數(shù)控銑床工作臺(tái)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)
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本文主要是設(shè)計(jì)一套以MCS—51單片機(jī)為主控制器的數(shù)控銑床工作臺(tái)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，首先對(duì)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(jī)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(shì)；著重分析了單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的控制原理，指出了設(shè)計(jì)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(jī)的功能以及在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用；設(shè)計(jì)開發(fā)了系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)的I/O接口電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；通過編寫匯編程序，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。開發(fā)的這套系統(tǒng)可以作為一套實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，對(duì)機(jī)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(jī) 銑床工作臺(tái) 步進(jìn)電機(jī) 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(shì) ……………………………… 1
1.3 單片機(jī)技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì) ………………………………………… 3
第2章 數(shù)控銑床工作臺(tái)總體方案設(shè)計(jì) …………………………………… 4
2.1總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ……………………………………………… 4
2.2 控制系統(tǒng)的選擇 …………………………………………………… 4
2.3 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的選擇 ……………………………………………… 5
2.4 伺服系統(tǒng)的選擇 …………………………………………………… 5
2.5 傳動(dòng)及導(dǎo)向元件選擇 ……………………………………………… 6
第3章 工作臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ……………………………………………… 7
3.1 工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)的確定及選擇 …………………………………………… 8
3.4 傳動(dòng)及導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì)、計(jì)算及選用 …………………………… 10
3.4.1傳動(dòng)元件的設(shè)計(jì)………………………………………………10
3.4.2導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì)………………………………………………10
3.5 計(jì)算機(jī)繪制工作臺(tái)結(jié)構(gòu)裝配圖…………………………………… 12
第4章 工作臺(tái)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) …………………………………… 13
4.1 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ………………………………… 13
4.2 確定系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)的整體方案……………………………… 13
4.3主CPU的選擇……………………………………………………… 15
4.4 8031單片機(jī)管腳功能及特點(diǎn)……………………………………… 16
4.5 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)…………………………………………… 20
4.5.1 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展…………………………………………… 20
4.5.2 地址鎖存器74LS373………………………………………21
4.5.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 ……………………………………… 22
4.5.4 譯碼電路 ………………………………………………… 22
4.6 I/O擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)……………………………………………… 23
4.6.1 8155擴(kuò)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(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)………………………………………… 27
4.7.1 功率放大電路…………………………………………… 27
4.7.2 隔離電路………………………………………………… 28
4.7.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路……………………………………… 29
4.8其它輔助電路設(shè)計(jì)……………………………………………… 30
4.8.1 8031時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)……………………………………… 30
4.8.2 復(fù)位電路………………………………………………… 30
第5章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………32
5.1控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容及方法…………………………………32
5.1.1 程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容…………………………………………… 32
5.1.2 程序設(shè)計(jì)的方法及要求…………………………………… 32
5.2環(huán)形分配器軟件設(shè)計(jì)………………………………………………33
5.2.1步進(jìn)電機(jī)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(diǎn)比較法直線插補(bǔ)程序設(shè)計(jì)………………………………… 38
5.3.1 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)（第一象限）………………………38
5.3.2 編制第一象限直線插補(bǔ)主程序……………………………39
5.3.3 逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)程序設(shè)計(jì)……………………………41 結(jié)論及展望……………………………………………………… 46
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………… 47
致謝……………………………………………………………………… 49
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