---CA6140普通車床數(shù)控化改造摘要CNC機(jī)床可以根據(jù)提前編寫出來的程序自動(dòng)對(duì)零件進(jìn)行加工操作。CNC機(jī)床是在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下工作的機(jī)床。它最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以大大的節(jié)省人力，無需像傳統(tǒng)機(jī)床一樣需要進(jìn)行多次裝夾，這就使得人力資源得到了巨大的解放。不過也因此，其價(jià)格也相對(duì)昂貴。我國(guó)現(xiàn)如今存在許多需要更新的CNC機(jī)床，這就將導(dǎo)致投入大筆資金。為了節(jié)省成本，提高零件加工的靈活性，也為了能夠向世界范圍內(nèi)其他國(guó)家進(jìn)行靠攏，但是同時(shí)不得不考慮到存在的經(jīng)濟(jì)困難，我們可以對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的數(shù)控改造。本課題主要針對(duì)普通車床X-Y工作臺(tái)進(jìn)行改造。本文中主要包含兩個(gè)部分。在第一部分中，利用開環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制以確保其精度，同時(shí)也能夠把價(jià)格控制在比較低的范圍內(nèi)，并使用滾珠絲杠螺母驅(qū)動(dòng)提高其精度和效率。第二部分，上述系統(tǒng)由8031單片機(jī)作為控制器控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)控轉(zhuǎn)換。關(guān)鍵詞：普通車床；數(shù)控化改造；8031單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)

AbstractCNCmachinetoolsautomaticallyprocesspartsaccordingtopre-programmedprocessingprocedures.CNCmachinetoolisamachinetoolthatworksundercomputermonitoring.Itsgreatestadvantageisthatitcansavealotofmanpower,withouttheneedformultipleclampingliketraditionalmachinetools,whichmakeshumanresourceshavebeengreatlyliberated.However,thepriceisalsorelativelyexpensive.Nowadays,therearemanyCNCmachinetoolsthatneedtobeupdatedinourcountry,whichwillleadtoalargeamountofinvestment.Inordertosavecosts,improvetheflexibilityofpartsprocessing,aswellastobeabletoclosetoothercountriesintheworld,butatthesametimehavetotakeintoaccounttheexistingeconomicdifficulties,wecancarryouteconomicnumericalcontroltransformationofordinarymachinetools.ThisdesignhascarriedonthenumericalcontroltransformationtotheCA6140ordinarylathefeedsystem,includingtwoaspects.Inthefirstpart,thefeedservosystemadoptsopen-loopcontrolofsteppingmotortoensureitsaccuracyandreducecosts,andusesballscrewnutdrivetoimproveitsaccuracyandefficiency.Inthesecondpart,theabove-mentionedsystemiscontrolledby8031single-chipcomputerasacontrollertorealizeNCconversion.Keywords:ordinarylathe;numericalcontroltransformation;8031singlechipcomputer;steppingmotor

