X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計資料

1、河北工程大學(xué)課程設(shè)計說明書摘要X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計本次使用一個半閉環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單實現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度降低成本,是微機控制技術(shù)的最簡單的應(yīng)用它充分的 利用了危機的軟件硬件功能以實現(xiàn)對機床的控制；使機床的加工范圍擴(kuò)大，精度和可靠性進(jìn)一步得到提高.X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是選用 ATME公司的AT89系列單 片機AT89S51作為控制系統(tǒng)的CPU及2764,6264存儲器及8155芯片等硬件組成，在 控制系統(tǒng)的硬件上編寫一定的程序以實現(xiàn)一定的加工功能.其基本思想是：通過圓弧或者直線插補程序以實現(xiàn)對零件進(jìn)行幾何加工，每進(jìn)行一段加工都要產(chǎn)生一定的

2、脈沖以驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)，同時通過8155將相應(yīng)的加工進(jìn)刀信息送至刀架庫中以實現(xiàn)以之相應(yīng) 的走刀，電機和刀具的相對運動所以實現(xiàn)了刀具對工件的加工。該控制系統(tǒng)采用軟件 中斷控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及子程序結(jié)構(gòu)簡單， 條件明確在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控中應(yīng)用較多。中斷結(jié)構(gòu) 采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計因為這種結(jié)構(gòu)便于修改和擴(kuò)充，編制較為方便，便于向多處理方向發(fā)展。X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計采用步進(jìn)電機作為驅(qū)動裝置。步進(jìn)電機是一個 將脈沖信號轉(zhuǎn)移成角位移的機電式數(shù)模轉(zhuǎn)換器裝置。其工作原理是：每給一個脈沖便在定子電路中產(chǎn)生一定的空間旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場對放入其中的通電導(dǎo)體既轉(zhuǎn)子切割 磁力線時具有力的作用，從實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)動迫使轉(zhuǎn)子作相應(yīng)

3、的轉(zhuǎn)動，通過輸入 脈沖的數(shù)量、通電順序以及輸入脈沖的頻率來使電動機獲得不同的轉(zhuǎn)數(shù)、方向以及快慢以實現(xiàn)所需的運動。本次的X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是步進(jìn)電機、微型計算機、插補原理、匯編 語言以及CAM綜合應(yīng)用。 具體步驟大概分為以下幾部分：一、總體方案的確定； 二、機械部分的設(shè)計；三、硬件部分的設(shè)計；四、軟件部分的設(shè)計。本次畢業(yè)設(shè)計的 研究方案主要從已有資料與所學(xué)知識入手， 以當(dāng)今機械領(lǐng)域?qū)-y數(shù)控工作臺的各種 高技術(shù)指標(biāo)需求為出發(fā)點，結(jié)合前人做出的相關(guān)文獻(xiàn)來完成本次的畢業(yè)設(shè)計。作為一個剛剛畢業(yè)的大學(xué)生，我在此次的畢業(yè)設(shè)計過程中會遇到種種難題，這需要用心去翻 閱相關(guān)資料，虛心向老師詢問，在老

4、師的指導(dǎo)下完成該畢業(yè)設(shè)計。關(guān)鍵詞：X-Y數(shù)控工作臺，機電系統(tǒng)，微型計算機，AT89S51單片機I河北工程大學(xué)課程設(shè)計說明書目錄目 錄摘要 IAbstract II1緒論 11.1兩坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)課題研究意義 11.2兩坐標(biāo)系數(shù)控工作臺課題研究主要內(nèi)容 11.2.1 兩坐標(biāo)系系統(tǒng)的組成 12任務(wù)描述及總體方案的確定22.1設(shè)計任務(wù) 22.2 總體方案的確定 22.2.1 機械傳動部件的選擇 22.2.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計 33機械系統(tǒng)設(shè)計 43.1導(dǎo)軌上移動部件的重量估算 43.2 銃削力的計算 43.3直線導(dǎo)軌副的計算與選型 43.3.1滑塊承受工作載荷 Fmax的計算及導(dǎo)軌型號的選取 43.3.

5、2 距離額定壽命 L的計算 53.4滾珠絲杠螺母副的計算與選型53.4.1最大工作載荷Fm的計算53.4.2 最大動載荷 Fq的計算 53.4.3 初選型號 53.4.4 傳動效率 n的計算 63.4.5 剛度驗算 63.4.6 壓桿穩(wěn)定性校核 63.5 步進(jìn)電動機減速箱的選用 63.6步進(jìn)電動機的計算與選型 73.6.1計算加在步進(jìn)電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量Jeq 73.6.2最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq2 83.6.3 步進(jìn)電動機最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 83.6.4 步進(jìn)電動機的性能校核 93.7增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的選用 104控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 114.1 CPU 板 114.

6、1.1 CPU 的選擇 114.1.2 CPU 接口設(shè)計 114.2驅(qū)動系統(tǒng) 134.2.1 步進(jìn)電機驅(qū)動電路和工作原理 134.2.2 電磁鐵驅(qū)動電路 144.2.3 電源轉(zhuǎn)換 154.2.4 中斷處理器的選擇 154.3 傳感器和人機界面 164.4本章小節(jié) 175控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 185.1總體方案 185.2主流程圖 185.3 INTO 中斷服務(wù)流程圖 205.4 INT1 中斷服務(wù)流程圖 215.5復(fù)位程序流程圖 235.6 X軸電機點動正轉(zhuǎn)程序流程圖 245.7繪制圖弧程序流程圖 255.8 步進(jìn)電機步進(jìn)一步程序流程圖 285.9 X向步進(jìn)電機運行指定距離的半閉環(huán)程序流程圖和程序

