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JX14-96
【JX14-96】小型数控工作台设计
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【JX14-96】小型数控工作台设计,JX14-96,【JX14-96】小型数控工作台设计
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毕业设计（论文）学生开题报告课题名称小型数控工作台设计课题来源课题类型指导教师学生姓名学 号专业班级一本课题的研究现状、研究目的及意义1.研究现状：国际机床市场的消费主流是数控机床。1998年世界机床进口额中大部分是数控机床，美国进口机床的数控率达70%，我国为60%。目前世界数控机床消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控机床、数控铣床为主转数向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主。世界X-Y数控工作台发展动向纳为下述几点：工序复合化、精密化的高速化、低价格化。总而言之，目前，X-Y数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化以成为数控机床发展的趋势和方向。中国作为一个制作大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的优势，而在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。中国中国作为一个制作大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的优势，而在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。中国的数控产业不能安于现状，应该抓住机会不断发展，努力缩短与发达国家之间的差距。的数控产业不能安于现状，应该抓住机会不断发展，努力缩短与发达国家之间的差距。力争早日实现X-Y数控机床产品从低端到高端、从初级产品到高精尖端产品制作的变化。2.研究目的及意义：数控机床是用数控指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它广泛应用于机械制造和自动化领域，数控机床的应用不但给传统的制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控机床的不断发展和应用领域的扩大，所以X-Y数控工作台设计对国计民生的一些重要行业（IT汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用。目前国内中小企业多采用经济型X-Y数控机床系统，其加工速度慢、编程复杂、人机界面不友好，因此生产效率低、工人劳动强度大。因此研制和开发一套X-Y数控冲床数控系统，用于装配新冲床或对经济型数控冲床进行改造，能够有效的改善人机界面、提高加工速度、方便操作人员编写用户加工程序，对提高企业生产效率、改善工人的工作环境有很大的实际意义，工作台是机床上必不可少的部件，工作台的自动化能大大减轻劳动强度，提高劳动生产率。随着经济的发展，机械行业的许多普通机床和闲置设备，经过数控改造以后，不但可以提高加工精度和生产率，而且能有效的适应多种品种，小批量的市场需求，使之更有效的发挥经济效益和设计效益。3.传动形式分析：目前主流的直线传动形式有丝杠螺母及齿轮齿条传动。齿轮齿条传动将旋转运动转变为直线运动，但是，这样的机构可以反向驱动，也就是齿条做直线运动来带动齿轮旋转，适合大距离的传递，如机床导轨底下带动托板箱移动的就是齿轮齿条传动。齿轮齿条传动具有承载力大、传动效率较高等特点，传动精度较高，可达0.1mm，可无限长度对接延续，传动速度可以很高，2m/s，丝杆传动也可以将旋转运动转变为往复的直线运动，直线运动的速度由丝杆的导程、以及丝杆转速决定，适合做精密的传动，如机床工作台的移动。普通梯形丝杠可以自锁，这是最大优点，但是传动效率低下，比齿轮齿条形式低许多，所以不适合高速往返传动。缺点是时间久了传动间隙大，回程精度差，用在垂直传动较合适。在长距离重负载直线运动上，丝杆有可能强度不够，就会导致机器出现震动、抖动等情况，严重的，会导致丝杆弯曲、变形、甚至断裂等等；而齿条就不会有这样的情况，齿条可以长距离无限接长并且高速运转而不影响齿条精度（当然这个跟装配、床身本身精度都有关系），丝杆就做不到这一点，但在短距离直线运动中，丝杆的精度明显要比齿条高得多。另外就是，齿条齿轮传动对于丝杠螺母结构设计来讲要相对简单一些。通过以上分析不难发现，两种传动方式各有优缺点，针对本课题的设计要求，决定采用齿轮齿条形式作为本次设计的传动类型。课题类型：（1）A工程实践型；B理论研究型；C科研装置研制型；D计算机软件型；E综合应用型（2）X真实课题；Y模拟课题；（1）、（2）均要填，如AY、BX等。二本课题的研究内容主要设计参数： X-轴行程350mm、最小移动单位5微米、工作速度800mm/min。Y-轴行程300mm、最小移动单位5微米、工作速度800mm/min。传动系统（齿轮齿条）结构部分设计1.齿轮齿条材料选择：齿条材料的种类很多，在选择过程中应考虑的因素也很多，主要以以下几点作为参考原则：a. 齿轮齿条的材料必须满足工作条件的要求。b. 应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成形方法及热处理和制造工艺。c. 正火碳钢，不论毛坯制作方法如何，只能用于制作载荷平稳或轻度冲击工作下的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调制碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。d. 金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为3050HBS或者更多。钢材的韧性好，耐冲击，还可通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面硬度，故适用于来制造齿轮。由于该齿轮承受载荷比较大，应采用硬齿面（硬度350HBS），故选取合金钢，以满足强度要求，进行设计计算。2.各系数的确定：计算齿轮强度用的载荷系数K，包括使用系数、动载系数、齿间载荷分配系数及齿向载荷分配系数，即1）使用系数是考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加载荷影响的系数。该齿轮传动的载荷状态为轻微冲击，工作机器为机床工作台，所以使用系数取1.35。2）动载系数齿轮传动不可避免地会有制造及装配误差，轮齿受载后还要产生弹性变形，对于直齿轮传动，轮齿在啮合过程中，不论是有双对齿啮合过渡到单对齿啮合，或是有单对吃啮合过渡到双对齿啮合的期间，由于啮合齿对的刚度变化，也要引起动载荷。