目錄TOC\o"1-3"\h\u8969摘要 I31964Abstract II173461緒論 1264681.1課題研究背景及意義 1294881.2數(shù)控機(jī)床的介紹 232351.3機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 3263591.4普通機(jī)床數(shù)控改造的主要優(yōu)點(diǎn) 331652總體方案設(shè)計(jì) 5178462.1設(shè)計(jì)任務(wù) 523022.2總體方案設(shè)計(jì)及論證 5280002.3總體方案的確定 62462.4數(shù)控系統(tǒng)的選擇 7250083機(jī)械部分改造 851163.1機(jī)械傳動(dòng)方式 8191663.1.1傳動(dòng)方式的選擇與比較 870013.1.2傳動(dòng)方式的確定 9284683.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)改造 9301293.2.1切削力的計(jì)算： 997963.3橫向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型: 10107183.3.1計(jì)算進(jìn)給牽引力Fm(N): 10314303.3.2計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載C： 10250503.3.3選擇滾珠絲杠螺母副 1162473.3.5剛度驗(yàn)算： 1114883.3.6校核： 13197313.4電機(jī)部分齒輪傳動(dòng)： 17165803.4.1齒輪傳動(dòng)介紹 17249533.4.2齒輪傳動(dòng)的種類 18172683.4.3齒輪傳動(dòng)的計(jì)算 18273623.5步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型：. 19326173.5.1等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算： 1921943.5.2電機(jī)力矩的計(jì)算： 1990313.5.3步進(jìn)電機(jī)空載啟動(dòng)頻率和切削時(shí)的工作頻率： 21208073.6縱向進(jìn)給系統(tǒng)改造 21109723.6.1設(shè)計(jì)參數(shù) 2265443.6.2電機(jī)部分齒輪傳動(dòng)比計(jì)算 22103763.6.3滾珠絲杠的計(jì)算及選擇 22169213.6.4校核 24232724電氣控制設(shè)計(jì) 28299854.1電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 28309664.2控制系統(tǒng)的功能要求 28134794.3硬件電路的設(shè)計(jì) 28122764.4光電隔離電路 29263984.5程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 29270994.6地址鎖存器的設(shè)計(jì)與選擇 30160394.7數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 30266664.8并行I/O接口電路的擴(kuò)展 31304914.8.1譯碼電路設(shè)計(jì) 33241374.8.2其他輔助電路： 3324154.8.3復(fù)位電路 3420441致謝 3710044參考文獻(xiàn) 3823204附錄 40 1緒論在當(dāng)今社會(huì)而言，對(duì)于國(guó)家實(shí)力最重要的評(píng)估之一就是這個(gè)國(guó)家制造業(yè)的發(fā)達(dá)與否。也就是說，各國(guó)對(duì)各類機(jī)械零件的加工精度高低，很大程度上代表著這個(gè)國(guó)家在世界的競(jìng)爭(zhēng)里面的話語(yǔ)權(quán)。在已經(jīng)步入21世紀(jì)的今天，無論是軍工乃至民用的各類機(jī)械零件的需求，對(duì)零件加工設(shè)備的要求變得越來越高，同時(shí)也變得越來越多樣性。老式車床現(xiàn)如今已經(jīng)無法滿足這些要求，無論是從加工的精密程度上面，還是從大量的加工需求上面。我國(guó)從1990年以來，為了適應(yīng)這些新時(shí)代的改變，逐步開始了適合本土環(huán)境下的改革，加速向世界發(fā)達(dá)國(guó)家靠攏。\t"C:/Users/Administrator/Desktop/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9%20(4)/PaperPass-%E6%97%97%E8%88%B0%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"工業(yè)化國(guó)家非常重視機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。與他們相比，我們目前的機(jī)械制造設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及，大多數(shù)生產(chǎn)加工類企業(yè)的機(jī)械制造設(shè)備的性能基本上都是普通機(jī)床加特殊工藝設(shè)備，機(jī)床制造設(shè)備中數(shù)控機(jī)床的比例仍然很低，這樣就導(dǎo)致了生產(chǎn)速度大幅度降低。產(chǎn)量沒辦法升上去，生產(chǎn)品種也無法增多;自動(dòng)化程度基本上還是十分依賴于人力，而工人操作技術(shù)水平的高低不一也就必然會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)能低下不說，零件的質(zhì)量也是良莠不齊。因此，要全速與他們的差距靠攏，必須在生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件上下功夫。其中一個(gè)最重要的方面是數(shù)控機(jī)床在機(jī)床制造設(shè)備中的比例增加。的改造過程，主要就是做到把機(jī)械和電氣充分應(yīng)用于老式車床上面，讓它能夠向著擁有新式技術(shù)的CNC車床更加接近。此課題是對(duì)老式車床的十字滑臺(tái)進(jìn)行數(shù)控化改造，從而簡(jiǎn)潔傳動(dòng)系統(tǒng)，縮短傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)件，提高機(jī)床的精度。通過這個(gè)畢業(yè)項(xiàng)目，可以實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：1.讓我能夠?qū)@大學(xué)四年中所學(xué)習(xí)到的各類機(jī)械和電氣知識(shí)進(jìn)行綜合性的復(fù)習(xí)與應(yīng)用，盡可量的把四年里面忘記的舊知識(shí)捉奸回想起來;2.完成從書本上面的知識(shí)變成實(shí)際應(yīng)用的改變，提前適應(yīng)步入社會(huì)后的改變，也完成對(duì)心態(tài)上面的轉(zhuǎn)變，讓僵化的知識(shí)變得靈活;3.使我能夠接受該專業(yè)的工程和科學(xué)研究的基礎(chǔ)培訓(xùn)，改進(jìn)工程圖紙，計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，能夠閱讀，使用計(jì)算機(jī)，使用文獻(xiàn)和手冊(cè)，并用外語(yǔ)材料表達(dá)文字的能力;4.使我能夠形成帶有個(gè)人特點(diǎn)的設(shè)計(jì)型思維，也讓我能夠在對(duì)團(tuán)隊(duì)的重要性方便有更深刻的認(rèn)識(shí)。1.1課題研究背景及意義數(shù)控車床對(duì)一些復(fù)雜程度較高的，精密度要求較為嚴(yán)格的，一些有著特殊加工需求的少量零件對(duì)比與老式車床有十分巨大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)加工質(zhì)量的提升空間非常大，但是在這些巨大的優(yōu)勢(shì)下，同時(shí)也存在著一些問題。首當(dāng)其沖的，便是其價(jià)格十分高昂。這也就意味著不是所有的加工類工廠都能夠負(fù)擔(dān)得起這筆費(fèi)用。目前，各企業(yè)都有大量的普通機(jī)床。用CNC機(jī)床完全更換它是不可能的，更換的機(jī)器是閑置和浪費(fèi)的;對(duì)我國(guó)而言，想要更換一臺(tái)數(shù)控車床不是一件很簡(jiǎn)單的事情，一臺(tái)數(shù)控機(jī)床從企業(yè)付款下單到交付到他的手里需要很長(zhǎng)的一段時(shí)間，這也就導(dǎo)致了會(huì)影響到這個(gè)企業(yè)對(duì)于零件加工方面的進(jìn)程，會(huì)大大拖后企業(yè)的發(fā)展速度。因而，正確的且適合本國(guó)國(guó)情條件的方法便是對(duì)這些即將被淘汰的老式車床進(jìn)行數(shù)控化改造。這個(gè)方法會(huì)讓我們更能在現(xiàn)有的條件下更好的對(duì)滿足對(duì)數(shù)控車床的需求。其實(shí)，這也是在世界范圍里面，一些發(fā)達(dá)國(guó)家也同樣會(huì)選擇的道路。美、日、德等機(jī)械高精度技術(shù)掌有者，也都通過這個(gè)方法獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)收益。在科技高速發(fā)展的今天，對(duì)老式車床的改裝已經(jīng)是必然的了。中國(guó)的機(jī)床改造行業(yè)也變成了一種脫胎于從前的落后技術(shù)，但有著良好發(fā)展前景的技術(shù)。對(duì)老式車床進(jìn)行數(shù)控化改造，就是對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行再設(shè)計(jì)，使普通車床的精度、加工質(zhì)量等性能得到顯著的提高。雖然數(shù)控車床是集機(jī)、電、液、氣于一身的高科技結(jié)晶，但是數(shù)控車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)和老式車床仍然存在很多類似的地方。1.2數(shù)控機(jī)床的介紹在從前，對(duì)零件進(jìn)行加工時(shí)，主要還是依賴于人力。加工時(shí)主要通過工人利用現(xiàn)有的各種加工工具來進(jìn)行操作，僅憑肉眼和經(jīng)驗(yàn)來對(duì)其是否為合格產(chǎn)品進(jìn)行判斷。不過現(xiàn)如今，很多企業(yè)已經(jīng)開始接受并采購(gòu)CNC車床來生產(chǎn)加工，這類車床可以說在一定程度上面完全脫離了對(duì)操作人員熟練與否會(huì)對(duì)最終結(jié)果造成極大影響的范疇，它可以接受所輸入的指令，在這些指令下，無論是誰(shuí)來操作，都可以讓被加工零件達(dá)到很高的精度，也便是被世人所熟知的數(shù)控加工[1]。這類技術(shù)已然步入成熟階段，已被應(yīng)用于許多方面。對(duì)于模具加工而言，它的應(yīng)用時(shí)未來的大趨勢(shì)發(fā)展方向，也是必要的相關(guān)技術(shù)。CNC車床相比于老式車床有很多明顯的優(yōu)點(diǎn)：①自動(dòng)化的程度很高②生產(chǎn)速度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)車床③被加工零件的精度可以達(dá)到很高程度很多大規(guī)模生產(chǎn)的非特殊類型機(jī)械類產(chǎn)品，使用傳統(tǒng)的老式車床便能夠滿足市場(chǎng)需求。但是，在現(xiàn)如今科技水平高速發(fā)展，各類新式發(fā)明層出不窮，這也就意味著會(huì)出現(xiàn)許多有著特殊加工需求的零件，它們實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化便顯得十分困難。這種停滯不前的狀態(tài)一直持續(xù)了很久，雖然有些應(yīng)用仿形裝置解決了一部分，但是實(shí)踐證明，仿形車床還是不能徹底地解決這一問題。CNC車床一經(jīng)面世，就收到了各大中小型企業(yè)的熱烈追捧，所以成為機(jī)械加工中的一個(gè)重要發(fā)展方向。1.3機(jī)床數(shù)控化改造的必要性(1)從經(jīng)濟(jì)方面考慮，這些老式車床的改造既能夠避免浪費(fèi)，同一時(shí)間又能夠一定程度上面向更先進(jìn)的數(shù)控車床靠攏，這就使得它們不僅僅是“廢物利用”，更是達(dá)到了“青出于藍(lán)”的效果;(2)它能夠更好的滿足這些加工數(shù)量較小，卻又比較特殊的零件的加工需求;(3)老式車床的改造不需要很多錢直接購(gòu)買數(shù)控車床，對(duì)許多私人小型公司來說更加友好。