7、 29結(jié)論 31參考文獻(xiàn) 32致謝 33河北工程大學(xué)課程設(shè)計說明書第1章緒論第1章緒論1.1兩坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)課題研究意義X-Y數(shù)控工作臺作為許多機床上的一個重要組成部分，它與機床的發(fā)展有著同樣 重要的意義。X-Y數(shù)控工作臺是許多機電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱橫 向進(jìn)刀機構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的X-Y工作臺、激光加工設(shè)備的工作臺、電子元件 表面貼裝設(shè)備等。隨著X-Y數(shù)控工作臺的多樣化，靈活化，自動化，相比于傳統(tǒng)機床 的X-Y工作臺，它能加工出更加復(fù)雜的零件，滿足更高的精度要求。對它的研究能增 強我們對機床的更進(jìn)一步認(rèn)識，以便運用所學(xué)知識去設(shè)計出功能更加強大的數(shù)控工作 臺，為先進(jìn)機床的設(shè)計

8、打下堅實的基礎(chǔ)。1.2兩坐標(biāo)系數(shù)控工作臺課題研究主要內(nèi)容X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是選用 ATME公司的AT89系列單片機AT89S51作 為控制系統(tǒng)的CPU,及2764,6264存儲器及8155芯片等硬件組成，在控制系統(tǒng)的硬件上 編寫一定的程序以實現(xiàn)一定的加工功能.其基本思想是：通過圓弧或者直線插補程序以 實現(xiàn)對零件進(jìn)行幾何加工，每進(jìn)行一段加工都要產(chǎn)生一定的脈沖以驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)，同時通過8155(1)將相應(yīng)的加工進(jìn)刀信息送至刀架庫中以實現(xiàn)以之相應(yīng)的走刀，電機和刀 具的相對運動所以實現(xiàn)了刀具對工件的加工。本課題的基本類容有：一、整體設(shè)計方案的擬定；二、機械部分的設(shè)計；三、控制系統(tǒng)的硬件、軟件

9、設(shè)計；四、重要圖紙 的繪制。1.2.1兩坐標(biāo)系系統(tǒng)的組成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床驅(qū)動電機采用步進(jìn)電機，此次采用半閉環(huán)控制，需要選擇和計算 主要機械傳動部件，如滾珠絲杠、螺母副、步進(jìn)電機、減速箱、半閉環(huán)檢測器等，繪 制機床進(jìn)給傳動機構(gòu)裝配圖，繪制單片機控制系統(tǒng)的硬件線路圖。1河北工程大學(xué)課程設(shè)計說明書第2章任務(wù)描述及總體控制方案的確定第2章任務(wù)描述及總體方案的確定2.1設(shè)計任務(wù)設(shè)計一種供立式數(shù)控銑床使用的 X-Y數(shù)控工作臺，主要參數(shù)如下：1、立銑刀最大直徑 d=20mm；2、立銑刀齒數(shù)Z=3;3、最大銑削寬度a 20mm ；4、最大背吃刀量ap =10mm ；5、加工材料為碳素鋼或有色金屬；6、 X、丫方

10、向的脈沖當(dāng)量一：y = 0005mm/脈沖；7、X、丫方向的定位精度均為0.01mm ；8 工作臺面尺寸為 C*B*H=245mm*225mm*39mm ；底座外形尺寸 C1*B1*H1=445mm*445mm*295mm;力卩工范圍為99mmx 99mm；9、工作臺空載最快移動速度；10、工作臺進(jìn)給最快移動速度Vxmaxf二Vymaxf =1m/min;11、負(fù)載重量 G=295N。2.2總體方案的確定2.2.1機械傳動部件的選擇(1) 導(dǎo)軌副的選用導(dǎo)軌是數(shù)控機床的重要部件之一，它在很大程度上決定數(shù)控機床的剛度， 精度與 精度保持性。目前的數(shù)控機床采用導(dǎo)軌形式的主要有：滑動導(dǎo)軌，滾動導(dǎo)軌，靜

11、壓導(dǎo) 軌三類。要設(shè)計的X-Y工作是用來配套輕型的立式數(shù)控銑床的，需要承受的載荷不 大，但脈沖當(dāng)量小、定位精度高，因此，決定選用直線滾動導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù) 小、不易爬行、傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點。(2) 絲杠螺母副的選擇伺服電機的旋轉(zhuǎn)運動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運動，由題目給出的要求，定位精度為土 0.01mm,脈沖當(dāng)量要達(dá)到0.005mm,滑動絲杠副不能達(dá)到此要求，只 有選用滾珠絲桿副才能達(dá)到要求，滾珠絲桿副的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、 壽命長、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙。（3）減速裝置的選用在選擇了步進(jìn)電機和滾珠絲杠副以后， 為了簡便起見，還需圓整脈沖當(dāng)量，

12、放大 電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運動部件折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量， 可能需要減速裝 置，且應(yīng)有消除間隙機構(gòu)。為此，本次設(shè)計選用無間隙齒輪傳動減速箱。（4）伺服電機的選用步進(jìn)電動機又稱脈沖電動機或為階躍電動機，目前，隨著電子技術(shù)，控制技術(shù)以及電動機本體的發(fā)展和變化，傳統(tǒng)的電機分類的間界面越來越模糊； 步進(jìn)電動機的傳 動定義為：根據(jù)輸入的脈沖信號，每改變一次勵磁狀態(tài)就前進(jìn)一定角度，若不改變勵磁狀態(tài)則保持一定的狀態(tài)而靜止；廣義的定義為，步進(jìn)電動機是一種受電脈沖信號控 制的無刷式直流電動機，也可看作是在一定頻率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速與控制脈沖頻率同步的電 動機。選用步進(jìn)電動機作為伺服電動機后，可選開環(huán)控制，閉環(huán)控

13、制和半閉環(huán)控制。， 任務(wù)書初選的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到 0.001mm,定位精度也未達(dá)到微米級，空載最快移 動速度也只有3n/min,故本設(shè)計不必采用高檔次的伺服電機，因此可以選用混合式步 進(jìn)電機，以降低成本，提高性價比。（5）檢測裝置的選用選用步進(jìn)電機作為伺服電機之后， 可選開環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務(wù)書所給 的精度對于步進(jìn)電機來說還是偏高的，為了確保電動機在運轉(zhuǎn)過程中不受切削負(fù)載和 電網(wǎng)的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動機的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn) 編碼器，用以檢測電動機的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進(jìn)電動機 的步距角想匹配。考慮到X、丫兩個方向的加工范圍相同，承受的工作