为了计及动载荷的影响，引入了动载系数，由于速度v很小，取1.0。3）齿间载荷分配系数一对相互啮合的斜齿（或直齿）圆柱齿轮，有两对（或多对）齿同时工作时，则载荷应分配在这两对（或多对）齿上。对于直齿轮及修形齿轮，取。4）齿轮载荷分布系数当轴承相对于齿轮做不对称配置时，受灾前，轴无弯曲变形，齿轮啮合正常，两个节圆柱恰好相切；受载后，轴产生弯曲变形，轴上的齿轮也就随之偏斜，这就使作用在齿面上的载荷沿接触线分布不均匀。计算齿轮强度时，为了计及齿面上载荷沿接触线分布不均匀的现象，通常以系数来表征齿面上载荷分布不均匀的程度对齿轮强度的影响。根据机械设计表10-4取。综上所述，最终确定齿轮系数=1.35111.37=1.83.齿轮传动的设计计算：我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角为=20。为使齿轮免于根切，对于=20的标准直齿轮，应取z17，这里取z=20。由于齿轮做悬臂布置，取=0.6。齿轮的设计计算公式：开式齿轮磨损系数，（机械设计手册（3卷）14-134）转矩 ，则将1式、2式及各参数代入计算公式得：解得：；取m=1 齿面接触疲劳强度计算公式：由于本传动为齿轮齿条传动，传动比近似无穷大，所以，为弹性影响系数，单位，其数值查机械设计表，取=189.8。计算，试求齿轮分度圆直径：=通过模数计算得：m=1，z=20 所以分度圆直径d=120=20mm所以取两者偏大值d=20mm计算齿宽 =0.620=12mm齿高 h=2.25m=2.251=2.25mm最终确定齿轮数据：模数m=1，齿数z=20，分度圆直径d=20mm，齿高h=2.25mm，齿宽b=12mm 根据X/Y轴行程分别为350mm/300mm，由齿条齿数可暂定X/Y轴得齿条齿数为120/100。三本课题研究的实施方案、进度安排1. 实施方案1) 导轨副的选用要设计数控车床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度不是很高，因此选用直线滑动导轨副，它具有结构简单，制造、检验和维修方便，导轨面较宽，承载能力大，刚度高。2) 齿轮齿条副的选用伺服电动机的旋转运动需要通过齿轮齿条副转换成直线运动，需要满足0.005mm冲当量和mm的定位精度，承载力大，传动精度较高，可无限长度对接延续，传动速度可以很高，2m/s，短距离传动速度可以很高，噪音低。3) 步进电动机的选用与计算本设计选用混合式步进电动机。以降低成本，提高性价比。考虑到步进电动机的驱动电源受电网电压影响较大，当输入电压降低时，其输出转矩会下降，可能造成丢步，甚至堵转。因此，根据来选择步进电动机的最大静转矩时，需要考虑安全系数。取K=2，则步进电动机的最大静转矩应满足： 初选步进电动机的型号为110BYG350-AF，查得该型号电动机的最大静转矩。4) 检测装置的选用选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏高，为了确保电动机在运动过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，拟在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角相匹配。考虑到X、Y两个方向的加工范围相差不大，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标的导轨副、齿轮齿条副、伺服电动机以及检测装置拟采用相同的型号与规格。2. 进度安排第01-04周 毕业设计，完成设计任何，查阅相关资料；第05-06周 设计计算、开题报告；第07-12周 机械设计；第13-14周 外文资料翻译，文档修改、定稿与打印，准备答辩。开题报告(2) 已查阅的主要参考文献1 郑学坚,周斌.微型计算机原理及应用.清华大学出版社,20032 李广弟,朱月秀，王秀山.单片机基础.北京航空航天大学出版社,20013 房小翠.单片微型计算机与机电接口技术.国防工业出版社,20024 王小明. 电动机的单片机控制. 北京航空航天大学出版社,20025 李建勇.机电一体化技术.科学出版社.20046 王爱玲，白恩远，赵学良.现代数控机床.国防工业出版社,20017 徐灏.机械设计手册（3）.机械工业出版社,20038 张建民.机电一体化系统设计.北京理工出版社,20049 徐灏等.机械设计手册M.北京:机械工业出版社,200010 濮良贵 ,记名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社,200311 吴振彪.机电综合设计指导M.湛江:湛江海洋大学,199912.杨入清.现代机械设计系统与结构M.上海:上海科学技术文献出版社,200013.张立勋,孟庆鑫,张今瑜.机电一体化系统设计M.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2000 13.中国分类号:TG202 文献标识码：A 文章编号：1003-0794（2010）01-0158-03,2010指导教师意见指导教师签名： 年 月 日开题报告(3)第 1 页 共 37 页 毕业设计说明书 小型数控 X-Y 工作台设计 学生姓名：三号楷体 学号： 三号楷体 学 院： 三号楷体 专 业： 三号楷体 指导教师： 只写名字，三号楷体 年 月 第 2 页 共 37 页 小型数控 X-Y 工作台设计 摘 要 X-Y 数控工作台机电系统设计 是一个开环控制系统,其结构简单。实现方便而且能够 保证一定的精度。降低成本,是微机控制技术的最简单的应用。它充分的利用了危机的软 件硬件功能以实现对机床的控制；使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高。 X-Y 数控工作台机电系统设计采用步进电机作为驱动装置。步进电机是一个将脉冲信号 转移成角位移的机电式数模转换器装置。其工作原理是：每给一个脉冲便在定子电路中 产生一定的空间旋转磁场；由于步进电机通的是三相交流电所以输入的脉冲数目及时间 间隔不同，转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。由于旋转磁场对放入其中的 通电导体既转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应 的转动，所以转子才可以实现转子带动齿轮齿条作相应的运动。 本题目设计得到了老师的帮助和支持，最后由*老师审定，在此表示感谢。本题 目由*完成，因本人水平有限，错误和不足之处在所难免，处理问题也有不妥之处， 敬请相关老师批评指正。 