數(shù)控轉(zhuǎn)換的成本僅為購(gòu)買新數(shù)控機(jī)床的15％至25％。(4)力學(xué)性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限。使用的床和柱等基本部件是重型和實(shí)心鑄件，而不是焊接部件。

它可以用作新設(shè)備，這種CNC轉(zhuǎn)換將使原始機(jī)械結(jié)構(gòu)更容易;(5)能夠減少工人們的培訓(xùn)周期，不再需要經(jīng)歷“從無到有”，從完全陌生到熟悉的適應(yīng)過程，也大大降低了人力方面的知識(shí)要求；(6)將現(xiàn)今存在的條件進(jìn)行充分利用；(7)能夠及時(shí)吸收日新月異的革新技術(shù)；(8)無需等待漫長(zhǎng)的交付貨物的時(shí)間。車床對(duì)于國(guó)家的機(jī)械制造方面而言，是基本且必要的。計(jì)算機(jī)作為一項(xiàng)人類近現(xiàn)代偉大的發(fā)明，讓人類在各類技術(shù)方面都獲得了革命性的進(jìn)展。此外，由于計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，車床的技術(shù)水平得到了很大提高，這也是數(shù)控車床的發(fā)展的一個(gè)機(jī)會(huì)。同時(shí)在計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用下，這類新型機(jī)床從出現(xiàn)到技術(shù)成熟的發(fā)展進(jìn)程的到了大大縮短。數(shù)控車床作為機(jī)械和電氣的結(jié)合型新式車床，可通過數(shù)字信息實(shí)現(xiàn)控制。這類機(jī)床主要通過計(jì)算機(jī)來控制電機(jī)開關(guān)，主軸的速度，甚至于被加工零件的裝夾，冷卻泵的開關(guān)等。計(jì)算機(jī)會(huì)將各類數(shù)字信息進(jìn)行綜合分析，然后重新給出分析完畢之后的指令，這樣也就實(shí)現(xiàn)了數(shù)控車床的加工零件過程[2]。1.4普通機(jī)床數(shù)控改造的主要優(yōu)點(diǎn)(1)對(duì)各類情況有更好的應(yīng)對(duì)方法，不再取決于工人的經(jīng)驗(yàn)充足與否，決定零件能夠順利加工出來，對(duì)更換后的零件進(jìn)行加工，只需要通過再次簡(jiǎn)單的編寫程序就能夠就可以實(shí)現(xiàn)；(2)工人的長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度勞作得到了大幅度緩解；(3)操作人員的人身安全得到了進(jìn)一步保證。近年來，中國(guó)的數(shù)控機(jī)床在工業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)方面取得了重大進(jìn)展，特別是在高速，多軸，復(fù)合材料和精密機(jī)床方面。然而，我們?nèi)匀恍枰曃覈?guó)對(duì)比于發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)落后，我們自己所加工的零件精度尚不能完全滿足社會(huì)各界需求。我們雖然擁有大量的老式車床。但是，機(jī)床質(zhì)量差，性能落后。老式車床的數(shù)控化改造方法，即為在這些車床上面重新加裝上微機(jī)控制裝置，從而更好的進(jìn)行零件加工。隨著數(shù)控車床技術(shù)的日趨成熟，越來越被大眾所接受。很多企業(yè)在購(gòu)買數(shù)控車床以后，通過對(duì)它的拆裝摸透其中的革新，自行來對(duì)自家企業(yè)里面的車床進(jìn)行改造，在不用花費(fèi)大量金錢的投入下，成功實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)型。鑒于我國(guó)的實(shí)際情況，經(jīng)濟(jì)型改造是一條更加實(shí)用的方便之路。中國(guó)于上世紀(jì)80年代中期開始自主研發(fā)數(shù)控車床的控制微機(jī)技術(shù)。迄今為止，我們國(guó)家的許多企業(yè)自行便能夠完成對(duì)CNC車床的改造過程，無需依賴于他人。因此，這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例有很高的實(shí)用價(jià)值。

