三個(gè)月牙形的槽放入壓簧，并用三個(gè)內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。這種消隙齒輪的裝配順序是：首先將雙片齒輪相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距，使雙片齒輪的齒對(duì)齊，彈簧受壓，上緊螺釘，裝入箱體后，將螺釘松開(kāi)，彈簧將雙片齒輪沿周向錯(cuò)開(kāi)，以消除齒輪間隙，然后將螺釘上緊。因而在設(shè)計(jì)時(shí)，要留有可伸入六角扳手的孔。彈簧兩端用削編的銷子壓住。直線單元齒輪的間隙采用調(diào)整中心距法來(lái)消除。當(dāng)然，也可以在齒輪箱和底座之間加墊片，用修磨墊片的厚度來(lái)改變兩齒輪的中心距，從而消除齒輪間隙。(4)本設(shè)計(jì)的絲杠采用的是單螺帽的絲杠，有兩種預(yù)緊方式，其一為“過(guò)大鋼珠預(yù)緊方式”，此種方式的比珠槽空間大使鋼珠產(chǎn)生4點(diǎn)接觸。另一種稱為“導(dǎo)程偏移預(yù)緊方式”，在螺帽節(jié)距上有值的偏移，這種方式來(lái)取代雙螺帽預(yù)緊方式，并在較短螺帽長(zhǎng)度及其小預(yù)壓力擁有較高剛性，然而此方式不適用太高預(yù)緊力。最好將預(yù)緊力控制在5%負(fù)荷以下。第四章微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)總體方案及機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的總體方案，繪制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖。數(shù)控系統(tǒng)是由硬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，軟件才能有效地運(yùn)行。硬件電路的可靠性直接影響到數(shù)控系統(tǒng)性能指標(biāo)。車床硬件電路由以下五部分組成。主控制器，即中央處理單元CPU總線，包括數(shù)據(jù)總線，地址總線和控制總線。存儲(chǔ)器，包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。接口，即I/O輸入/輸出接口電路。外圍設(shè)備，如鍵盤，顯示器及光電輸入機(jī)等。任務(wù)書要求微機(jī)部分?jǐn)U展16K程序存儲(chǔ)器，這里我們選2片2764程序存儲(chǔ)器，用于數(shù)控軟件程序，其中包括系統(tǒng)總控程序、初始化、故障處理顯示程序、z軸和c軸的運(yùn)動(dòng)伺服控制、系統(tǒng)自檢、不同工作方式運(yùn)動(dòng)規(guī)律控制等子程序，用這些的目的是為了完善和發(fā)揮計(jì)算機(jī)的硬件功能，從而使該系統(tǒng)能完成各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的控制過(guò)程，以配合測(cè)量機(jī)檢測(cè)處理數(shù)據(jù)部分的需要。任務(wù)書還要求16K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，我們選2片6264數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于數(shù)據(jù)的暫存、緩沖以及運(yùn)算結(jié)果的存放，也可用于設(shè)定標(biāo)志位。外圍設(shè)備中的輸入接口行列式鍵盤和顯示電路合在了一起，以節(jié)省IO口線。LED顯示器采用共陰極顯示器，其中在進(jìn)行鍵盤巡回掃描時(shí)，必須先關(guān)顯示，有關(guān)鍵盤和顯示器的工作必須經(jīng)過(guò)軟件的協(xié)調(diào)處理后才能達(dá)到預(yù)期的效果。2個(gè)行程限位信號(hào)（來(lái)自Z向直線運(yùn)動(dòng)單元）、2個(gè)回零開(kāi)關(guān)信號(hào)（分別來(lái)自Z向直線運(yùn)動(dòng)單元和C回轉(zhuǎn)單元）及工作方式報(bào)警指示等開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入分別分配到片機(jī)和IO擴(kuò)展芯片8155和8255的IO口。電機(jī)控制部分Z向采用三相的步進(jìn)電機(jī)，C向同樣采用三相的步進(jìn)電機(jī)，功率放大電路部分采用高低壓驅(qū)動(dòng)電路，采用軟環(huán)分把驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的脈沖按所需的順序供給電機(jī)各相，優(yōu)點(diǎn)控制靈活方便，缺點(diǎn)是所需要的IO接口接線數(shù)多。