关键词：X-Y 数控工作台 齿轮齿条 步进电机 第 3 页 共 37 页 Abstract XY CNC table electromechanical systems design is an open-loop control system, its simple structure. Achieve convenient and can guarantee a certain accuracy. Reduce costs, is the simplest application of computer control technology. It takes full advantage of the software and hardware features of the crisis in order to achieve the machines control; make the machining expand the scope, accuracy, and reliability is further improved. XY CNC table electromechanical systems design uses a stepper motor drives. The stepper motor is a transfer pulse signal into angular displacement DAC electromechanical devices. Its working principle is: each pulse will be generated for a certain amount of space rotating magnetic field in the stator circuit; due to the stepper motor through a different number of pulses and the time interval of three-phase AC input so, the length of the rotor rotation speed and rotation time is different. Because of the role of force when placed with them both energized conductor cutting magnetic rotor rotating magnetic field lines from the realization of the rotating magnetic field forces the rotor rotation corresponding rotation of the rotor, the rotor can be achieved only rack and pinion driven by a corresponding movement. This subject has been designed to help teachers and support teachers final approval by the Dong Yuhong, to express gratitude. The completion of this subject by the * because I am limited, errors and deficiencies in the inevitable, deal with the problem also something wrong, please correct me related to teacher criticism. Keywords: XY table；CNC stepper motor；Rack and pinion 第 4 页 共 37 页 目录 摘 要 2 第一章.绪论 .6 1.1 引言6 1.2 国内外数控技术发展与概述6 1.3 单片机技术发展与概述7 1.4 设计任务8 第二章.总体方案确定 .9 2.1 总体方案设计内容9 2.2 控制系统的选择9 2.3 伺服系统的选择9 2.4 机械传动形式的选择10 2.4.1导轨副的选用.11 2.4.2齿轮齿条副的选用.11 2.4.3电动机的选用.11 第三章.机械传动部件的计算与选型 .12 3.1 导轨上移动部件的重量估算12 3.2 铣削力的计算12 3.3 直线滑动导轨副的计算与选型12 3.3.1 滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取.12 max F 3.3.2 距离额定寿命L的计算13 3.4 齿轮齿条副的计算与选型13 3.4.1 最大工作载荷的计算13 m F 3.4.2 齿轮齿条结构设计计算14 3.5 步进电机减速箱的选用16 3.6 伺服电机的计算与选型16 3.6.1 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩17 eq T 3.6.2 步进电动机最大静转矩的选定19 3.6.3 步进电动机的性能校核19 第四章控制系统硬件设计 21 4.1 控制系统设计的内容21 4.2 硬件电路整体方案21 4.3 MCS-51 系列单片机22 4.4 8031 单片机的引脚及功能 .23 4.5 存储器扩展电路设计25 4.6 I/O 口扩展电路设计28 4.7 步进电机驱动电路30 第 5 页 共 37 页 4.8 其他辅助电路设计32 结束语 34 致谢 35 参考文献 36 第 6 页 共 37 页 第一章第一章.绪论绪论 1.1 引言引言 现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域 的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向 机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、 生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为 特征的发展阶段。 当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用， 对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以 下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息 处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感 技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新 一代的 CNC 系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微 型化方向发展。 X-Y 数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵横向进刀机 构、数控铣床和数控钻床的 X-Y 工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设 备等。 