2總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)任務(wù)本課題主要旨在改造CA6140車床的X-Y工作臺(tái)。充分了解CA6140車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)（水平和垂直）。使用51單片機(jī)改造現(xiàn)有車床，應(yīng)解決的主要問題是如何將原本是手工驅(qū)動(dòng)進(jìn)給和控制的刀架轉(zhuǎn)位，改變成由數(shù)控系統(tǒng)控制的方式，也就是經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控車床。(1)設(shè)計(jì)參數(shù)：最大加工直徑D=400mm;步長(zhǎng)X=0.01mm,Y=0.02mm;快進(jìn)速度V=2.0m/min;(2)控制方式:采用51單片機(jī)控制(3)畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足制造工藝要求:定位精度±0.01mm2.2總體方案設(shè)計(jì)及論證車床的數(shù)控化改造，在進(jìn)行設(shè)計(jì)前應(yīng)明確思路，盡量在更少的改裝和拆卸零件的條件下完成此次改造，這樣更貼近實(shí)際情況。(1)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定：本課題對(duì)改造后的要求為能夠?qū)δ承┕に噺?fù)雜，機(jī)械結(jié)構(gòu)較為特殊的產(chǎn)品進(jìn)行加工，因此采用雙軸連續(xù)控制系統(tǒng)。(2)伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)：CNC機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)分別有：開環(huán)，半閉環(huán)和閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)加工時(shí)具體走刀的精準(zhǔn)測(cè)量，因?yàn)槠湟话銜?huì)在車床上面安裝一個(gè)具有反饋、測(cè)量作用的檢測(cè)器，這就實(shí)現(xiàn)了把實(shí)際加工過程中因外部因素所造成的誤差進(jìn)行修正的作用，系統(tǒng)的精度能夠得到保障。同時(shí)很多時(shí)候它的驅(qū)動(dòng)方式會(huì)選取直流伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。這類系統(tǒng)價(jià)格很貴，在出現(xiàn)故障的時(shí)候也不方便于對(duì)它進(jìn)行修理，安裝又十分麻煩，一般只有在一些較精密的設(shè)備上面安裝。開環(huán)控制系統(tǒng)里面，無法對(duì)誤差進(jìn)行修正，也不會(huì)有檢測(cè)器的存在它所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品精度會(huì)稍微差一些。其指令信號(hào)單方向傳遞，沒辦法對(duì)指令控制的動(dòng)作進(jìn)行反饋故稱開環(huán)控制。開環(huán)控制系統(tǒng)主要由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。因此將兩者相比較而言，在出現(xiàn)問題和故障時(shí)的維修便顯得容易許多，本課題終究是普通車床的改造，而非高精尖機(jī)床，綜合考慮下來，在兩者之間選用開環(huán)控制系統(tǒng)[3]。(3)CNC系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)：硬件對(duì)一個(gè)CNC系統(tǒng)而言是“地基”，沒有“地基”，或者沒有把硬件部分完善好的話，何談系統(tǒng)良好的運(yùn)行，軟件部分做得再好也會(huì)變成“空中樓閣”，毫無意義。2.3總體方案的確定(1)把原本的X向和Y向的光杠以及絲杠卸下來，將所選取的重新裝到車床上面。同時(shí)，還需要把掛輪箱里面的齒輪以及拆卸下來。所選取的滾珠絲杠副通過支架安裝在和鞍座之間的接頭上。X和Y方向的滾珠絲杠的兩端盡可能使用原始的固定和支撐方法?？紤]到安裝方面的原因，絲杠采取，應(yīng)用對(duì)其進(jìn)行剛性連接[4]；(2)床鞍尾部（相對(duì)于工作人員的方向）安裝X向驅(qū)動(dòng)電機(jī)和齒輪減速器，車床右側(cè)靠近尾座的的地方裝上Y向驅(qū)動(dòng)電機(jī)和齒輪減速器[5]；(3)為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，必須拆下原有的手動(dòng)刀架，并將CNC分度刀架安裝在小托架板上；(4)為避免加工過程中的超行程，行程限位開關(guān)應(yīng)垂直和水平安裝；(5)為了實(shí)現(xiàn)參考點(diǎn)返回的動(dòng)作，必須在垂直和水平方向上安裝接近開關(guān)[6]；(6)縱向和橫向齒輪箱和導(dǎo)螺桿都配有防護(hù)罩，以防止灰塵，油和碎屑進(jìn)入。整個(gè)機(jī)床還應(yīng)配備保護(hù)罩，以防止切屑在加工過程中飛濺和傷害；(7)考慮到改造的成本，應(yīng)盡可能使用具有成本效益的CNC系統(tǒng)。圖2.1總體設(shè)計(jì)流程圖2.4數(shù)控系統(tǒng)的選擇通過對(duì)本課題的深入了解，辨析改造完成后的需求，選用位微機(jī)來完成本課題的設(shè)計(jì)。系列單片機(jī)集成度高，出現(xiàn)問題的可能性小，功能完備，能夠?qū)ξ贿M(jìn)行邏輯計(jì)算速度快，使用起來靈活方便，價(jià)格上又十分低廉。因此選用單片機(jī)，為了滿足系統(tǒng)功能的要求，除了CPU之外，改進(jìn)的CNC系統(tǒng)還應(yīng)具有擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、輸入加工程序和控制命令所涉及的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、接口電路和輸入設(shè)備、顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)器狀態(tài)信息的顯示器，包括光隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路[7]。

3機(jī)械部分改造3.1機(jī)械傳動(dòng)方式3.1.1傳動(dòng)方式的選擇與比較方案一：滾珠絲杠傳動(dòng)圖3.1滾珠絲杠滾珠絲杠的特點(diǎn)：其主要是通過滾動(dòng)接觸而起動(dòng)，摩擦極小，它的傳動(dòng)效率很高，一般能夠達(dá)到。不過也因此造成幾乎沒有自鎖性。對(duì)輸入敏感，可以動(dòng)作準(zhǔn)確，所以能夠精細(xì)控制微小運(yùn)動(dòng)。通過調(diào)節(jié)不同型號(hào)的墊片，便能夠把螺母的預(yù)壓機(jī)型調(diào)控，這樣就獲得了很高的。無游隙(輕預(yù)壓)的狀態(tài)可以通過每個(gè)人的不同情況選取單螺母來達(dá)到。它的整個(gè)滾動(dòng)部分的表面上進(jìn)行了特殊工藝完善，不會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度的使用而產(chǎn)生快速老化，磨損嚴(yán)重的現(xiàn)象，一次更換，很久的時(shí)間里面便不會(huì)輕易產(chǎn)生問題。方案二：梯形絲杠傳動(dòng)圖3.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)圖梯形絲杠傳動(dòng)的特點(diǎn)：梯形絲杠是滑動(dòng)摩擦，因此其摩擦力較大，有一定的自鎖性能。傳動(dòng)效率比較低，一般為在工作時(shí)它的溫度上升會(huì)比較高，因而無法承擔(dān)高速傳動(dòng)，使用壽命也比較短。3.1.2傳動(dòng)方式的確定基于梯形絲杠傳動(dòng)和滾珠絲杠傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)，以及課題本身的特點(diǎn)，全方位的綜合考慮滾珠絲杠傳動(dòng)就目前來說是最有效的性價(jià)比比較均衡的傳動(dòng)方式。步進(jìn)電機(jī)會(huì)在通過齒輪減速之后再連接用于降低速度，可以確保一定的傳動(dòng)精度和穩(wěn)定性。