在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，利用軟環(huán)分程序單片機(jī)輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后，控制步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁繞組，由于步進(jìn)電機(jī)所需要的驅(qū)動(dòng)電壓較高（幾十伏），電流也較大（幾安到幾十安），如果將IO口輸出信號(hào)直接于功率放大器相連，將會(huì)引起強(qiáng)電干擾，輕則影響計(jì)算機(jī)程序的正常運(yùn)行，重則導(dǎo)致計(jì)算機(jī)接口電路的損壞。所以一般在接口電路與功率放大器之間都要加上隔離電路，實(shí)現(xiàn)電氣隔離，通常使用最多的是光耦合器。光耦合器由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成，當(dāng)輸入信號(hào)加到輸入端時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)出紅外光，光敏晶體管受光照射后，由于光敏效應(yīng)產(chǎn)生光電流，通過(guò)輸出端輸出，從而實(shí)現(xiàn)了以光為媒介的電信號(hào)傳輸。4.1微機(jī)各部分控制電路的原理和特點(diǎn)4.1.1MCS-51系列單片機(jī)簡(jiǎn)介MCS-51系列單片機(jī)主要有三種型號(hào)的產(chǎn)品：8031、8051和8751。三種型號(hào)的引腳完全相同，僅在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有少數(shù)差異。8751具有片內(nèi)EPROM,但價(jià)格是8051的10～15倍，所以適合于開(kāi)發(fā)樣機(jī)，小批量生產(chǎn)和需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步完善的場(chǎng)合。8051的EPROM程序是Intel公司制作芯片時(shí)為用戶置備的，因此在國(guó)內(nèi)很難采用8051型芯片。而8031片內(nèi)無(wú)ROM，適用于需擴(kuò)展ROM，可在現(xiàn)場(chǎng)修改和更新程序存儲(chǔ)器的應(yīng)用場(chǎng)合，其價(jià)格低，使用靈活，非常適合在我國(guó)使用。因此選用8031芯片。8031單片機(jī)具有以下特點(diǎn)：具有功能很強(qiáng)的8位中央處理單元（CPU）片內(nèi)有時(shí)鐘發(fā)生器（6或12MHz）、每執(zhí)行一條指令時(shí)間為2或1s。片內(nèi)具有128字節(jié)RAM。具有21個(gè)特殊寄存器?？蓴U(kuò)展64K字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64K字節(jié)的外部程序存儲(chǔ)器。具有4個(gè)I/O口，32根I/O線。具有2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。具有5個(gè)中斷源，配備2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。具有一個(gè)全雙工串行接口。具有位尋址能力，適用邏輯運(yùn)算。4.1.28031與存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的連接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)于簡(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)模較大的系統(tǒng)。8031單片機(jī)共有P0、P1、P2、P3四個(gè)8位口，32根I/O口線，其中P0.0～P0.7（AD0～AD7）是I\O端口0的引腳，端口0是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I\O端口，在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)，該端口分時(shí)地用低8位地址線和8位雙向的數(shù)據(jù)端口（在此時(shí)內(nèi)部上拉電阻有效）。