模块化的 X-Y 数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副（或齿轮 齿条副），以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠 或齿轮，传动件带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在 X、Y 方向的直线移动。 导轨副、滚珠丝杠螺母副（或齿轮齿条副）和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生 产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控 制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。 1.2 国内外数控技术发展与概述国内外数控技术发展与概述 数控技术，简称 NC( Numerical Control)，是指用数字信号对一台或一台以上机械设 备及加工过程进行控制的一门自动化技术。它集传统机械制造技术、计算机技术、成组 技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、 光电技术于一体，是现代先进制造技术的基础和核心数控技术的问世已 40 多年的历史， 第 7 页 共 37 页 它经历了数控(NC)阶段和计算机数控(CNC)阶段向着集成化、智能化和网络化的方向发展。 那些利用传统方式不可能加工出来的复杂、精密零件在现代化的数控机床上可以很便捷 地制造出来，这极大的带动了世界范围内高新技术产业的发展。 从目前世界上数控技术及其装备的发展趋势来看，其主要发展方向有以下几个方面： （1）高速、高精加工技术 效率和质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高 产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争力。 (2) 多轴联动和复合加工机床快速发展 采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工，不仅光洁度高，而且效率也大度提高。当前 电主轴的出现，使得实现 5 轴联动加工的复合主轴结构大为简化，制造难度和成本降低， 促进了其快速发展。 （3）智能化、开放式、网络化成为数控系统发展主要趋势 数控机床智能化主要体现在提高加工效率和加工质量；开放式主要指面向机床厂家 和最终用户，通过改变数控功能，形成系列化，并可方便的将用户的特殊应用集成到控 制系统中，快速实现不同品种，不同档次的开放式数控系统；网络化数控装备是近两年 数控系统的一大亮点，它极大的满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求， 也是实现网络化制造模式的技术基础。 世界各国经济的竞争、主要体现为制造技术的竞争。而数控技术是现代化加工设备 的基础，又是精密、高效、高可靠性加工技术的支撑，发展先进制造技术，必须发展数 控技术。50 年代， 数控机床研制成功是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制 造领域中的一次革命。而现在一个国家数控机床的拥有量是衡量其工业水平的重要标志。 就企业来说，面对日益激烈的国际竞争，在市场中占有一席之地，就必须采用先进的数 控化设备，以提高技术水平。对于一个企业而言，提高数控化率有两个途径： 投入巨资购买新的数控机床； 对现有的普通化机床进行数控化改造。对拥有 300 多万台普通机床的我国来说， 普通机床的数控化改造无疑是一条简单可行的途径。因此，对普通机床的数控化改造也 成了人们近年来研究的课题。 1.3 单片机技术发展与概述单片机技术发展与概述 单片机通常把 CPU、ROM、RAM、I/O 接口和定时器/计数器等集成在一个芯片上， 第 8 页 共 37 页 是微型计算机的一个很重要的分支，其性能价格比高，发展迅速。它是自动控制、仪表 仪器、通讯、家用电器等领域中应用最广、性能价格比最高的核心部件之一。由于 PC 机 使用的是高级语言，必须有编译程序才能与计算机通信，而单片机使用的是汇编语言， 它能直接与计算机通信，可以减少内存。因此，单片机在 PC 机日益发展的今天仍得到广 泛应用。 新型单片机采取宽系列、多品种，其字长有 8 位、16 位、32 位，还有一些专用的单 片机，迎合了现代众多产品的要求。目前新型通用单片机主要有 PIC 系列单片机、EM78 系列单片机、ATMEL 公司的 FLSH 单片机89 系列和 90 系列。 单片机在目前的发展形势下，表现出几大趋势：可靠性及应用水平越来越高； 所集成的部件越来越多；功耗越来越低；与模拟电路结合越来越多。 总而言之，目前，X-Y 数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智 能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化以成为数控机床发展的趋势和方 向。中国作为一个制作大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的优势，而在产 品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。中国中国作为一个制作大国， 主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的优势，而在产品的技术创新与自主开发方面 与国外同行的差距还很大。中国的数控产业不能安于现状，应该抓住机会不断发展，努 力缩短与发达国家之间的差距。的数控产业不能安于现状，应该抓住机会不断发展，努 力缩短与发达国家之间的差距。力争早日实现 X-Y 数控机床产品从低端到高端、从初级 产品到高精尖端产品制作的变化。 1.4 设计任务设计任务 题目：铣床的数控 X-Y 工作台设计 任务：设计一种供应式数控铣床使用的 X-Y 数控工作台，主要参数如下： 1. 最大背吃刀量；2 p amm 2. 加工材料为碳素钢或有色金属； 3. X、Y 方向的脉冲当量；0.005 xy mm 4. X、Y 方向的定位精度均为；0.01mm 5. 加工范围为 350300mm； 6. 工作速度为 800mm/min； 第 9 页 共 37 页 第二章第二章.总体方案确定总体方案确定 2.1 总体方案设计内容总体方案设计内容 一个完整的数控系统其总体方案的设计内容包括：系统运动方式确定，伺服系统选 择，执行机构传动方式的确定，控制计算机系统的选择等内容，并根据设计任务和设计 要求提出系统的总体方案，对设计方案进行分析、比较和论证，最终确定总体方案。 为了确定数控铣床工作台的总体方案，必须明确本次设计的设计任务和设计参数。 