我之所以選擇滾珠絲杠螺母，是因?yàn)樗梢詼p少磨損。還需要把傳動(dòng)的剛度也能夠提高上去，選擇預(yù)加負(fù)載荷的結(jié)構(gòu)，這樣也能夠把傳動(dòng)過程中造成的間隙消除掉。3.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)改造\t"C:/Users/Administrator/Desktop/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9%20(4)/PaperPass-%E6%97%97%E8%88%B0%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"橫向滾珠絲杠采用一端固定，一端浮動(dòng)，三點(diǎn)支撐形式，雙螺母螺紋預(yù)緊也消除了其與螺母之間的間隙，如圖所示。橫向步進(jìn)電機(jī)和減速器安裝在鞍座的后部?？拷褂萌藛T的一端，布置一根支撐短軸，通過套筒聯(lián)軸器與滾珠絲杠連接起來。右端仍然使用原支承橫向進(jìn)給的滑動(dòng)軸承支撐作為徑向支承，并對(duì)之前的支承處作適當(dāng)修改，并設(shè)置一對(duì)推力球軸承承受雙向軸向力。左端將原車床的懸空結(jié)構(gòu)改為支承結(jié)構(gòu)，用一個(gè)聯(lián)軸套和一根連接短軸把滾珠絲杠與減速器輸出軸連接起來，通過一對(duì)圓螺母實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)的預(yù)拉伸和鎖緊，以增加軸向剛度。螺母通過螺母座直接固定在中拖板上[8]。圖3.3橫向進(jìn)給系統(tǒng)圖3.2.1切削力的計(jì)算：切削外圓時(shí)的有﹑﹑，下面分別對(duì)其進(jìn)行計(jì)算[9]?？v向車外圓的主切削力Fz(N)的計(jì)算方式為：(3.1)橫切斷面的主切削力我們一般取它的一半：可以得到：按切削力各分力比例：Fz：Fy：Fx=1：0.25：0.4(3.2);這樣就把我們想要的結(jié)果計(jì)算了出來[10]。3.3橫向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型:3.3.1計(jì)算進(jìn)給牽引力Fm(N):橫向?qū)к墳椋?jì)算：(3.3)其中：：取G為溜板及刀架重力：3.3.2計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載C：，(3.4)其中：;;這幾個(gè)參數(shù)里面，就是絲杠的導(dǎo)程，在這里初步選定為；是在保持最大切削力是所能達(dá)到的進(jìn)給速度，在這里暫且選定為；為運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，這里按一般運(yùn)轉(zhuǎn)選定為：；是使用壽命3.3.3選擇滾珠絲杠螺母副在對(duì)進(jìn)行查閱相關(guān)內(nèi)容后，確定了外循環(huán)插管式墊片預(yù)緊導(dǎo)珠管埋入型滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷為，它能夠勝任本課題的要求?？梢源_定它的精度為。

3.3.4傳動(dòng)效率的計(jì)算：(3.5)式中：（CDM2005-2.5），

摩擦角，由此我們得到了其結(jié)果[11]。3.3.5剛度驗(yàn)算：支承方式如計(jì)算簡(jiǎn)圖見下圖所示：圖3.4橫向進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖：，=450mm因?yàn)榈拈L(zhǎng)度比較短，無需對(duì)它進(jìn)行提前，和已經(jīng)提前預(yù)緊完畢[12]。(1)拉伸或壓縮變形量：因?yàn)?進(jìn)而得到：因此:=(2)接觸變形量：通過查閱資料：，因進(jìn)行了預(yù)緊：(3)的軸承的軸向接觸變形:采用單向推力球軸承，，，

(3.6)考慮到進(jìn)行了預(yù)緊，所以：綜合以上幾項(xiàng)變形量之和：

顯然，這種變形大于定位精度要求，應(yīng)采取相應(yīng)措施修改設(shè)計(jì)。重新計(jì)算如下：從資料中查閱可得知，當(dāng)時(shí)，，所以和不變，所以綜合幾項(xiàng)變形量之和：如果再次預(yù)拉伸滾珠絲杠，這種變形量仍不符合要求！剛度還可以提高四倍則，可以滿足設(shè)計(jì)要求[13]。3.3.6校核：滾珠絲杠副的剛度主要表現(xiàn)在會(huì)對(duì)定位的精確程度、軸向的拉伸以及壓縮產(chǎn)生的振動(dòng)頻率造成影響。承受軸向負(fù)荷的的拉壓系統(tǒng)剛度本身的拉壓剛度，內(nèi)滾道的接觸剛度，的接觸剛度，的剛度通過不同方式的計(jì)算而定。扭轉(zhuǎn)剛度按絲杠的參數(shù)計(jì)算[14]。(1)臨界壓縮負(fù)荷：絲杠以何種方式進(jìn)行支撐，對(duì)其影響頗大。因此，該設(shè)計(jì)采用同時(shí)在兩端進(jìn)行固定，并且提前對(duì)其進(jìn)行預(yù)拉伸以期其能充分發(fā)揮作用[15]。對(duì)臨界壓縮負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算：(3.7)式中——；——；——，??；——；——支承方式系數(shù)；——最小截面慣性矩：(3.8)式中——；——。，取支撐跨距，由公式3.7可見遠(yuǎn)大于，臨界壓縮負(fù)荷滿足要求[16]。(2)臨界轉(zhuǎn)速(3.9)式中——：(3.10)——：?。弧踩禂?shù)，一般??；——材料的密度：；——，查表得，，符合需求。(3)的計(jì)算公式：(3.11)式中——；——；——；——；——；其中可以對(duì)它的型號(hào)樣本進(jìn)行查閱。的可以對(duì)軸承模型樣本里面進(jìn)行查閱[17]。的剛度再進(jìn)行計(jì)算后可以把它的值取。的拉壓剛度：(3.12)式中——，；——，；——兩支承間距。已知：，，。螺母座剛度。：(3.13)式中——的運(yùn)動(dòng)部件與工件的質(zhì)量和;——。顯而易見的可以看出來，它的的固有頻率遠(yuǎn)大于，故此能夠達(dá)到所需[18]。(4)絲杠扭轉(zhuǎn)剛度其計(jì)算過程按下列式子：(3.14)式中——；——：(3.15)式中——運(yùn)動(dòng)體的質(zhì)量；——上面?zhèn)鲃?dòng)件的；——的。通過查閱相關(guān)書籍得知，的為：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：(3.16)因此可以滿足要求。(5)傳動(dòng)精度計(jì)算(3.17)當(dāng)運(yùn)動(dòng)到兩個(gè)極限位置的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)極限的拉壓剛度，在分別取和時(shí)，即為機(jī)械機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)剛度的極值：(3.18)(3.19)(3.20)(3.21)由于機(jī)械傳動(dòng)裝置引起的定位誤差為：(3.22)一般而言，機(jī)床定位精度，，故在工作時(shí)所產(chǎn)生的而造成的定位誤差小于機(jī)床定位精度的要求[19]。：：；：；：；鋼球直徑：；絲杠外徑：；螺紋底徑：；：2.51；額定動(dòng)載荷：8451;額定靜載荷：18325；接觸剛度：：614螺母安裝尺寸：