P2.0～P2.7是端口2的引腳，端口2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I\O口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址A8～A15。因此，8031的程序存儲(chǔ)器的尋址空間為64K（216）字節(jié)，8031片內(nèi)不帶ROM，用作程序存儲(chǔ)器的器件是擴(kuò)展的EPROM，ROM空間是單片機(jī)用于存放代碼和表格數(shù)據(jù)。地址線的連接EPROM低8位地址線A0～A7經(jīng)地址鎖存器與8031P0口相連。由于；EPROM高8位地址線A8～A15直接與8031的P2口相連。由于8031的P0口是分時(shí)輸出低8位地址和數(shù)據(jù)，故要外接地址鎖存器，并由CPU發(fā)出的地址允許鎖存信號(hào)ALE的下降沿將地址信息鎖存入地址鎖存器中。如外接存儲(chǔ)器芯片片內(nèi)有地址鎖存器，則單片機(jī)CPU的P0口可與存儲(chǔ)器低8位地址線直連，但仍要將CPU的ALE信號(hào)與存儲(chǔ)芯片ALE相連。單片機(jī)的P2口用作高位地址線及片選地址線，由于P2口輸出具有鎖存的功能，故不必外加地址鎖存器。數(shù)據(jù)線的連接存儲(chǔ)器的8位數(shù)據(jù)線D0～D7與8031芯片的P0.0～P0.7直連，單片機(jī)規(guī)定指令碼和數(shù)據(jù)都由P0口讀入，數(shù)位對(duì)應(yīng)相連即可。控制線的相連8031芯片的PSEN（外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)）與EPROM芯片的OE端相連；8031芯片EA接地，CPU執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令；8031芯片ALE（地址鎖存允許信號(hào)）接主地鎖存器74LS373的G引腳。4.1.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展于8031芯片內(nèi)部RAM只有128字節(jié)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)的需要，需要擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM。（１）常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及引腳常用的靜態(tài)RAM芯片是6264（8K8）、62128、62256等，6264采用CMOS工藝，由單5V供電，典型存取時(shí)間為150～200ns。（２）芯W(wǎng)R芯W(wǎng)R（P3.6）相連。其連接示意圖見(jiàn)圖單片機(jī)CPU與R數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的連接方法和存儲(chǔ)器連接方法大致相同。唯有控制線的連接不同：RAM讀輸入信號(hào)OE與8031芯片的RD（P3.7）引腳相連；RAM的寫輸入信號(hào)WE與4.1.4譯碼電路原理8031單片機(jī)允許擴(kuò)展64KB程序存儲(chǔ)器和64KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（包括I\O芯片），這樣就需要擴(kuò)展多個(gè)外圍芯片，因而需要把外部地址空間分配給這些芯片，并且程序存儲(chǔ)器個(gè)芯片之間、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器各芯片之間（包括I\O芯片）地址互相不重疊，以使單片機(jī)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器是，避免發(fā)生沖突。當(dāng)8031數(shù)據(jù)總線分時(shí)地與各個(gè)外圍芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，首先要進(jìn)行片選（指選中某一個(gè)芯片），而當(dāng)片內(nèi)有多字節(jié)單元時(shí)，還要進(jìn)行片內(nèi)地址的選擇。MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的地址譯碼規(guī)則(1)程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址程序存儲(chǔ)器地址和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址可以重疊使用，都是從0000H～FFFFH。