14、載荷相差不大， 為了減少設(shè)計工作量，X、丫兩個坐標(biāo)的導(dǎo)軌副、絲桿螺母副、減速裝置、伺服電動 機，以及檢測裝置擬采用相同的型號與規(guī)格。2.2.2控制系統(tǒng)的設(shè)計（1）設(shè)計的X-Y工作臺準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有輪廓控制，兩 坐標(biāo)直線插補與圓弧插補的基本功能，所以控制系統(tǒng)設(shè)計成連續(xù)控制型。（2）對于步進(jìn)電動機的開環(huán)控制系統(tǒng)，選用ATME公司的AT89系列單片機AT89S51 作為控制系統(tǒng)的CPU能夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo)。（3）要設(shè)計一臺完整的控制系統(tǒng)，在選擇 CPU之后，還要擴(kuò)展程序存儲器、數(shù)據(jù) 存儲器、鍵盤存儲器、I/O接口電路，D/A轉(zhuǎn)換電路，串行接口電路等。（4）選擇合適的驅(qū)動

15、電源，與步進(jìn)電動機配套使用。3河北工程大學(xué)課程設(shè)計說明書第3章機械系統(tǒng)設(shè)計第3章機械系統(tǒng)設(shè)計3.1導(dǎo)軌上移動部件的重量估算按照下導(dǎo)軌上面移動部件的重量來進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作平臺、上層 電動機、減速箱、滾珠絲杠副、直線滾動導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計重量約為800N。3.2銑削力的計算銑削的方式有立銑和臥銑，假設(shè)零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金立銑 刀具，工件的材料為碳鋼。由設(shè)計指導(dǎo)書中的表3-7查得立銑時的銑削力計算公式為：Fc =118a0.85f；.75dq73ap.0 n0.13Z（ 6-11）根據(jù)要求選銑刀直徑d=20mm,齒數(shù)Z=3，為了計算最大銑削力，在不對稱銑削 的情況

16、下，取最大銑削寬度 ae=20mm,背吃刀量ap=10mm，每齒進(jìn)給量fz=0.1mm, 銑刀轉(zhuǎn)速n=300r/min，貝U由式（6-11）求得最大銑削力：Fc = 1 18* 200'85 * 0.10'75 * 20.73 *1010 * 3000'13 * 3 =1893N采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時，各銑削力之間的比值可由表3-5查得，結(jié)合圖3-4a， 考慮立銑時的情況，可估算三個方向的銑削力分別是：Ff -1.1Fc : 1609N，F(xiàn)e -0.38Fc : 556N，F(xiàn)f0.25Fc : 366N。圖3-4a為臥式情況，現(xiàn)考慮立銑，則工作 臺受到垂直方向的銑削力

17、Fz -Fe -556N，受到水平方向的銑削力分別是Ff和Ffn。今 將水平方向較大的銑削力分配給工作太的縱向，則縱向銑削力Fx=Ff=1609N,徑向銑削力 Fy 二 Ffn =366N。3.3直線導(dǎo)軌副的計算與選型3.3.1滑塊承受工作載荷Fmax的計算及導(dǎo)軌型號的選取工作載荷是影響直線滾動導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本次畢業(yè)設(shè)計中的X-Y工作臺為水平布置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支撐形式?？紤]極限情況，即垂直于臺面 的工作載荷全部由一個滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受到的最大垂直方向的載荷為：GFmax = G F（6-12）其中，移動部件重量G=800N，外加載荷F =Fz=556N，代入式（6-12

18、）,最大 工作載荷 Fmax = 756N = 0.756KN .查表3-41，根據(jù)工作載荷Fmax =0.756KN ,初選直線滾動導(dǎo)軌副的型號為 KL系列 的JSA-LG15型，其額定動載荷Ca =7.94KN ,額定靜載荷C°a =9.5KN。任務(wù)中規(guī)定工作臺面尺寸為 230mmX 230mm,加工范圍為250mmX 250mm,考慮 工作行程應(yīng)留有一定余量，查表 3-35，按標(biāo)準(zhǔn)系列，選取導(dǎo)軌的長度為 520mm。 3.3.2距離額定壽命L的計算根據(jù)上面選取的KL系列JSA-LG15型導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC工作溫度不超 過100oC，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為4級，

19、工作速度較低，載荷不大。查表3-36到3-40，分別取硬度系數(shù)匚81、精度系數(shù)fR = 0.9、載荷系數(shù)為fW =1.5, 代入式（3-33），得距離壽命：L =（ fH fTfc fR 蟲）3 x 50 ： 6649 KmfWFmax遠(yuǎn)大于期望值50km,故距離額定壽命滿足要求。3.4滾珠絲杠螺母副的計算與選型3.4.1最大工作載荷Fm的計算由前面可知，在立銑時，工作臺受到進(jìn)給方向的載荷（與絲桿軸線平行）Fy =1609N，受到橫向載荷（與絲桿軸線垂直）Fx =366N，受到垂直方向載荷（與工作臺面垂直）Fz =556N。已知移動部件總重量 G=800N，按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計算，查表設(shè)計手冊表，

20、取顛覆 力矩影響系數(shù)K=1.1，滾動導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)u=0.005。求得滾珠絲桿副的最大工作 載荷：Fm 二 kFy u（Fz Fx G）二1.1X1609 0.005X （556 366 800）N ： 1779N3.4.2最大動載荷Fq的計算根據(jù)給定的任務(wù)要求，工作臺在承受最大銑削力時的最快進(jìn)給速度v=400mm/min初選絲杠導(dǎo)程 ph=5mm則此時絲杠轉(zhuǎn)速n=v/ ph=80r/min。取滾珠絲桿的使用壽命T=15000h，代入Lg =60nT/106,得絲桿壽命系數(shù)L°=72 （單位 為：106r ）。查機電一體化課程設(shè)計書3-30,取載荷系數(shù)fw=1.2，滾道硬度為60H