3.4電機(jī)部分齒輪傳動(dòng)：3.4.1齒輪傳動(dòng)介紹齒輪傳動(dòng)作為常規(guī)生產(chǎn)普遍中會(huì)用到的一種傳動(dòng)方式，它被廣泛應(yīng)用在很多的地方。其優(yōu)點(diǎn)有很多：①很高，可以達(dá)到百分之九十以上；②傳動(dòng)比大；③傳動(dòng)扭矩大；④壽命長(zhǎng)，可以使用很久而不會(huì)損壞3.4.2齒輪傳動(dòng)的種類齒輪傳動(dòng)有很多種類，其中包含：斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)、錐型齒輪傳動(dòng)、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。在本設(shè)計(jì)中，我們選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，它主要應(yīng)用于平行軸傳動(dòng)[20]。3.4.3齒輪傳動(dòng)的計(jì)算已確定:，：，可以通過所選取的計(jì)算：

(3.23)由于結(jié)構(gòu)原因，齒輪的直徑應(yīng)該盡量減小，從而避免影響的有效行程，所以，可采用來把速度降下去：

(3.24)相對(duì)而言，并不會(huì)受到很大的力[21]。采用。

3.5步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型：.3.5.1等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可由下式計(jì)算：

(3.25)其中：；

；

；

；在對(duì)和它相似類型的車床進(jìn)行考察后，將步進(jìn)電機(jī)型號(hào)定為其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：。

；代入上式：

，可以達(dá)到其需求標(biāo)準(zhǔn)[22]。3.5.2電機(jī)力矩的計(jì)算：在不同的工作條件下使用時(shí)，所需的是不同的[23]。對(duì)其在不同工作狀態(tài)的進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算：(1)：，會(huì)占有很大一部分的比例，下面對(duì)其進(jìn)行計(jì)算：

(3.26)

(3.27)

(3.28)啟動(dòng)加速時(shí)間：

折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩：附加摩擦力距：

(3.29)

上述三項(xiàng)合計(jì)：

(2)快速移動(dòng)時(shí)所需力矩：(3)最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩：

我們通過這些數(shù)據(jù)能夠得知，分別在、和的工作狀態(tài)下，以的數(shù)值為最大，所以，這項(xiàng)所計(jì)算出來的數(shù)值是在選型時(shí)的一項(xiàng)重要依據(jù)。通過查閱相關(guān)書籍，當(dāng)為，；：依據(jù)這個(gè)的數(shù)值，為：，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了所需最大數(shù)值，可以用作初步選取出來的結(jié)果。3.5.3步進(jìn)電機(jī)空載啟動(dòng)頻率和切削時(shí)的工作頻率：通過查閱，我們可以得到其所能承受的：允許的：。因而在設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們需要以的方式來進(jìn)行實(shí)用。同時(shí)本次設(shè)計(jì)中所選取的驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)為[24]。3.6縱向進(jìn)給系統(tǒng)改造縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造如圖3.5所示?？v向步進(jìn)電機(jī)1通過一對(duì)減速齒輪2把動(dòng)力傳遞給縱向滾珠絲杠3再由滾珠絲杠螺母副拖動(dòng)工作臺(tái)4做往復(fù)移動(dòng)。原車床的進(jìn)給箱保留,滾珠絲杠左端仍然采用原固定支承結(jié)構(gòu)，支撐軸6通過套筒聯(lián)軸器5與滾珠絲杠相連，這種聯(lián)軸器用2個(gè)互相垂直的錐銷將支撐軸與絲杠聯(lián)接起來，綜上訴述，它的的機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度低，徑向尺寸也不大,這樣便能夠在一定程度上面，將聯(lián)軸器在自身發(fā)生位移或者是偏斜產(chǎn)生的不理想的后果，例如：等進(jìn)行了大幅度預(yù)防[25]。圖3.5縱向進(jìn)給系統(tǒng)圖3.6.1設(shè)計(jì)參數(shù)：；：；：；：；；：，；溜板及刀架重力:縱向，橫向；：；，；3.6.2電機(jī)部分齒輪傳動(dòng)比計(jì)算由傳動(dòng)比,可選定齒輪數(shù)為,?；?3.6.3滾珠絲杠的計(jì)算及選擇(1)在本設(shè)計(jì)中，，，設(shè)的最高工作轉(zhuǎn)速為，則為：(2)絲杠等效轉(zhuǎn)速為：i.：橫向工作臺(tái)質(zhì)量：床鞍及其他：總質(zhì)量：ii.確定絲杠的等效負(fù)載：取摩擦系數(shù)為，則所受的力為（如圖3.6所示）：圖3.6其等效負(fù)載可按如下公式進(jìn)行預(yù)估：iii.查表選定，其型號(hào)：。公稱直徑為，，其額定動(dòng)載荷，額定靜載荷,，的接觸剛度為，底徑，螺母長(zhǎng)度為，取的精度為級(jí)[26]。在這種設(shè)計(jì)中，雙螺母墊圈用于預(yù)緊，兩側(cè)確定為與。3.6.4校核(1)在承受壓縮負(fù)荷時(shí)，應(yīng)該對(duì)壓桿的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。由公式計(jì)算可得：，取，由此可見，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于，可以滿足要求。(2)臨界轉(zhuǎn)速我們可以通過公式得到：取可以滿足所需。(3)由公式(3.11)(3.12)(3.13)：已經(jīng)可知：，絲杠螺母的接觸剛度，的最小拉壓剛度。螺母座剛度。其系統(tǒng)軸向拉壓振動(dòng)的頻率為：故此遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可以滿足需求[27]。(4)由上文公式（3.14）可以計(jì)算得出：由上文公式（3.16）我們可以計(jì)算得出的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：：由上文公式（3.15）我們可以計(jì)算得出扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率：可以滿足所需。(5)傳動(dòng)精度計(jì)算當(dāng)移動(dòng)到兩個(gè)極限位置時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)極限拉伸和壓縮剛度，在分別取和時(shí)，即為機(jī)械機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)剛度的極值，我們通過上文公式（3.18）（3.19）（3.20）（3.21）可以計(jì)算得出：由于機(jī)械傳動(dòng)引起的定位誤差，我們可以通過上文公式（3.22）計(jì)算得出：一般而言，機(jī)床的定位精度為，，故在傳動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的剛度變化而造成的定位誤差小于機(jī)床定位精度的要求[28]。(6)①通過查表我們可以得知，而②最大動(dòng)態(tài)摩擦力矩對(duì)于，③驅(qū)動(dòng)最大負(fù)載所耗轉(zhuǎn)矩④查軸承表可以查出：對(duì)于的軸承而言，她的，那么。⑤⑥電機(jī)的額定扭矩⑦電機(jī)的選擇通過上述的計(jì)算過程，我選擇的,他的額定轉(zhuǎn)矩是。