這是因?yàn)?031地址總線寬度為16位，可直接尋址的范圍只有64KB。這樣編址方法也給編程帶來(lái)方便，不必考慮地址重復(fù)，靠片選信號(hào)和控制信號(hào)：PSEN、RD和WD區(qū)分訪問(wèn)的對(duì)象。外圍I\O芯片與擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址外圍I\O芯片不僅占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址單元，而且使用隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀\寫控制信號(hào)與讀寫指令。CPU訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)地址編碼CPUP2口提供高八位地址，P0口經(jīng)外部地址鎖存器后提供低8位地址。地址譯碼的方法有線選法和全地址譯碼兩種方法。線選法利用單片機(jī)地址總線高位中的一根線（一般是P2口中的某根線）作為選擇某一片存儲(chǔ)器（或I\O口）芯片的片選信號(hào)。只要該地址線位低電平，就選中該片。這種方法常用于規(guī)模較小的系統(tǒng)，即擴(kuò)展的芯片不是太多的情況。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要地址譯碼器，可節(jié)省硬件，減少成本。缺點(diǎn)是可尋址的芯片數(shù)目受到很大的限制，而且地址空間也是不連續(xù)的，地址空間沒(méi)有充分利用。全地址譯碼對(duì)于容量較大的系統(tǒng)，擴(kuò)展的外圍芯片較多，芯片所需的片選信號(hào)多于可利用的地址線時(shí)，就需要用這種全地址譯碼的方法。它將低位地址作為片內(nèi)地址，而用譯碼器對(duì)高位地址進(jìn)行譯碼，譯碼器輸出的地址選擇線用作片選線。因?yàn)檫@種地址編碼的方法，除了片內(nèi)地址線以外，剩余的高位地址線全部參加譯碼，故稱為全地址譯碼。由于單片機(jī)8031芯片的P0口是分時(shí)傳送低8位地址線和數(shù)據(jù)線，故8031擴(kuò)展系統(tǒng)中一定要用到鎖存器。常用的地址鎖存器新片74LS373。74LS373好似帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器，其引腳如圖:4.2人機(jī)交互部分接口電路8031單片機(jī)共有四個(gè)8位并行I/O口，但可共用戶使用的只有P1口和部分P3口，因此。在大部分系統(tǒng)中都需要擴(kuò)展I/O口芯片。根據(jù)任務(wù)書要求，人機(jī)交互部分的輸入接口采用4行8列的行列式鍵盤，輸出接口采用8位8段LED數(shù)碼管。8031單片機(jī)共有四個(gè)8位并行I\O口，但可供給用戶使用的只有P1口和部分P3口，因此在大部分的應(yīng)用系統(tǒng)中都需要擴(kuò)展I\O口芯片。這里我們采用常用的外圍接口芯片8155來(lái)控制鍵盤和顯示接口。8155是可編程的RAM/IO擴(kuò)展接口電路，有256個(gè)RAM單元、2個(gè)8位口、一個(gè)6位口、一個(gè)14位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。其中IO/M是8155內(nèi)部RAM和I/O口的選擇線，IO/M＝0，低電平時(shí)選擇片內(nèi)RAM，ＡＤ０～ＡＤ7上的地址信息為8155中的RAM單元地址，當(dāng)ＩＯ／M＝１，高電平時(shí)ＡＤ０～ＡＤ7上的地址信息位IO口地址，它利用ＡＬＥ的下降沿將此信息鎖存到片內(nèi)鎖存器中。4.2.18155通用可編程接口芯片8155具有40條引腳的雙列直插式芯片，其各腳的功能如下表引腳引腳含義引腳含義70~ADAD70~PAPA70~PBPB70~PCPCTIMERINTIMEROUTIO/M地址、數(shù)據(jù)線A口B口C口定時(shí)輸入定時(shí)輸出IO/RAM口選擇ALERDWRCERESESSVCCV地址鎖存讀寫片選復(fù)位地電源4.2.28155與鍵盤和數(shù)碼管的連接這樣安排的：8155芯片PA0～PA7作為顯示器段選信號(hào)輸出，即字型數(shù)據(jù)控制端，PB0～PB7是顯示器的位顯信號(hào)輸出，PC0～PC3是鍵盤掃描輸入。8155芯片的IO/M引腳接8031芯片的P2.0，因?yàn)槭褂?155的I/O口故Y0為高電平。8155的地址分配是這樣的，片選信號(hào)CE接譯碼器Y4輸出端，對(duì)應(yīng)的輸入端A、B、C位100，還用到P2.0用于選擇RAM單元地址和IO口地址，片內(nèi)256個(gè)單元用做低8位地址線，未用到地址線設(shè)為1狀態(tài)，因此8155片內(nèi)RAM的地址為10011110××××××××，即9E00H～9EFFH。