21、RC寸，取 硬度系數(shù)和=1.0,代入式（3-23），求得最大動載荷：Fq -.L；fwfH Fm 8881N3.4.3初選型號由以上計算出的最大動載荷和初選的絲桿導(dǎo)程，查機電一體化課程設(shè)計書3-31，選擇濟(jì)寧博特精密絲桿制造有限公司生產(chǎn)的G系列2005-3型滾珠絲桿副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其工程直徑為 20mm,導(dǎo)程為5mm,循環(huán)滾珠為3圈X 1列， 精度等級為5級，額定動載荷為9309N,大于Fq,滿足要求。344傳動效率的計算將公稱直徑d0 =20mm，導(dǎo)程Ph = 5mm，代入二arctanPh/（二d0），得絲桿螺旋 升角幾=4°33'。將摩擦角書=10

22、9;，代入“ =tan丸/tan（h+ ），得傳動效率耳=96.4%。3.4.5剛度驗算1） x-y工作臺上下兩層滾珠絲桿副的支撐均采用“單推 -單推”式，。絲桿的兩 端各采用一對推力角接觸球軸承， 面對面組配，左、右支承的中心距約為a = 500mm; 剛的彈性模量 E=2.1 “05MPa查表3-31，得滾珠直徑Dw=3.175mm ,絲桿低徑 d2 =16.2mm，絲桿截面積 S=n d； /4 = 206.12mm2。f a Ma2忽略式二一空一巴邑中第二項，算得絲桿在工作載荷 Fm作用下產(chǎn)生的拉/壓ES 2兀 IEF a變形量二1779 500/（2.1 105 206.12） mm

23、 ： 0.0205mm。ES2）根據(jù)公式Z =（二d°/Dw）-3,求得單圈滾珠數(shù)Z=20;該型號絲桿為雙螺母，滾 珠的圈數(shù) 列數(shù)為3 1,代入公式：Z Z圈數(shù)列數(shù)，得滾珠總數(shù)量Z 60。 絲桿預(yù)緊時，取軸向預(yù)緊力Fyj =Fm/3 =593N .則由式（3-27）,求得滾珠與螺紋滾道 間的接觸變形量、：2 : 0.0026mm。因為絲桿有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實際變形量可減少一半，去、2 二 0.0013mm。3） 將以上算出的、1和學(xué)代入、總八1，2，求得絲桿變形量（對應(yīng)跨度 500mm）'總=0.0218mm = 21.8 m。本例中，絲桿的有效行程為330

24、mm,由表3-27知，5級精度滾珠絲桿有效行程在315 至400mm時，行程偏差允許達(dá)到25m，可見絲桿剛度足夠。3.4.6壓桿穩(wěn)定性校核根據(jù)機電一體化課程設(shè)計書公式（3-28）計算失穩(wěn)時的臨界載荷Fk。查表3-34 , 取支承系數(shù)fk =1 ;由絲桿底徑d2 =16.2mm,求得界面慣性矩I= n d4/64 3380.88mm4;壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取3 （絲桿臥式水平安裝）；滾動螺母 至軸向固定處的距離 a取最大值500mm。代入式（3-28）,得臨界載荷F 9343n, 遠(yuǎn)大于工作載荷Fm =1779N ,故絲桿不會失穩(wěn)。綜上所述，初選的滾珠絲桿副滿足使用要求3.5步進(jìn)電動機減速箱的選用

25、為了滿足脈沖當(dāng)量的設(shè)計要求，增大步進(jìn)電機的輸出轉(zhuǎn)矩，同時也為了使?jié)L珠絲 桿和工作臺的轉(zhuǎn)動慣量折算到電動機轉(zhuǎn)軸上盡可能的小，今在步進(jìn)電機的輸出軸上安裝一套齒輪減速箱。采用一級減速，步進(jìn)電機的輸出軸與小齒輪聯(lián)接，滾珠絲桿的軸頭與大齒輪聯(lián)接。其中大齒輪設(shè)計成雙片結(jié)構(gòu)，采用裝配圖中的彈簧錯齒法來消除間 隙。已知工作臺的脈沖當(dāng)量：=0.005mm/脈沖，滾珠絲桿的導(dǎo)程p 5mm，初選步進(jìn) 電機的步距角口 =0.75°。根據(jù)機電一體化課程設(shè)計書中式（3-12），算得減速比：i 二C ph）/（360、）=（0.75 5） / （360 0.005）=25/12本設(shè)計選用常州市新月電機有限公司生產(chǎn)

26、的 JBF-3型齒輪減速箱。大小齒輪模數(shù) 均為1mm，齒輪比為75： 36,材料為45調(diào)質(zhì)鋼，齒輪表面淬硬后達(dá)到 55HRC。減 速箱中心距為（75 36） 1/ 2mm=55.5mm,小齒輪厚度為20mm，雙片大齒輪厚度為 10mm。3.6步進(jìn)電動機的計算與選型3.6.1計算加在步進(jìn)電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量Jeq由選出的絲桿查表可知：滾珠絲桿的公稱直徑 d0 = 20m m，總長丨=500m m，導(dǎo) 程Ph =5mm，材料密度=7.85 10kg/cm3 ;移動部件總重力G =800N ;小齒輪寬 度d =20mm，直徑d1 =36mm ;大齒輪寬度 b2 = 20mm，直徑d2 = 75m

