數(shù)控銑床工作臺仿真實驗系統(tǒng)的開發(fā)
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- 摘要
本文主要是設(shè)計一套以MCS—51單片機為主控制器的數(shù)控銑床工作臺仿真實驗系統(tǒng)，首先對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展作了分析和總結(jié)，探討了數(shù)控機床的開放化、智能化、高精度、高速度和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢；著重分析了單片機數(shù)控系統(tǒng)的控制原理，指出了設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的一般方法和步驟，并闡述了MCS—51系列單片機的功能以及在機床數(shù)控系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用；設(shè)計開發(fā)了系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)的I/O接口電路、步進電機驅(qū)動電路；通過編寫匯編程序，從而實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計要求。開發(fā)的這套系統(tǒng)可以作為一套實驗室設(shè)備，對機床數(shù)控化改造、數(shù)控技術(shù)的教學(xué)和研究有深遠(yuǎn)意義。
關(guān)鍵字： 單片機 銑床工作臺 步進電機 接口電路 匯編程序
目 錄
第1章 緒論 ………………………………………………………………… 1
1.1 引言 ………………………………………………………………… 1
1.2 國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ……………………………… 1
1.3 單片機技術(shù)及其發(fā)展趨勢 ………………………………………… 3
第2章 數(shù)控銑床工作臺總體方案設(shè)計 …………………………………… 4
2.1總體方案設(shè)計的內(nèi)容 ……………………………………………… 4
2.2 控制系統(tǒng)的選擇 …………………………………………………… 4
2.3 系統(tǒng)運動方式的選擇 ……………………………………………… 5
2.4 伺服系統(tǒng)的選擇 …………………………………………………… 5
2.5 傳動及導(dǎo)向元件選擇 ……………………………………………… 6
第3章 工作臺機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………… 7
3.1 工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容和任務(wù) …………………………………… 7
3.2 確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 ……………………………………………… 8
3.3 伺服電機的確定及選擇 …………………………………………… 8
3.4 傳動及導(dǎo)向元件的設(shè)計、計算及選用 …………………………… 10
3.4.1傳動元件的設(shè)計………………………………………………10
3.4.2導(dǎo)向元件的設(shè)計………………………………………………10
3.5 計算機繪制工作臺結(jié)構(gòu)裝配圖…………………………………… 12
第4章 工作臺控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 …………………………………… 13
4.1 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計的內(nèi)容 ………………………………… 13
4.2 確定系統(tǒng)硬件電路設(shè)計的整體方案……………………………… 13
4.3主CPU的選擇……………………………………………………… 15
4.4 8031單片機管腳功能及特點……………………………………… 16
4.5 存儲器擴展電路的設(shè)計…………………………………………… 20
4.5.1 程序存儲器擴展…………………………………………… 20
4.5.2 地址鎖存器74LS373………………………………………21
4.5.3 數(shù)據(jù)存儲器的擴展 ……………………………………… 22
4.5.4 譯碼電路 ………………………………………………… 22
4.6 I/O擴展電路的設(shè)計……………………………………………… 23
4.6.1 8155擴展芯片…………………………………………… 23
4.6.2 鍵盤及其接口電路……………………………………… 24
4.6.3 顯示器及其接口電路…………………………………… 25
4.7步進電機驅(qū)動電路設(shè)計………………………………………… 27
4.7.1 功率放大電路…………………………………………… 27
4.7.2 隔離電路………………………………………………… 28
4.7.3 步進電機驅(qū)動電路……………………………………… 29
4.8其它輔助電路設(shè)計……………………………………………… 30
4.8.1 8031時鐘電路設(shè)計……………………………………… 30
4.8.2 復(fù)位電路………………………………………………… 30
第5章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計…………………………………………………32
5.1控制系統(tǒng)軟件設(shè)計的內(nèi)容及方法…………………………………32
5.1.1 程序設(shè)計的內(nèi)容…………………………………………… 32
5.1.2 程序設(shè)計的方法及要求…………………………………… 32
5.2環(huán)形分配器軟件設(shè)計………………………………………………33
5.2.1步進電機轉(zhuǎn)速控制………………………………………… 33
5.2.2 編制環(huán)形分配器程序及框圖………………………………35
5.3逐點比較法直線插補程序設(shè)計………………………………… 38
5.3.1 逐點比較法直線插補（第一象限）………………………38
5.3.2 編制第一象限直線插補主程序……………………………39
5.3.3 逐點比較法圓弧插補程序設(shè)計……………………………41 結(jié)論及展望……………………………………………………… 46
參考文獻………………………………………………………………… 47
致謝……………………………………………………………………… 49
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