IO口地址需要分配6個(gè)，它們分別是A、B、C三個(gè)IO口，命令狀態(tài)寄存器、定時(shí)器低8位、定時(shí)器高8位，其中8155IO口工作方式選擇通過(guò)對(duì)8155內(nèi)部命令寄存器（命令口）設(shè)定命令控制字實(shí)現(xiàn)，這是它的作用。8155的定時(shí)功能是芯片內(nèi)有一個(gè)14位減法計(jì)數(shù)器，可對(duì)輸入脈沖進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，外部有兩個(gè)定時(shí)器引腳TIMERIN和ＴＩＭＥＲＯＵＴ，TIMERIN為定時(shí)器時(shí)鐘輸入，由外部輸入時(shí)鐘脈沖，ＴＩＭＥＲＯＵＴ為定時(shí)輸出，輸出各種信號(hào)脈沖波形。對(duì)定時(shí)器編程時(shí)，首先將計(jì)數(shù)常數(shù)級(jí)定時(shí)器方式送入定時(shí)器口（定時(shí)器低８位及高6位，定時(shí)器方式M）04H，05H。計(jì)數(shù)常數(shù)在002～3FFFH之間。計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和停止有命令寄存器的最高兩位TM2和TM1決定。4.2.3鍵盤顯示接口電路工作原理顯示器工作原理數(shù)控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有LED顯示器和LCD。對(duì)于LED顯示器，通常它是由八個(gè)發(fā)光二極管組成的，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)比畫發(fā)亮?？刂撇煌M合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。有兩種類型，共陰極和共陽(yáng)極，我們這里采用共陰極的。如果加到各段陽(yáng)極上的代碼不同，則顯示器就會(huì)顯示不同的字符和數(shù)字，這個(gè)代碼稱為段碼，選擇字型稱為段選。通常顯示器采用動(dòng)態(tài)顯示，就是一位一位地輪流點(diǎn)亮顯示器各個(gè)位，對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次，顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比列關(guān)系有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。這就是顯示器的掃描過(guò)程。計(jì)算機(jī)以人眼不能分辨的速度輪流對(duì)各字位線輸出低電平，即可在各位上顯示出不同的字符和數(shù)字，從而實(shí)現(xiàn)掃描顯示，這就稱作位選。它的優(yōu)點(diǎn)是占得IO口少。另一種是靜態(tài)顯示，就是同時(shí)把要顯示的顯示出來(lái)，他占得IO多，但亮度大。鍵盤接口原理鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的開(kāi)關(guān)矩陣，它是最簡(jiǎn)單的單片機(jī)輸入設(shè)備。其工作原理是:制信號(hào)=“0”則開(kāi)放，可對(duì)鍵識(shí)別：當(dāng)鍵松開(kāi)，測(cè)試信號(hào)=“1”；當(dāng)鍵閉合，測(cè)試信號(hào)=“0”。控制信號(hào)=“1”，禁止，不能對(duì)鍵進(jìn)行識(shí)別。在實(shí)際使用時(shí)，常常把鍵盤和顯示電路做在一起，以節(jié)省IO線。在進(jìn)行鍵盤巡回掃描時(shí)，必須先關(guān)顯示，有關(guān)鍵盤和顯示器的工作必須經(jīng)過(guò)軟件的協(xié)調(diào)處理后才能達(dá)到預(yù)期的效果。在我們的電路中，8155的PC0～PC3作為輸入口來(lái)接受測(cè)試信號(hào)，PB0～PB7作為輸出口來(lái)掃描8位列線，顯示器的段選（字型數(shù)據(jù)控制）由8155的PA口擔(dān)任，是輸出口?？梢圆捎弥袛嗟姆绞絹?lái)對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，PB口開(kāi)始前全部置0，處于待掃描狀態(tài)，當(dāng)有任意的一個(gè)鍵按下時(shí)，PC口檢測(cè)到變化，便開(kāi)始逐行逐列的檢測(cè)，檢查到那個(gè)就有相應(yīng)的動(dòng)作，如果需要顯示，則進(jìn)入顯示子程序進(jìn)行，鍵盤和顯示獨(dú)立工作，在程序的協(xié)調(diào)下互不干涉。