27、m ;傳動比i =25/12。如表4-1表示，算得各個零部件的轉(zhuǎn)動慣量如下：滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動慣量 JS =0.617kg.cm2;拖板折算到絲桿上的轉(zhuǎn)動慣量 Jw = 0.517kg.cm2 ;小齒輪的轉(zhuǎn)動慣 量 Jz1 =o.259kg.cm2 ;大齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 Jz2 = 4.877kg.cm2。初選步進(jìn)電動機型號為90BYG2602,為兩相混合式，由常州寶馬集團(tuán)公司生產(chǎn)， 兩相八拍驅(qū)動時步距角為0.750，從表4-5查得該型號電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量Jm = 4kg .cm2。則加在步進(jìn)電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為：Jeq = Jm + Jz1 +（Jz2 +Jw +Js）/i2 =30.35

28、kg.cm2（1）計算加在步進(jìn)電動機轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Teq1（2）分快速空載起動和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計算。1）快速空載起動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tem由式（4-8）可知，Teq1包括三部分：一部分是快速空載起動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩Tamax ； 部分是移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩Tf ;還有一部分是滾珠絲桿預(yù)緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩 To。因為滾珠絲桿副的傳動效率很高， 根據(jù)式（4-12）可知，To相對于Tamax和Tf很小，可以忽略不計。則有：Te廠Tf(6-13)13根據(jù)式（4-9），考慮傳動鏈的總效率n，計算快速空載起動時折算

29、到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩:Tamax2：'J eqnm6°tan式中 nm對應(yīng)空載最快移動速度的步進(jìn)電動機最高轉(zhuǎn)速，單位為 r/min ； ta 步進(jìn)電動機由靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速所需時間，單位為S。其中：nm 二曲（6-15）3605式中 vmax空載最快移動速度，任務(wù)書指定為 3000mm/min ；:步進(jìn)電動機步距角，預(yù)選電動機為0.75° ； 脈沖當(dāng)量，本例：=0.005mm/脈沖。 將以上各值代入式（6-15），算得nm=1250r/min。設(shè)步進(jìn)電動機由靜止加速至nm轉(zhuǎn)速所需時間ta =0.4s，傳動鏈總效率=0.7。則由式(6-14)求得：Tamax

30、_42 二 30.35 10125060沃0.4:<0.7N.m : 1.42N .m由式（4-10）可知，移動部件運動時，折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為:Tf(Fz G)R2 二 i(6-16)式中 J導(dǎo)軌的摩擦因素，滾動導(dǎo)軌取0.005；Fz垂直方向的銑削力，空載時取0；傳動鏈總效率，取0.7則由式（6-16），得:Tf0.005 (0 800) 0.0052 二 0.7 25/12N.m ： 0.002N .m最后由式（6-13），求得快速空載起動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：Teq1 = Tamax +Tf - 1.422N -m（ 6-17）3.6.2最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)

31、軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq2由式（4-13）可知，Teq2包括三部分：一部分是折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大工作 負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tt: 一部分是移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩Tf ；還有一部分是滾珠絲桿預(yù)緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩T。，T。相對于Tt和Tf很小,可以忽略不計。則有：Te廠 Tt+ Tf（6-18）其中，折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tt由式（4-14）計算。本次設(shè)計中在對滾珠絲桿進(jìn)行計算時，已知沿著絲桿軸線方向的最大進(jìn)給載荷Fy "609N，則有:T Ff Ph1 609 0. 005Tt： 0. 8N3m .2二 i 20. 7 25 / 1 2再由

32、式（4-10）計算垂直方向承受最大工作負(fù)載（Fz -556N ）情況下，移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩:Tf叫 Fz G)R2二 i0.005 (556 800) 0.0052兀漢0.7疋25/12N.m ： 0.004N.m最后由式（6-18），求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：Teq2+Tf =0.884N.m（ 6-19）經(jīng)過上述計算后，得到加在步進(jìn)電動機轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：Teq = maxTem ,Teq2 =1.422N .m3.6.3步進(jìn)電動機最大靜轉(zhuǎn)矩的選定考慮到步進(jìn)電動機的驅(qū)動電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當(dāng)輸入電壓降低時，其輸出 轉(zhuǎn)矩會下降，

33、可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)Teq來選擇步進(jìn)電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩時，需要考慮安全系數(shù) K=4，則步進(jìn)電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足：Tjma£4Teq = 4 ". 42N2 m.=5. 6J8r8.（6-20）上述初選的步進(jìn)電動機型號為 90BYG2602，由表4-5查得該型號電動機最大靜轉(zhuǎn) 矩Tjmax =6N.m。可見，滿足式（6-20）要求。3.6.4步進(jìn)電動機的性能校核1）最快工作速度時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核任務(wù)書給定工作臺最快工作速度=400mm/ min，脈沖當(dāng)量：=0.005mm / 脈沖，由式（4-16）求出電動機運行頻率 fmaxf =400/（60 0.00

34、5）Hz ： 1333Hz。從90BYG2602電動機的運行矩頻特性曲線圖 6-24可以看出，在此頻率下，電動機的 輸出轉(zhuǎn)矩Tmaxf : 5.6N.m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq2 0.884N.m，滿足要求2）最快空載移動時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核任務(wù)書給定工作臺最快空載移動速度max = 3000mm/min，仿照式（4-16）求出 電動機對應(yīng)的運行頻率 fmax二3000 / （60 0.005）Hz : 10000Hz。從圖6-24查得，在此 頻率下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩Tmax =1.8N.m，大于快速空載起動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Teq =1.422N.m，滿足要求。3）最快空載移動時電動機運

35、行頻率校核與最快空載移動速度max = 3000mm/min對應(yīng)的電動機運行頻率為 fmax F0000HZ。查表4-5可知90BYG2602電動機的空載運行頻率可達(dá) 20000Hz，可見沒有超出上限。4）起動頻率的計算已知電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量Jeq =30.35kg.cm2，電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量Jm =4kg.cm2，電動機轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時的空載起動頻率fq = 1800Hz （查表4-5）則由式（4-17）可以求出步進(jìn)電動機克服慣性負(fù)載的起動頻率:614Hz1 J eq / Jm上述說明，要想保證步進(jìn)電動機起動時不失步，任何時候的起動頻率都必須小于614Hz。實際上，在采用軟件升降頻