4電氣控制設(shè)計(jì)4.1電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述在眾多微機(jī)系統(tǒng)中，國(guó)內(nèi)目前最廣泛采用的是美國(guó)的MCS-51系列的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，因此，本次設(shè)計(jì)在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行再改進(jìn)，已完成CA6140的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。首先，機(jī)床控制系統(tǒng)是整套機(jī)床的核心所在，是整個(gè)設(shè)備的一顆心臟，它控制著整個(gè)裝備的運(yùn)行，也是產(chǎn)品高質(zhì)量的一個(gè)保證。4.2控制系統(tǒng)的功能要求1．；2．；3．；4．；5．；6．。4.3硬件電路的設(shè)計(jì)電路的設(shè)計(jì)初步組成如下：1.；2.；3.；4.；5.；6.；7.，，復(fù)位電路；8.；9.。這組電路的總體設(shè)計(jì)考慮了機(jī)床匹配芯片的低成本、通用性和多功能性。在進(jìn)行改造過程中的不會(huì)存在過于繁瑣的安裝步驟，同時(shí)也對(duì)其發(fā)生故障時(shí)的排查與修理的難易程度進(jìn)行了綜合考量，是比較符合本課題宗旨與需求的[29]。

4.48031芯片的介紹是屬于的一個(gè)系列：①其I/O引腳共有30個(gè)；②I/O口包含P0.x、P1.x、P2.x；③內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器的時(shí)候，此引腳接地I/O口包含P0.x、P1.x、P2.x④內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器的時(shí)候，此引腳接外部振蕩源；⑤由兩個(gè)位定時(shí)計(jì)數(shù)器組成圖4.18031芯片4.5光電隔離電路由于步進(jìn)電機(jī)需要非常高的驅(qū)動(dòng)電壓，其所需電流數(shù)值也較大，如果端口輸出信號(hào)直接連接到功率放大電路的上面，它會(huì)引起電路干擾，這會(huì)影響計(jì)數(shù)器程序的正常運(yùn)行，并破壞接口電路。

因此，通常在接口電路和功率放大器之間增加隔離電路，最常用的電隔離是光耦合器。圖4.2光電耦合器4.6程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展MCS-5系列MCU的鮮明特點(diǎn)是它擁有簡(jiǎn)單的硬件電路設(shè)計(jì)。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，而在一些較復(fù)雜的時(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行應(yīng)用，它還擁有著豐富的擴(kuò)展功能，簡(jiǎn)而言之，它是一個(gè)構(gòu)成功能強(qiáng)、規(guī)模較大的系統(tǒng)。MCS-51的程序存儲(chǔ)器的尋址空間為64K字節(jié)，8031片內(nèi)不帶ROM，EPROM作為程序存儲(chǔ)器。常用的半導(dǎo)體ROM芯片有：2732、27218、2716、2764、27256、27512等。2764、27256、27218、27512芯片均為8腳雙列直插式扁平封裝芯片，本設(shè)計(jì)中采用一片2764，其引腳如下圖4.2所示：4.6.1.ROM及引腳的選擇選擇2764（8K×8）半導(dǎo)體芯片。晶體頻率選為，其所能提供的讀取時(shí)間小于，因此，它的芯片能夠滿足[30]。2764芯片的引腳排列與兼容特性如下圖4.3所示：圖4.32764芯片的引腳4.6.2地址鎖存器的設(shè)計(jì)與選擇由于單片機(jī)8031芯片的口是分時(shí)傳送低8位地址線和數(shù)據(jù)線，故8031擴(kuò)展系統(tǒng)中一定要有地址鎖存器。因此我們選用，它是擁有著三態(tài)緩沖輸出的觸發(fā)器下圖4.3所示：圖4.474LS373芯片與8031芯片連接其真值表見下表5.1：表5.174LS373真值表EGDQLHHHLHLLLLX4.7數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展128字節(jié)的8031不能滿足設(shè)計(jì)需求，所以選擇合適的擴(kuò)展芯片來滿足本課題的硬件電路設(shè)計(jì)。6264芯片擁有：①含有一個(gè)GND端口，這個(gè)端口是接地的；②含有一個(gè)VXX端口，這個(gè)端口是接通電源的；③含有一個(gè)OE端口、作為的RAM的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。它應(yīng)用作為它的技術(shù)手段，由單V供電，為，采用了腳雙列直插式片平封裝[31]。圖4.56264靜態(tài)RAM芯片4.8并行I/O接口電路的擴(kuò)展8031有四個(gè)8位并行I/O端口，但只有P1端口和一些P3端口可供用戶使用。因此，有必要在大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)中擴(kuò)展I/O端口芯片。Intel公司常用外圍接口芯片有：8155：可編程RAM/IO擴(kuò)展接口（1個(gè)6位端口、2個(gè)8位端口、256個(gè)RAM單元、1個(gè)4位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器）。8253：3個(gè)16位的可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。8279：可編程鍵盤、顯示電路。8243：4個(gè)4位口I/O擴(kuò)展接口電路。此外，74LS系列LSTTS電路或MOS電路也可用作MCS-51的擴(kuò)展I/O端口，如74LS373、74LS377等。I/O接口芯片選用8255可編程I/O擴(kuò)展接口，它的A口做為X、Y進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)脈沖的輸出口，B口為為位控方式，其中PB4~PB7為-Y、+Y、-X、+X的行程越位信號(hào)輸入。