本次设计的内容是开发一套数控铣床工作台仿真实验系统，其中工作台工作范围 X=350mm，Y=300mm，最大移动速度为 0.8m/min，工作台结构材料可选用铝材。开发这 套仿真实验系统的主要目的是在我们强化机械结构设计的同时，进一步掌握数控机床控 制系统的设计思路，并且掌握数控系统硬件和软件的设计思想和设计方法，对数控机床 控制系统的研究和普通机床数控化改造提供了必要的参考依据，有一定的现实意义。 2.2 控制系统的选择控制系统的选择 控制系统是由微机部分、键盘及显示器、I/O 接口及光电隔离电路、步进电机功率放 大电路等组成，系统的加工程序和控制程序通过键盘操作实现；显示器采用数码管来显 示系统的各种状态，方便用户操作。 本次设计将采用 MCS51 系列单片机中的 8031 单片机作为主控制器。MCS51 单 片机的性能为： 集成度高、功能强、速度快，有很好的性能价格比； 支持的芯片种类多； 性能好，适合于各种不同的场合。 数控系统的运动方式分为点位控制系统、点位直线系统和连续控制系统。如果工件 相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式。对点位系统的要求是快速定 位，保证定位精度。如果工作台或刀具沿各坐标轴的运动有精确的运动关系，应选用连 续控制方式，连续控制系统应具有一个插补器进行各坐标轴进给脉冲的分配。这种控制 系统要求伺服元件有很强的跟随能力。 本课题开发的仿真实验系统，要求能模拟数控铣床工作台 X、Y 的两轴运动，采用 8031 单片机控制步进电机，各坐标轴的运动有精确的运动关系。因此，本次设计将采用 连续控制系统。 2.3 伺服系统的选择伺服系统的选择 第 10 页 共 37 页 数控机床伺服系统包括开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统。开环控制 系统没有检测反馈元件，不能纠正系统的传动误差，精度低；但其结构简单，调整维修 容易，应用在速度和精度要求不高的场合。开环伺服系统在负荷不太大时多采用步进电 机作为伺服电机。如下图 2.1 所示： 图 2.1 开环控制系统框图 闭环控制系统在机床移动部件上装有反馈元件来检测工作台的实际位移量，补偿系 统的传动误差，精度高；但该系统造价高，结构和调试复杂，多用在精度要求高的场合。 闭环系统多采用直流伺服电机或交流伺服电机作为驱动元件。如图 2.2 所示： 图 2.2 闭环控制系统框图 本次设计中考虑到实验仿真系统精度要求不高，采用步进电机开环伺服系统来直接 驱动 XY 工作台的运动。 2.4 机械传动形式的选择机械传动形式的选择 目前主流的直线传动形式有丝杠螺母及齿轮齿条传动。 齿轮齿条传动将旋转运动转变为直线运动，但是，这样的机构可以反向驱动，也 就是齿条做直线运动来带动齿轮旋转，适合大距离的传递，如机床导轨底下带动托板箱 移动的就是齿轮齿条传动。齿轮齿条传动具有承载力大、传动效率较高等特点，传动精 度较高，可达 0.1mm，可无限长度对接延续，传动速度可以很高，2m/s， 丝杆传动也可以将旋转运动转变为往复的直线运动，直线运动的速度由丝杆的导 程、以及丝杆转速决定，适合做精密的传动，如机床工作台的移动。普通梯形丝杠可以 自锁，这是最大优点，但是传动效率低下，比齿轮齿条形式低许多，所以不适合高速往 返传动。缺点是时间久了传动间隙大，回程精度差，用在垂直传动较合适。 在长距离重负载直线运动上，丝杆有可能强度不够，就会导致机器出现震动、抖动 等情况，严重的，会导致丝杆弯曲、变形、甚至断裂等等；而齿条就不会有这样的情况， 齿条可以长距离无限接长并且高速运转而不影响齿条精度（当然这个跟装配、床身本身 驱动器机床工作台步进电动机 第 11 页 共 37 页 精度都有关系） ，丝杆就做不到这一点，但在短距离直线运动中，丝杆的精度明显要比齿 条高得多。另外就是，齿条齿轮传动对于丝杠螺母结构设计来讲要相对简单一些。 通过以上分析不难发现，两种传动方式各有优缺点，针对本课题的设计要求，决定 采用齿轮齿条形式作为本次设计的传动类型。 2.4.1 导轨副的选用 要设计小型数控铣床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度不 是很高，因此选用直线滑动导轨副，它具有结构简单，制造、检验和维修方便，导轨面 较宽，承载能力大，刚度高。 2.4.2 齿轮齿条副的选用 伺服电动机的旋转运动需要通过齿轮齿条副转换成直线运动，需要满足脉0.005mm 冲当量和的定位精度，承载力大，传动精度较高，可无限长度对接延续，传动0.01mm 速度可以很高，2m/s，短距离传动速度可以很高，噪音低。 2.4.3 电动机的选用 任务书规定的脉冲当量尚未达到 0.001mm，定位精度也未达到微米级，故本设计不 必采用高档次的伺服电动机，因此可以选用混合式步进电动机。以降低成本，提高性价 比。 第 12 页 共 37 页 第三章第三章.机械传动部件的计算与选型机械传动部件的计算与选型 3.1 导轨上移动部件的重量估算导轨上移动部件的重量估算 按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工件、夹具、工作台、上层电动 机、齿轮齿条副、导轨座等，估计重量约为 800N。 3.2 铣削力的计算铣削力的计算 设零件的加工方式为立式铣削，采用硬质合金立铣刀，工件的材料为碳钢。则由表 3-7 查得立铣时的铣削力计算公式为： (3-11) 0.850.750.731.00.13 118 cezp Fafda nZ 今选择铣刀的直径为 d=12mm，齿数 Z=2，为了计算最大铣削力，在不对称铣削情况 下，取最大铣削宽度为，背吃刀量，每齿进给量，铣刀转12 e amm2 p amm0.1 z fmm 速。则由式（3-11）求的最大铣削力：300 / minnr 0.850.750.731.00.13 118 120.11223002460 c FNN 采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可由表查得，考虑逆铣时的情况， 可估算三个方向的铣削力分别为：，1.1506 fc FFN0.38175 ec FFN 。现考虑立铣，则工作台受到垂直方向的铣削力，受到0.25115 mc FFN175 ze FFN 水平方向的铣削力分别为和。今将水平方向较大的铣削力分配给工作台的纵向，则 f F fn F 纵向铣削力，径向铣削力为。506 xf FFN115 ym FFN 3.3 直线滑动导轨副的计算与选型直线滑动导轨副的计算与选型 机床系统的导向元件一般都采用导轨。导轨的作用是使运动部件沿一定轨迹运动 （导向） ，并承受运动部件及工作台的重量和切削力（承载） 。选择一个合适的导轨应满 足下列要求：精度高；寿命长；刚度及承载能力大；摩擦阻力小，运动平稳；结构简单。 便于加工、装配、调整、维修；成本低。 3.3.1 滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取 max F 工作载荷是影响直线滑动导轨副使用寿命的重要因素。