36、時，起動頻率選得更低，通常只有100Hz （即100 脈沖 /s）。綜上所述，此次設(shè)計中工作臺的進(jìn)給傳動選用90BYG2602步進(jìn)電動機，完全滿足設(shè)計要求3.7增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的選用本次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書中要求采用半閉環(huán)控制，因此，可在電動機的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機的轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng) 與步進(jìn)電動機的步距角相匹配。 由步進(jìn)電動機的步距角：'=0.75°，可知電動機轉(zhuǎn)動一 轉(zhuǎn)時，需要控制系統(tǒng)發(fā)出480個步進(jìn)脈沖。這里選用480線的編碼器，可一對一的檢 測到實際輸出脈沖，將測量誤差減到最小。這樣控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖，電動機轉(zhuǎn)過一個步距角

37、，編碼器對應(yīng)輸出一個信號。本例選擇編碼器的型號為 ZLK-A-480-05V0-10-H :盤狀空心型，孔徑為10mm, 與電動機尾部出軸相匹配，電源電壓為+5V，每轉(zhuǎn)輸出480個A/B脈沖，信號為電壓 輸出，生產(chǎn)廠家為長春光機數(shù)顯技術(shù)有限公司。河北工程大學(xué)課程設(shè)計說明書第4章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計第4章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計4.1 CPU 板4.1.1 CPU的選擇隨著微電子技術(shù)水平的不斷提高，單片微型計算機有了飛躍的發(fā)展。單片機的型 號很多，而目前市場上應(yīng)用 MCS-51芯片及其派生的兼容芯片比較多，如目前應(yīng)用最 廣的8位單片機89C51，價格低廉，而性能優(yōu)良，功能強大。在一些復(fù)雜的系統(tǒng)中就不得不考慮

38、使用 16位單片機，MCS-96系列單片機廣泛應(yīng) 用于伺服系統(tǒng)，變頻調(diào)速等各類要求實時處理的控制系統(tǒng)， 它具有較強的運算和擴(kuò)展 能力。但是定位合理的單片機可以節(jié)約資源，獲得較高的性價比。從要設(shè)計的系統(tǒng)來看，選用較老的 8051單片機需要拓展程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲 器，無疑提高了設(shè)計價格，而選用高性能的16位MCS-96又顯得過于浪費。生產(chǎn)基于 51為內(nèi)核的單片機的廠家有In tel、ATMELSime ns,其中在CMO器件生產(chǎn)領(lǐng)域 ATMEL 公司的工藝和封裝技術(shù)一直處于領(lǐng)先地位。ATMEI公司的AT89系列單片機內(nèi)含F(xiàn)lash 存儲器，在程序開發(fā)過程中可以十分容易的進(jìn)行程序修改，同時掉電也不

39、影響信息的保存；它和80C51插座兼容，并且采用靜態(tài)時鐘方式可以節(jié)省電能。因此硬件CPU選用AT89S51 AT表示ATME公司的產(chǎn)品，9表示內(nèi)含F(xiàn)lash存儲 器，S表示含有串行下載Flash存儲器。AT89S51的性能參數(shù)為：Flash存儲器容量為4KB 16位定時器2個、中斷源6 個（看門狗中斷、接收發(fā)送中斷、外部中斷 0、外部中斷1、定時器0和定時器1中 斷）、RAM為128B 14位的計數(shù)器 WDT I/O 口共有32個。4.1.2 CPU接口設(shè)計CPU接口部分包括傳感器部分、傳動驅(qū)動部分、人機交互界面三部分。示意圖如下 所示：圖4.1 CPU外部接口示意圖AT89S51要完成的任務(wù)

40、：(1) 將行程開關(guān)的狀態(tài)讀入 CPU通過中斷進(jìn)行處理，它的優(yōu)先級別最高。(2) 通過程序?qū)崟r控制電機和電磁鐵的運行。(3) 接受鍵盤中斷指令，并響應(yīng)指令，將當(dāng)前行程開關(guān)狀態(tài)和鍵盤狀態(tài)反應(yīng)到 LED上，實現(xiàn)人機交互作用。(4) 切削液泵電機要在工作臺運行開始前開啟，并能實現(xiàn)主軸的有級變速。由于AT89S51只有P1 口和P3 口是準(zhǔn)雙向口，但 P3 口主要以第二功能為主，并 且在系統(tǒng)中要用到第二功能的中斷口， 因此要進(jìn)行I/O擴(kuò)展。考慮到電路的簡便性和 可實現(xiàn)性，實際中采用內(nèi)部自帶鎖存器的 8155,所以AT89S51 的 I/O 口線分配如下：(1)P1.0-P1.3控制X-Y兩個方向步進(jìn)電

41、機的 A、B的線圈通電，形成A( +)-A (+)B( -)-B ( -)-B(-)A(-)-A(-)-A(-)B(+)-B(+)-B(+)A(+)-A(+)兩相八拍正轉(zhuǎn)模式和 A( + )-A( +)B(+)-B(+)-B(+)A(-)-A(-)-A(-)B(-)-B(-)-B(+)A(-)-A(+)的反轉(zhuǎn)模式。P1.4控制切削液泵電機，P1.5控制多速電機。(3) P1.6 口輸出控制電磁鐵的吸合。(4) P3.2和P3.3兩個中斷源中INT0優(yōu)先級最高，它讀入行程開關(guān)的狀態(tài)并觸 發(fā)中斷；INT1讀入點動、復(fù)位、直線插補與圓弧插補開關(guān)的狀態(tài)而觸發(fā)中斷，切削 液的開關(guān)和多速電機的啟動不作為中