4.3步進(jìn)電機(jī)接口及驅(qū)動(dòng)電路在此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中，采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制。步進(jìn)電機(jī)是一種用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的角位移的電動(dòng)機(jī)。其角位移量與電脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與電脈沖頻率成反比，通過(guò)改變脈沖頻率就可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的脈沖需要按所要求的順序提供給電機(jī)各項(xiàng)。脈沖分配器就是實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)各項(xiàng)脈沖通電順序的。為使步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行并輸出一定功率，需要有足夠功率提供給電動(dòng)機(jī)，因此需要有功率放大環(huán)節(jié)。脈沖分配器及前面的的微機(jī)接口芯片，工作電平一般為5V，而作為電動(dòng)機(jī)電源的需符合步進(jìn)電機(jī)要求的額定值。為避免強(qiáng)電對(duì)弱電的干擾，在她它們之間應(yīng)采用隔離電路。其控制電路框圖如下圖所示：4.3.1脈沖分配器又叫環(huán)形分配器，有硬件環(huán)形分配器和軟件環(huán)形分配器兩種。硬件環(huán)形分配器需要的I/O接口接線數(shù)少，且執(zhí)行速度較快，但需要專用的芯片。軟件環(huán)形分配器是用程序?qū)崿F(xiàn)的，下面是軟環(huán)分原理及源程序。任務(wù)書的要求用軟環(huán)分，加上前面的選型，三相六拍軟件環(huán)形分配器在電路上不需要環(huán)形分配專用芯片，采用查表法進(jìn)行脈沖分配，也就是在微處理器中專門安排一個(gè)輸出指針寄存器作為步進(jìn)電機(jī)的控制寄存器，初始化是使指針指向分配表的表首。步進(jìn)電機(jī)的每一相繞組都與這個(gè)寄存器中某一指定位相相對(duì)應(yīng)。寄存器中這一位為“0",對(duì)應(yīng)著相應(yīng)繞組的通電狀態(tài)；這一位為"1",對(duì)應(yīng)著相應(yīng)繞組的斷電狀態(tài)。步進(jìn)電機(jī)需要正向運(yùn)行一步時(shí)，指針下移一行，同時(shí)輸出該行的狀態(tài)，當(dāng)指針超出分配表表尾時(shí)自動(dòng)回到表首；步進(jìn)電機(jī)反向運(yùn)行時(shí)，指針上移一行，并輸出該行的脈沖值，當(dāng)指針超出表首時(shí)又自動(dòng)回到表尾。脈沖分配子程序框圖如下。這種情況下，在電路上步進(jìn)電機(jī)的每一繞組需和一個(gè)IO接口相連（經(jīng)光隔離電路），故占用的IO接口數(shù)量較多。由于我們這里是采用三相六拍的控制方式，相對(duì)比較簡(jiǎn)單。(1)邏輯框圖

電動(dòng)機(jī)脈沖分配器程序電動(dòng)機(jī)脈沖分配器程序正向運(yùn)轉(zhuǎn)？指針加1指針減1指針大于表尾地址？指針修改到表首指針小于表首地址指針修改到表尾輸出信號(hào)值8255A的PA口結(jié)束NYYNYN從寄存器取數(shù)(2)通電順序表及程序軟件步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組通電順序表電動(dòng)機(jī)繞組通電順序地址指針代碼ABCMOTB+1103H011MOTB+22H01001MOTB+33H05101MOTB+4404H100MOTB+5506H110MOTB+6602H010正反轉(zhuǎn)時(shí)的繞組通電順序（三相六拍）ABBABBCACCACBC 設(shè)R6為Z向電動(dòng)機(jī)的指針寄存器，正常情況下R6的取值應(yīng)在0~5之間。