本例中的 X-Y 工作台为水平 布置，采用双导轨、四滑块的支承形式。考虑最不利的情况，即垂直于台面的工作载荷 全部由一个滑块承担，则单滑块所受的最大垂直方向载荷为： 第 13 页 共 37 页 (3-12) max 4 G FF 其中，移动部件重量，外加载荷，代入式（3-12） ，得最大工800GN175 e FFN 作载荷。 max 3750.375FNKN 查表根据工作载荷，初选直线滑动导轨副的型号为 SHS-20C 型，其 max 0.375FKN 额定动载荷，额定静载荷。7.94 a CkN 0 9.5 a CkN 任务书规定加工范围为 350300mm，考虑工作行程应留有一定余量，查表选取导轨 的长度为 640mm。 3.3.2 距离额定寿命 L 的计算 上述所取的 SHS-20C 系列导轨副的滚道硬度为 60HRC，工作温度不超过C，每100 根导轨上配有两只滑块，精度为 4 级，工作速度较低，载荷不大。分别取硬度系数 ，温度系数，接触系数，精度系数，载荷系数，1.0 H f1.0 T f 0.81 c f 0.9 R f 1.5 w f 代入式（3-33） ，得距离寿命： 3 max ()505625 htcra w ffffC LKm fF 远大于一般工作台的额定期望值 50km，故距离额定寿命满足要求。 3.4 齿轮齿条副的计算与选型齿轮齿条副的计算与选型 齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递率可达到数 十万千瓦，圆周速度可达 200m/s。以渐开线齿轮传动较为常用。 齿轮传动主要有以下特点：1）.效率高 2）.结构紧凑 3）.工作可靠 4）.传动比稳定。 但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。 齿轮的失效形式有以下几种：1.齿轮折断。2.齿面磨损。3.齿面点蚀。4.齿面胶合。5. 塑性变形。除此之外，还可能出现过热、侵蚀、电蚀和由于不同原因产生的多种腐蚀与 裂纹等等。根据上述失效形式可知，所设计的齿轮传动在具体的工作情况下，必须有足 够的、相应的工作能力，以保证在整个工作寿命期间不致失效。因此，针对各种失效都 应确立相应的设计准则。通常只按保证齿根弯曲疲劳强度既保证齿面接触疲劳强度两准 则进行计算。 3.4.1 最大工作载荷的计算 m F 第 14 页 共 37 页 如前所述，在立铣时，工作台受到进给方向的载荷，受到横向载荷506 x FN ，受到垂直方向的载荷（与工作台面垂直）。115 y FN175 z FN 已知移动部件总重量，取颠覆力矩影响系数 K=1.1，滑动导轨上的摩擦系800GN 数=0.005。求得齿轮齿条副的最大工作载荷： 。1.1 5060.005115 175800562 mxzy FKFFFGN 3.4.2 齿轮齿条结构设计计算 1.齿轮齿条材料选择：齿条材料的种类很多，在选择过程中应考虑的因素也很多，主 要以以下几点作为参考原则： a. 齿轮齿条的材料必须满足工作条件的要求。 b. 应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成形方法及热处理和制造工艺。 c.正火碳钢，不论毛坯制作方法如何，只能用于制作载荷平稳或轻度冲击工 作下的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调制碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿 轮。 d. 金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为 3050HBS 或者更 多。 钢材的韧性好，耐冲击，还可通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面 硬度，故适用于来制造齿轮。由于该齿轮承受载荷比较大，应采用硬齿面（硬度 350HBS） ，故选取合金钢，以满足强度要求，进行设计计算。 2.各系数的确定： 计算齿轮强度用的载荷系数 K，包括使用系数、动载系数、齿间载荷分配系数 A K V K 及齿向载荷分配系数，即KK AV KK K K K 1）使用系数 A K 是考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加载荷影响的系数。该齿轮传动的载荷状态为 轻微冲击，工作机器为机床工作台，所以使用系数取 1.35。 A K 2）动载系数 V K 齿轮传动不可避免地会有制造及装配误差，轮齿受载后还要产生弹性变形，对于直 齿轮传动，轮齿在啮合过程中，不论是有双对齿啮合过渡到单对齿啮合，或是有单对吃 第 15 页 共 37 页 啮合过渡到双对齿啮合的期间，由于啮合齿对的刚度变化，也要引起动载荷。为了计及 动载荷的影响，引入了动载系数，由于速度 v 很小，取 1.0。 V K V K 3）齿间载荷分配系数K 一对相互啮合的斜齿（或直齿）圆柱齿轮，有两对（或多对）齿同时工作时，则载 荷应分配在这两对（或多对）齿上。对于直齿轮及修形齿轮，取。1 HF KK 4）齿轮载荷分布系数K 当轴承相对于齿轮做不对称配置时，受载前，轴无弯曲变形，齿轮啮合正常，两个 节圆柱恰好相切；受载后，轴产生弯曲变形，轴上的齿轮也就随之偏斜，这就使作用在 齿面上的载荷沿接触线分布不均匀。 计算齿轮强度时，为了计及齿面上载荷沿接触线分布不均匀的现象，通常以系数 来表征齿面上载荷分布不均匀的程度对齿轮强度的影响。K 根据机械设计表 10-4 取。1.37 H K 综上所述，最终确定齿轮系数=1.35 1 1 1.37=1.8 AV KK K K K 3.齿轮传动的设计计算： 我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角为 =20。为使齿轮免于根切，对于 =20的标准直齿轮，应取 z17，这里取 z=20。由于齿轮做悬臂布置，取=0.6。 d 齿轮的设计计算公式：3 2 2 mFaSa dF KKTY Y m z 开式齿轮磨损系数，（机械设计手册（3 卷）14-134） m K1.25 m K 将 1 式、2 式及各参数代入计算公式得： 3 m 3 2 2 1.8 1.25 5 102.8 1.55 0.6 20557.1 解得：；取 m=1 0.9m 齿面接触疲劳强度计算公式： 2 3 1 2.32 E dH ZKT u d u （） 由于本传动为齿轮齿条传动，传动比近似无穷大，所以，为弹性影响系数， 1 1 u u E Z 第 16 页 共 37 页 单位，其数值查机械设计表，取=189.8。 1 2 MPa E Z 1 2 MPa 计算，试求齿轮分度圆直径： = 2 3 1 2.32 E dH ZKT u d u （） 2 3 3 1.8 5 10189.8 2.3216.1 0.61274 mm 通过模数计算得：m=1，z=17 所以分度圆直径 d=1 17=17mm 计算齿宽 =0.6 17=10mm d bd 齿高 h=2.25m=2.25 1=2.25mm 最终确定齿轮数据： 模数 m=1，齿数 z=17，分度圆直径 d=17mm，齿高 h=2.25mm，齿宽 b=10mm。 