42、斷對象，他們是在工作臺運行前進(jìn)行動作的。(5) P0.0-P0.7外部I/O擴(kuò)展的數(shù)據(jù)讀取。(6) P2.7 和 P2.6 決定 8155 的 PA PB PC 口 的地址步進(jìn)電機“二 1 十一驅(qū)動1-J步進(jìn)電機驅(qū)動2切削液泵電機-1驅(qū)動3卜多速電機1驅(qū)動4V）電磁鐵ki驅(qū)動541外部中斷1鍵盤外部中斷2I-./I 1-mi1_ 口卜口1口LP /T t 狀態(tài)I - 顯示I | 狀態(tài)圖4.2AT89S51控制系統(tǒng)圖PB口接LED反映當(dāng)前運行的8個狀態(tài)：X-禁止、X+禁止、Y-禁止、Y+禁止、手動 X-運行、手動X+運行、手動Y-運行、手動丫+運行。PA口低四位反映觸發(fā)中斷1的4個行程開關(guān)的狀態(tài)

43、。PC 口低6位反映了觸發(fā)中斷2的手動X-運行、手動X+運行、手動Y-運行、手 動Y+運行、復(fù)位（RST）、圓弧插補6個開關(guān)的狀態(tài)。4.2驅(qū)動系統(tǒng)傳動驅(qū)動部分包括步進(jìn)電機的驅(qū)動和電磁鐵的驅(qū)動，步進(jìn)電機須滿足快速急停、 定位和退刀時能快速運行、工作時能帶動工作臺并克服外力（如切削力、摩擦力）并 以指令的速度運行。在定位和退刀時電磁鐵吸合使繪筆抬起，繪圖時能及時釋放磁力 使筆尖壓下。4.2.1步進(jìn)電機驅(qū)動電路和工作原理步進(jìn)電機的速度控制是經(jīng)過輸出脈沖和反饋信號相比來實現(xiàn)的。設(shè)計時的脈沖當(dāng) 量為0.005mm脈沖，步進(jìn)電機每走一步，工作臺直線行進(jìn) 0.005mm步進(jìn)電機驅(qū)動電路中采用了光電偶合器，它

44、具有較強的抗干擾性，而且具有保護(hù) CPU的作用，當(dāng)功放電路出現(xiàn)故障時，不會將大的電壓加在CPU1使其燒壞。該電路中的功放電路是一個單電壓功率放大電路， 當(dāng)A相得電時，電動機轉(zhuǎn)動一 步。電路中與繞組并聯(lián)的二極管D起到續(xù)流作用，即在功放管截止是，使儲存在繞組 中的能量通過二極管形成續(xù)流回路泄放， 從而保護(hù)功放管。與繞組W串聯(lián)的電阻為限 流電阻，限制通過繞組的電流不至超過額定值，以免電動機發(fā)熱厲害被燒壞。由于步進(jìn)電機采用的是二相八拍的工作方式(二個線圈A、B),其正轉(zhuǎn)的通電順序為：A( +)-A( +)B (-)-B(-) -B(-)A(-)-A(-)-A(-)B(+)-B(+)-B(+)A(+)-

45、A(+) 其 反轉(zhuǎn)的 通電順 序為：A(+)-A ( +)B(+)-B(+)-B(+)A(-)-A(-)-A(-)B(-)-B(-)-B(+)A(-)-A(+)。下圖是以74LS194為核心的邏輯電路，為驅(qū)動電路提供所需脈沖和二相八拍的驅(qū) 動波形，其中輸入端的T/F為電機正反控制端；CLI為HOS 4發(fā)出的時鐘脈沖。 PHAS端為步進(jìn)電機繞組電流的正反向控制端。二相八拍的控制邏輯電路如74LS194所示：17河北工程大學(xué)課程設(shè)計說明書第4章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計CLKCLR11A BeQ QQL74194QED RJJ I1AIOAPhaseAPhase-BI1BIOB圖 4.4 74LS19474

46、LS194邏輯電路輸出的二相八拍驅(qū)動波形如下圖所示:CLKPHASEAPHASED七©1"+C0圖4.5波形圖4.2.2電磁鐵驅(qū)動電路該驅(qū)動電路也米用了光電偶合器，但其功放電路相對簡單。其光電偶合部分米 用的是達(dá)林頓管，因為驅(qū)動電磁鐵的電流比較大。18電確鐵O圖4.6電磁驅(qū)動電路圖423 電源轉(zhuǎn)換兩電機同時工作再加上控制系統(tǒng)用電，所需電源容量比較大，需要選擇大容量電 源。此系統(tǒng)中用到的電源電壓為100VAC 12V、5V、1V,為了便于管理和電源容量需 求，就采用了標(biāo)準(zhǔn)的BD28N型驅(qū)動電源，輸入電壓為100VAC通過芯片進(jìn)行電壓轉(zhuǎn) 換得到所需的12V、5V和1V電壓100

47、 VAC12VCCLIS S圖4.7電源轉(zhuǎn)換電路圖電路中在轉(zhuǎn)換芯片的前后有兩個電容，前面電容起防止自激作用，后面電容起濾 波作用。此外，在具體應(yīng)用的過程中，LM7805必須加上散熱片。圖中只畫出了 12V和 5V的電壓轉(zhuǎn)換，1V的電壓轉(zhuǎn)換與5V的相同。4.2.4中斷處理器的選擇中斷處理器采用或非門，因為當(dāng)中斷中的任意一個中斷源發(fā)出信號時，CPU都應(yīng)根據(jù)優(yōu)先級響應(yīng)中斷。o+5VVDaVDbzlNa3, 9KC2AK9A+w或非門邏労符號圖4.8中斷系統(tǒng)圖4.3傳感器和人機界面步進(jìn)電機設(shè)置為半閉環(huán)反饋電路，工作臺不能超過最大行程。因此，必須在X、Y軸的方向各加上兩個行程開關(guān)。這里行程開關(guān)作用有兩個

