机械5

摘要 本文主要是设计一套以MCS—51单片机为主控制器的数控铣床工作台仿真实验系统，首先对数控技术的发展作了分析和总结，探讨了数控机床的开放化、智能化、高精度、高速度和网络化的发展趋势；着重分析了单片机数控系统的控制原理，指出了设计数控系统的一般方法和步骤，并阐述了MCS—51系列单片机的功能以及在机床数控系统中所发挥的作用；设计开发了系统机械结构以及控制系统的I/O接口电路、步进电机驱动电路；通过编写汇编程序，从而实现系统设计要求。开发的这套系统可以作为一套实验室设备，对机床数控化改造、数控技术的教学和研究有深远意义。 关键字：单片机铣床工作台步进电机接口电路汇编程序 目录 第1章绪论………………………………………………………………… 1 1.1引言………………………………………………………………… 1 1.2国内外数控技术的现状及发展趋势……………………………… 1 1.3单片机技术及其发展趋势………………………………………… 3 第2章数控铣床工作台总体方案设计…………………………………… 4 2.1总体方案设计的内容……………………………………………… 4 2.2控制系统的选择…………………………………………………… 4 2.3系统运动方式的选择……………………………………………… 5 2.4伺服系统的选择…………………………………………………… 5 2.5传动及导向元件选择……………………………………………… 6 第3章工作台机械结构设计……………………………………………… 7 3.1工作台结构设计的内容和任务…………………………………… 7 3.2确定系统的脉冲当量……………………………………………… 8 3.3伺服电机的确定及选择…………………………………………… 8 3.4传动及导向元件的设计、计算及选用…………………………… 10 3.4.1传动元件的设计………………………………………………10 3.4.2导向元件的设计………………………………………………10 3.5计算机绘制工作台结构装配图…………………………………… 12 第4章工作台控制系统硬件电路设计…………………………………… 13 4.1控制系统硬件电路设计的内容………………………………… 13 4.2确定系统硬件电路设计的整体方案……………………………… 13 4.3主CPU的选择……………………………………………………… 15 4.4 8031单片机管脚功能及特点……………………………………… 16 4.5存储器扩展电路的设计…………………………………………… 20 4.5.1程序存储器扩展…………………………………………… 20 4.5.2地址锁存器74LS373………………………………………21 4.5.3数据存储器的扩展……………………………………… 22 4.5.4译码电路………………………………………………… 22 4.6 I/O扩展电路的设计……………………………………………… 23 4.6.1 8155扩展芯片…………………………………………… 23 4.6.2键盘及其接口电路……………………………………… 24 4.6.3显示器及其接口电路…………………………………… 25 4.7步进电机驱动电路设计………………………………………… 27 4.7.1功率放大电路…………………………………………… 27 4.7.2隔离电路………………………………………………… 28 4.7.3步进电机驱动电路……………………………………… 29 4.8其它辅助电路设计……………………………………………… 30 4.8.1 8031时钟电路设计……………………………………… 30 4.8.2复位电路………………………………………………… 30 第5章控制系统软件设计…………………………………………………32 5.1控制系统软件设计的内容及方法…………………………………32 5.1.1程序设计的内容…………………………………………… 32 5.1.2程序设计的方法及要求…………………………………… 32 5.2环形分配器软件设计………………………………………………33 5.2.1步进电机转速控制………………………………………… 33 5.2.2编制环形分配器程序及框图………………………………35 5.3逐点比较法直线插补程序设计………………………………… 38 5.3.1逐点比较法直线插补（第一象限）………………………38 5.3.2编制第一象限直线插补主程序……………………………39 5.3.3逐点比较法圆弧插补程序设计……………………………41结论及展望……………………………………………………… 46 参考文献………………………………………………………………… 47 致谢……………………………………………………………………… 49