則Z向電動(dòng)機(jī)脈沖分配的具體程序如下：ZHENG:INCR6;Z向電機(jī)正走一步（若DECR6，則反轉(zhuǎn)一步）OTZ:CJNER6,#07H,AA0MOVR6,#01H;指針超出分配表的表尾（R6=#06H）時(shí)，自動(dòng)回到表首（R6=#01H)JMPAA1AA0:CJNER6,#00H,AA1MOVR6,#06H;指針超出分配表的表首（R6=#00H)時(shí)，自動(dòng)回到表尾(R6=#05H)AA1:MOVDPTR,#MOTB;十六位數(shù)據(jù)指針指向脈沖分配表的首地址MOVA,R6;Z向指針?biāo)徒oAMOVCA,@A+DPTR;查表取出Z向電動(dòng)機(jī)繞組通電狀態(tài)，存于AMOVDPTR,#5FFDH;8255A的PA口地址MOVXDPTR,A;輸出電動(dòng)機(jī)繞組通電狀態(tài)至8255A的PA口RET；循環(huán)執(zhí)行MOTB:DBFFH;不用DB03H；A相通電DB01H；AB相通電DB05H；B相通電DB04H；BC相通電DB06H；C相通電DB02H；CA相通電（3）電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)為使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行并輸出一定功率，需要有足夠功率提供給電動(dòng)機(jī)，因此需要功率放大環(huán)節(jié)，以產(chǎn)生足夠大的功率驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了提高步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性，必須改善電流波形，使電流前后沿更抖些，避免在高頻時(shí)，導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)各相繞組電流幾乎同時(shí)存在，使步進(jìn)帶負(fù)載能力下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)失步。電機(jī)常采用電阻法、雙電源法，而任務(wù)書上要求的高低壓驅(qū)動(dòng)，就是雙電源法中實(shí)用電路，也是為改善電流波形。4.3.2步進(jìn)電機(jī)控制電路的接線(1)地址的分配任務(wù)書上要求，電機(jī)控制部分采用軟環(huán)分和高低壓驅(qū)動(dòng)電路，我們這里用8255接口芯片來(lái)達(dá)到此目的。8255是Intel公司生產(chǎn)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，分別是PA、PB、PC、其中PC口又分為高4位（PC7～PC4）和低4位（PC3～PC0），它們都可以通過(guò)軟件編程來(lái)改變I/O口的工作方式。8255的片選端CS接譯碼器的Y2，對(duì)應(yīng)的輸入端A、B、C為010，這個(gè)芯片需要分配4個(gè)地址，以分別對(duì)應(yīng)A口B口C口和控制口，8255工作方式的設(shè)定是通過(guò)向8255控制口寫入方式選擇控制字實(shí)現(xiàn)，方式0基本的輸入輸出方式、方式1應(yīng)答式輸入輸出工作方式、方式2應(yīng)答式雙向輸入輸出工作方式三種。此外C口還有位操作功能，通過(guò)編程對(duì)8255送入置位/復(fù)位控制字，可對(duì)C口各位單獨(dú)置位/復(fù)位，從而可以方便地將端口I/O端線作為選通及控制應(yīng)答信號(hào)使用。在方式1和方式2下，C口各位作為聯(lián)絡(luò)和中斷請(qǐng)求信號(hào)線使用。地址線A0、A1接鎖存器373的Q0、Q1用地址線的最低兩位，其他沒(méi)用到的地址線設(shè)為1狀態(tài)，因此8255對(duì)應(yīng)的地址編碼是01011111111111××即從5FFCH～5FFFH。8255的讀寫管腳WR、RD分別接8031的讀寫管腳。數(shù)據(jù)線D0～D7接8031的P1口，以進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。（2）接線配置Z向步進(jìn)電機(jī)是三相電機(jī)，直接利用8255的PA口的3個(gè)管腳，接3路光電隔離電路，再到驅(qū)動(dòng)電路，再到步進(jìn)電機(jī)的各相。C向電機(jī)是三相電機(jī)，利用8255的PB口的3個(gè)管腳，接3路光電隔離電路，驅(qū)動(dòng)電路，再到步進(jìn)電機(jī)的各相。4.3.3光電隔離電路在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，脈沖分配器輸出的信號(hào)經(jīng)放大后，控制步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁繞組。由于步進(jìn)電機(jī)需要的驅(qū)動(dòng)電壓較