48、：（1）防止工作臺超過最大行程，使電機損壞（2）可以用與定位。所以這4個行程開關(guān)就充當(dāng)了傳感器。人機界面設(shè)計的準(zhǔn)則就是要有良好的人機交互能力，一般要求操作簡便，界面簡 潔明了。此系統(tǒng)中共有11個LED LED1燈亮表示X軸負(fù)方向禁止通行，LED2燈亮表示 X軸正方向禁止通行，LED3燈亮表示丫軸負(fù)方向禁止通行，LED4燈亮表示丫軸正方向 禁止通行，LED5燈亮表示手動使工作臺向X軸負(fù)方向通行，LED6燈亮表示手動使工作 臺向X軸正方向通行，LED7燈亮表示手動使工作臺向丫軸負(fù)方向通行，LED8燈亮表示 手動使工作臺向丫軸正方向通行，LED9亮表示系統(tǒng)通電運行，LED10亮表示切削液電 機開，L

49、ED11亮表示主軸多速電機開。界面上的9個按扭意義為：按扭1是通斷電開關(guān)，按扭2是向X軸負(fù)方向運行的 點動開關(guān)，按扭3是向X軸正方向運行的點動開關(guān)，按扭 4是向丫軸負(fù)方向運行的點 動開關(guān)，按扭5是向丫軸正方向運行的點動開關(guān)，按扭 6是復(fù)位開關(guān)，按扭7是執(zhí)行 繪制圓弧開關(guān)，按扭8是打開切削液電機，按鈕9是打開多速電機。河北工程大學(xué)課程設(shè)計說明書第 4 章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計圖 4.8 中斷系統(tǒng)圖4.3 傳感器和人機界面步進(jìn)電機設(shè)置為半閉環(huán)反饋電路，工作臺不能超過最大行程。因此，必須在X、Y軸的方向各加上兩個行程開關(guān)。這里行程開關(guān)作用有兩個： （ 1）防止工作臺超過最大 行程，使電機損壞（ 2）可以

50、用與定位。所以這 4 個行程開關(guān)就充當(dāng)了傳感器。人機界面設(shè)計的準(zhǔn)則就是要有良好的人機交互能力，一般要求操作簡便，界面簡潔明了。此系統(tǒng)中共有11個LED LED1燈亮表示X軸負(fù)方向禁止通行，LED2燈亮表示 X軸正方向禁止通行，LED3丁亮表示丫軸負(fù)方向禁止通行，LED4燈亮表示丫軸正方向 禁止通行，LED5燈亮表示手動使工作臺向X軸負(fù)方向通行，LED6燈亮表示手動使工作 臺向X軸正方向通行，LED7燈亮表示手動使工作臺向丫軸負(fù)方向通行，LED8燈亮表示 手動使工作臺向丫軸正方向通行，LED9亮表示系統(tǒng)通電運行，LED10亮表示切削液電 機開，LED11亮表示主軸多速電機開。界面上的9個按扭意義

51、為：按扭1是通斷電開關(guān)，按扭2是向X軸負(fù)方向運行的 點動開關(guān)，按扭3是向X軸正方向運行的點動開關(guān)，按扭 4是向丫軸負(fù)方向運行的點 動開關(guān)，按扭 5是向 丫軸正方向運行的點動開關(guān)，按扭 6是復(fù)位開關(guān)，按扭 7是執(zhí)行 繪制圓弧開關(guān)，按扭 8是打開切削液電機，按鈕 9是打開多速電機。16河北工程大學(xué)課程設(shè)計說明書第4章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計第5章控制系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1總體方案對于AT89S51的程序設(shè)計，由于所需實現(xiàn)的功能較簡單，采用匯編的形式。編 譯器采用Keil 7.02b。該編譯器是51系列單片機程序設(shè)計的常用工具，既可用匯編, 也支持C語言編譯。同時具有完善的調(diào)試功能。5.2主流程圖圖5.1主程序

52、流程圖程序如下：CTLEQU3FF8H;控制口地址PAEQU3FF9H；PA 口地址PBEQU3FFAH；PB 口地址PCEQU3FFBH；PC 口地址CMDEQU99H;控制字ORG0000HAJMPMAIN;主程序入口ORG0003HAJMPINT0IS;外部中斷0入口ORG 000BHAJMPTM0IS;定時器0中斷入口ORG0013HAJMPINT1IS;外部中斷1入口ORG001BHAJMPTM1IS;定時器1中斷入匚ORG0100HMAIN:ANL P1，00HSETB IT0;外中斷低電平觸發(fā)SETB IT1MOV A，CTLMOV DPTR，AMOVX DPTR, CMD ;將

53、控制字寫入控制端，A 口輸入，B 口輸出，C 口輸入MOVDPTR，PAMOVA, 00HMOVXDPTRAMOVDPTR，PBMOVA, 00HMOVXDPTRAMOVDPTR，PCMOVA, 00HMOVXDPTRASETBEX0;允許外中斷0SETBEX1;允許外中斷1SETBPX0SETBPX1;設(shè)置優(yōu)先級SETBEA;開總中斷LOOP：AJMP LOOP;等待中斷在等待中斷的過程中，如果有中斷到來，先檢查中斷0的狀態(tài)，是中斷0則進(jìn)入中斷0的中斷服務(wù)INT0IS，是中斷1則進(jìn)入中斷1的中斷服務(wù)INT1IS。中斷服務(wù)0是由4個行程開關(guān)觸發(fā)的，它觸發(fā)后通過單片機讀取PA口內(nèi)容，然后將結(jié)果反饋到PB口的LED上。中斷服務(wù)1有6個中斷源，這六個中斷源分別是手動 X正方向運行，手動X負(fù)方向運行，手動丫正方向運行，手動丫負(fù)方向運行，復(fù)位和繪制圓弧5.3 INTO中斷服務(wù)流程圖圖5.2 INTO中斷流程圖首先保護(hù)現(xiàn)場，將PA 口的內(nèi)容讀出到PB 口中以便LED顯示。首先看X方向的 PA1和PAO是否有中斷請求，若有，表示在 X方向上工作臺的行程按鈕已被觸動，為 保護(hù)工作臺，則需發(fā)出相應(yīng)的信號給電動機，即將P1.0或P1