該設(shè)計(jì)中使用一個(gè)8255可編程接口芯片。其引腳如下：圖4.68255芯片\t"C:/Users/Administrator/Desktop/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9%20(4)/PaperPass-%E6%97%97%E8%88%B0%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"并行輸入和輸出LSI芯片，多功能I/O設(shè)備，可用作CPU總線和外圍設(shè)備之間的接口。4.8.1譯碼電路設(shè)計(jì)8031單片機(jī)允許擴(kuò)展64K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64K程序存儲(chǔ)器（包括I/O口芯片）。因此，外圍芯片要擴(kuò)展多個(gè)\t"C:/Users/Administrator/Desktop/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9%20(4)/PaperPass-%E6%97%97%E8%88%B0%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"，因此需要為芯片分配外部地址空間，并且程序存儲(chǔ)器的芯片和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的芯片之間的地址不重疊。由于具有較大的系統(tǒng)容量和大量的擴(kuò)展外圍芯片，芯片需要比可用地址線更多的芯片選擇信號(hào)，因此使用全地址解碼方法。[32]采用74LS138譯碼器，其引腳圖如下圖4.7所示：圖4.774LS138譯碼器引腳4.8.2復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位由外部電路實(shí)現(xiàn)，只要RESET引腳上出現(xiàn)10ms以上高電平單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位，以后單片機(jī)便從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。下圖4.8顯示了電源開啟和按鈕復(fù)位的組合。圖4.8上電復(fù)位總結(jié)在設(shè)計(jì)開始之前，我對(duì)我的課題其實(shí)十分陌生，并有一定程度上面的抵觸情緒，但是通過老師耐心地勸解，我也逐漸地開始產(chǎn)生了興趣，也明白了這既是一次挑戰(zhàn)，但同時(shí)也是在步入社會(huì)工作之前對(duì)自己的一次充電與適應(yīng)，畢竟離開了校園，再也不會(huì)有以往我們厭煩的考試，不過與此同時(shí)，社會(huì)也不會(huì)再給予我們寬容與理解，我們要開始有成年人的覺悟和擔(dān)當(dāng)。沒有老師在身邊隨時(shí)可以為我們闡釋困惑，我們要適應(yīng)獨(dú)自對(duì)知識(shí)的查閱和應(yīng)用，快速地將這些獲得的信息應(yīng)用于要解決的問題上面。經(jīng)過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我知道了大學(xué)四年的知識(shí)積累運(yùn)用到實(shí)踐的重要性，更讓我知道了作為一個(gè)工科生，要時(shí)刻鍛煉自己的動(dòng)手能力，真正的技術(shù)人員從來只有在實(shí)踐中才能得到提高。把學(xué)校里面學(xué)習(xí)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己所能真正掌握并運(yùn)用才是作為機(jī)械電子工程系的學(xué)生應(yīng)該做的。一步步地復(fù)習(xí)，一點(diǎn)點(diǎn)的查閱資料，這些艱辛卻又充實(shí)的過程讓我著實(shí)收獲頗豐。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，首先讓我認(rèn)識(shí)到，理論知識(shí)的重要性，沒有機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)等的知識(shí)沉淀，就不能設(shè)計(jì)出正確的機(jī)械結(jié)構(gòu)，沒有合理的機(jī)械機(jī)構(gòu)，那么整合到一起的設(shè)備就沒有正確的運(yùn)動(dòng)邏輯，就無法達(dá)到理想的狀態(tài)。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，有時(shí)你可能忽略一個(gè)小小的參數(shù)，就有可能導(dǎo)致你全盤崩潰，算到最后你才得知這個(gè)錯(cuò)誤點(diǎn)是自己的知識(shí)盲點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致做無用功，竹籃打水一場(chǎng)空，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。過于刻板的死記硬背是這么多年許多人都有的情況，多次思考知識(shí)的貫通性，所謂萬變不離其宗，也就是這個(gè)道理了，同時(shí)也要在設(shè)計(jì)過程中做到嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍，不然可能一個(gè)小小的數(shù)據(jù)就導(dǎo)致最后的結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差。在進(jìn)行單片機(jī)電路設(shè)計(jì)過程中，我嚴(yán)格的遵循老師所講的設(shè)計(jì)思路，在老師的指導(dǎo)下，能夠合理的設(shè)計(jì)我的課題里面所需要的電路，在設(shè)計(jì)過程中，我碰到了許多意料不到的問題，有時(shí)候都沒有解決問題的思路，像一個(gè)迷路的人，不知從哪個(gè)方向著手解決，經(jīng)過老師的告知我才得知，書本上的知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠解決現(xiàn)實(shí)中的問題的，這教會(huì)我們要在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，提高解決問題的能力，在生活實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中學(xué)會(huì)解決突發(fā)問題，這不僅可以讓我們對(duì)我們所學(xué)的知識(shí)更加的靈活應(yīng)用，而且更讓我們發(fā)現(xiàn)了解決問題的魅力所在，提高了自己，同時(shí)也積累的自己。在論文的編寫過程中，能夠思路明確，邏輯清晰的把自己腦海里的有關(guān)內(nèi)容寫下來，是對(duì)知識(shí)在腦海里的深刻刻畫，使得我對(duì)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了更好的梳理，為以后調(diào)動(dòng)專業(yè)知識(shí)庫(kù)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。也是對(duì)自己大學(xué)四年生活的最后答卷，同時(shí)也是對(duì)自己的一次綜合檢測(cè)，更是對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)做最后的總結(jié)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅是考察我們大學(xué)四年所學(xué)東西的匯總，更是把種在大學(xué)土壤里的青春之花綻放的時(shí)刻，這個(gè)時(shí)刻有我們的四年辛苦學(xué)習(xí)，有我們的汗水浸泡其中，更有我們父母老師的殷切期盼，給了我們未來踏上工作的本錢。在最近一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在畢業(yè)設(shè)計(jì)各個(gè)部分進(jìn)行描繪和完整的過程里面，經(jīng)常會(huì)發(fā)生細(xì)節(jié)不懂的地方，這時(shí)候，老師的諄諄教誨便讓我在如沐春風(fēng)的感受中將疑惑一點(diǎn)點(diǎn)揭開。通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可做得好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。自己的很多能力都又不足之處，僅僅憑借我個(gè)人的能力是沒辦法成功完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的。回望大學(xué)生涯，有過歡笑，有過淚水，這些青春的回憶既美好又令人傷感。即將畢業(yè)之際，自己的最后一次特殊的考試在幾個(gè)多月以來的艱辛困苦里，于今天劃上一個(gè)句點(diǎn)，雖然不敢自夸做的如何完美，但終究是自己的努力一點(diǎn)一滴的積累，許多個(gè)日日夜夜的奮斗所書寫出來的一份答卷。人生也應(yīng)如此，不應(yīng)該在路上自怨自艾，還沒上路就開始自我否定，自我懷疑，連嘗試的勇氣都沒有，何談成功？在這二十二歲的年紀(jì)里向未來的自己勸告，不論往后漫漫人生路會(huì)經(jīng)歷些什么，望你手持鋒芒，不忘初心，寧愿披星戴月，荊棘刺骨，絕不止步不前，結(jié)果如何不是最重要的，但愿我心不悔，不要讓自己悔恨于年輕時(shí)因懦弱而造成的一事無成。

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