根据齿轮齿条进给公式：，则小齿轮转速n mzv 800 15 / min 3.14 1 17 v nr mz 根据 X/Y 轴行程分别为 350mm/300mm，由齿条齿数可暂定 X/Y 轴得齿条齿 L Z m 数为 120/100。 3.5 步进电机减速箱的选用步进电机减速箱的选用 为了满足脉冲当量的的设计要求，增大步进电动机的输出转矩，同时也为了使齿轮 和工作台的转动惯量折算到电动机轴上尽可能的小，今在步进电动机的输出轴上安装一 套齿轮机减速，采用一级减速，步进电动机的输出轴与齿轮相连，进给齿轮与大齿轮相 连。 已知工作台的脉冲当量=0.005mm/脉冲，小齿轮转一圈所产生的进给距离 ，初选步进电动机的步距角=0.36。根据式（3-12） ，3.14 1 1753.38 h Pmzmm 算得减速比： =（0.36 53.38）/（360 0.005）10()/(360 ) h iP 本设计选用深圳维科特电机有限公司生产的 57PG1440-010 型行星减速步进电机。齿 数比为 1：10，转矩。6TN m 3.6 伺服电机的计算与选型伺服电机的计算与选型 数控系统对伺服电机的基本要求是： 89 调速范围宽，为适应不同的加工条件，要求伺服电机有很宽的调速范围和优异的 调速特性； 负载特性强，伺服电机在不同的负载情况下或切削条件发生变化时，应使进给速 第 17 页 共 37 页 度保持恒定，要求伺服电机具有优良的静态与动态负载特性； 动态响应快，为了保证轮廓切削形状精度与低的加工面表面粗糙度，要求伺服电 机具有良好的快速响应特性。 在本次设计中驱动电机的功率小，系统要求的精度不高，并且是在空载状态下模拟 数控铣床工作台 X、Y 的两轴运动。因此选用步进电机作为驱动电机。 合理地选用步进电机是相当重要的。首先，应考虑系统的精度和速度要求。前面一 节根据本次设计已经确定了脉冲当量，接着可以以此为依据来选择步进电机的步距角和 传动机构的传动比。 3.6.1 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩 eq T 分快速空载和承受最大负载两种情况进行计算。 1) 快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩由式（3-8）可知，包括三部 1eq T 1eq T 分；一部分是快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩；一部分是移动 maxa T 部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩；还有一部分是齿轮齿条预紧后折算到电 f T 动机转轴上的附加摩擦转矩。因为齿轮齿条副传动效率较高，根据式（3-12）可知， 0 T 相对于和很小，可以忽略不计。则有： 0 T maxa T f T =+ （3-13） 1eq T maxa T f T 根据式（3-9） ，考虑传动链的总效率，计算空载起动时折算到电动机转轴上最大加 速转矩： = (3-14) maxa T 2 1 60 eqm a J n t 其中： =400r/min (3-15) max 360 m v n 式中空载最快移动速度，暂定为 2000mm/min； max V 步进电动机步距角，预选电动机为 0.36 ； 脉冲当量，本例=0.005mm/脉冲。 设步进电机由静止加速至所需时间，传动链总效率。则由式（3- m n0.4 a ts0.7 14）求得： 第 18 页 共 37 页 max 0.26 a TN m 由式（3-10）知，移动部件运动时，折算到电动机转轴上的摩擦转矩为： = (3-16) f T ()0.005 (0800) 0.05338 0.005 220.7 10 zh FG P N m i 式中导轨的摩擦因素，滑动导轨取 0.005 垂直方向的铣削力，空载时取 0 z F 传动链效率，取 0.7 最后由式（3-13）求得快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩： =+=0.265N m (3-17) 1eq T maxa T f T 2) 最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩 2eq T 由式（3-13）可知，包括三部分：一部分是折算到电动机转轴上的最大工作负载 2eq T 转矩；一部分是移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩；还有一部分是滚 t T f T 珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩，相对于和很小，可以忽略 0 T 0 T f T t T 不计。则有： =+ （3-18） 2eq T t T f T 其中折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩由公式（3-14）计算。有： t T 460 0.05338 0.56 220.7 10 fh t F P TN m i 再由式（3-10）计算垂直方向承受最大工作负载情况下，移动部件运动(175) z FN 时折算到电动机转轴上的摩擦转矩： ()0.005 (175800) 0.05338 0.006 220.7 10 zh f FG P TN m i 最后由式（3-18） ，求得最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩： =+=0.566N.m （3-19） 2eq T t T f T 最后求得在步进电动机转轴上的最大等效负载转矩为： 第 19 页 共 37 页 12 max,0.566 eaeqeq TTTN m 3.6.2 步进电动机最大静转矩的选定 考虑到步进电动机的驱动电源受电网电压影响较大，当输入电压降低时，其输出转 矩会下降，可能造成丢步，甚至堵转。因此，根据来选择步进电动机的最大静转矩时， eq T 需要考虑安全系数。取 K=4，则步进电动机的最大静转矩应满足： （3-20） max 44 0.5662.3 iea TTN m 初选 57PG1440-010 型行星减速步进电机，查得该型号电动机的最大静转矩 =6N m。可见，满足要求。 maxj T 3.6.3 步进电动机的性能校核 1)最快工进速度时电动机的输出转矩校核 任务书给定工作台最快工进速度 =800mm/min，脉冲当量 0.005mm/脉冲，由前面齿轮齿条计算中已求出小齿轮转速 max f V 。从 57PG1440-010 电动机的运行转矩转速特性曲线图可以看出在此频率15 / minnr 下，电动机的输出转矩6N m，远远大于最大工作负载转矩=0.566N m，满足要 max f T 2eq T 求。 57PG1440-010电动机的特性曲线 2）最快空载移动时电动机输出转矩校核 当给定工作台最快空载移动速度 =2000mm/min，求出其对应转速。在此转速下， max v max max 2000 1537.5 / min 800 v nnr v 电动机的输出转矩，大于快速空载起动时的负载转矩，满足 max 6TN m 1 0.265 eq TN m 要求。 第 20 页 共 37 页 3）起动频率的计算 已知电动机转轴上的总转动惯量，电动机转 2 5.087 eq Jkg cm 子的转动惯量，电动机转轴不带任何负载时的空载起动频率。 2 4 m Jkg cm1800 qz fH 由式（3-17）可知步进电动机克服惯性负载的起动频率为： 1194.24 1/ q Lz eqm f fH JJ 说明：要想保证步进电动机起动时不失步，任何时候的起动频率都必须小于 。实际上，在采用软件升降频时，起动频率选得更低，通常只有 100。1194.24 z H z H 综上所述，本次设计中工作台的进给传动系统选用 57PG1440-010 行星减速步进电动 机，完全满足设计要求。 第 21 页 共 37 页 第四章第四章控制系统硬件设计控制系统硬件设计 4.1 控制系统设计的内容控制系统设计的内容 控制系统的设计内容包括以下几个方面： 确定硬件电路整体方案及主电路设计，如主 CPU 的选择； 存储器扩展电路设计，如数据存储器的扩展和程序存储器的扩展； 步进电机驱动电路设计，如隔离电路，功率放大电路以及步进驱动电路； 其他辅助电路设计，如时钟电路、复位电路。 4.2 硬件电路整体方案硬件电路整体方案 数控铣床工作台仿真实验系统的硬件电路概括起来由以下几部分组成： 主控制器 即中央处理单元 CPU； 总线 包括数据总线 DB、地址总线 AB 和控制总线 CB； 存储器 包括只读可编程存储器和随机读写数据存储器； 接口 即 I/O 输入输出接口。其中 CPU 是控制系统的核心，其作用是发布命令以 协调各部分电路的正常工作；存储器用于存放系统软件（即程序）以及运行过程中的各 类数据；I/O 接口是系统与外界进行信息交换的桥梁；三线则是 CPU 与存储器、接口以 及其它各种转换电路联系的纽带，是 CPU 与各部分电路进行信息交换和通讯的必由之路。 除此之外，还要根据数控系统的要求装配一些外围设备和一些信号变换电路。如图 4.1 所 示： 图 4.1 控制系统硬件总体框图 其中，CPU、存储器及 I/O 接口是任何一个数控系统必不可少的环节，其余部分并非 所有数控系统都具备。通常，CPU 通过 I/O 接口可连接的人机交换外设有键盘、打印机、 CPU RAM ROM I/O 接口 信息 变换 控 制 对 象 外设 键盘、显示器等 第 22 页 共 37 页 磁带记录仪、显示器等通讯接口；信号变换电路是实现微机与控制对象之间的信号匹配 与转换的中间电路，这两部分可根据控制对象的要求选取。 根据此次设计的要求，控制系统硬件主电路由 CPU、存储器、I/O 接口、外设、信号 变换电路组成。同时根据需要外设由键盘、显示器组成；信号变换电路由光电隔离电路、 功率放大电路组成。在设计过程中要求主电路结构简单、设计选用的元件合理，性能价 格比高，从而达到控制系统的设计要求。 4.3 MCS-51 系列单片机系列单片机 目前在数控系统中常用的芯片有 8086、8088、80286、80386 以及 8096、8098 等 16 位机，也有 8080、Z80 和 8051、8031、8751 等 8 位机的 CPU。其中，8031、8051 和 8751 为 MCS51 系列单片机。该系列单片机集成度高、可靠性好、功能强、速度快，具 有很高的性能价格比，与 MCS96 系列单片机相比，51 系列单片机片外有两个 64KB 的 存储空间，一个是提供给扩充片外程序存储器 ROM 空间，一个是提供片外扩充数据存储 器 ROM 空间。充足的片外存储空间，为系统设计时扩充接口芯片、设置大容量存储器以 及存储众多数据提供了方便。 另外它还是集 CPU、I/O 端口及部分 RAM 等为一体的功能性很强的控制器，只需要 增加少量的外围设备就可以构成一个完整的微机控制系统。三种型号引脚完全相同仅在 内部结构上有少许的差异，目前在工业控制中应用最多的是 8031 单片机。它具有价格低、 功能全、体积小、支持的芯片多等优点。因此，从本次设计的要求出发，选用 8031 单片 机作为主控制器。 8031 单片机有以下基本特征： 具有 8 位中央处理单元（CPU） ； 片内有时钟发生电路（6MHz 或 12MHz） ，每执行一条指令时间为 2m 或 1m； 具有 128 字节 RAM； 具有 21 个特殊功能寄存器； 可寻址 64KB 字节的外部数据存储器和 64KB 字节的外部程序存储器； 具有 4 个 I/O 端口，32 根 I/O 线，分别为 P0 口、P1 口、P2 口、P3 口； 具有两个 16 位定时器/计数器； 具有 5 个中断源，配备两个优先级； 具有一个双全串行接口； 具有位寻址能力，适用于逻辑运算。 第 23 页 共 37 页 4.4 8031 单片机的引脚及功能单片机的引脚及功能 8031 单片机芯片为 40 个引脚的双列直插式器件，如图 4.2 所示： 图 4.2 MCS51 系列单片机引脚及功能图 按 8031 单片机引脚功能的不同分为以下几个部分： 1.电源部分：Vcc 接+5V， Vss 接地。 2.晶振部分：XTAL1 内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚， 当采用外部振荡器时，此引脚接地； XTAL2 内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接 晶体的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。 3.控制信号：ALE/PROG 访问外部存储器时用于锁存地址低八位的地址锁存允许输出； PSEN 信号称为“外部 ROM 读选通信号端”，低电平有效； EA/Vpp 是一个复用管脚，叫 “读外部 ROM 允许/EPROM 编程电源”管脚。EA 为 1 时，访问内部程序存储器，EA 为 0 时，访问外部程序存储器； RST/Vpd 该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当振荡 器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变） ，将使单片机复位 4.输入输出 I/O 引脚： P0：P0 口是一个三态双向口，可作为地址/数据分时复用口， 也可作为通信 I/O 接口，具有双向通信功能。其中 P0 口 1 位的内部结构原理如图 4.3
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