课程设计---数控测量机设计.docx

数控测量机设计任务书(课测7)1. 设计任务：1) 根据给定条件，确定传动系统方案，确定微机系统方案；2) 进行机械传动机构的设计计算，绘制机械装配图及其部分零件图；3) 进行微机控制系统能实现的技术分析，设计微机扩展和接口电路，绘制控制系统原理图；4) 绘制步进电动机直线加减速控制程序流程图，并编写起源程序；5) 撰写设计说明书一份（8000字以上）。2. 给定条件1) 行程范围 z向350mm c向连续回转2) 运动分辨率 z向优于0.01mm c向优于0.05。3) z向最大移动速度 3000mm/min4) c向最大旋转速度 300r/min5) 被检测工件最大尺寸（材料为钢） 60mm x350mm6) 外形尺寸（参考）600mm x320mm x320 mm7) 微机部分扩展16k程序存储器容量，16k数据储存器容量；人机交互部分的数据和程序输入采用四行八列的行列式键盘，状态和信息显示采用八位八段数码管；两个行程限位信号（分别来自z直线运动单元和c向的回转单元）及工作方式采用开关量信号输入；电机控制部分包括两个运动单元的控制，电机控制采用硬环分和高低压驱动。3. 设计要求1) 机械结构设计合理，原理正确，制图符合国家标准，图面整洁；2) 微机控制系统功能完备，包括微机部分，人机交互部分和电机控制部分；3) 设计说明书书论述清楚，计算无误，数值单位明确，引用公式及资料有出处。课程设计说明书一、课程设计的目的与要求1.课程设计目的机电专业课程设计是在机电一体化系统设计课程结束之后进行的一项设计性教学环节，这是机械电子专业方向的学生的重要实践性教学环节之一。通过本课程设计，应使学生受到一次较为全面的综合运用所学课程知识和进行机电结合设计的基本训练。通过训练能够达到以下目的：（1）能够正确运用数控技术、微机控制技术、机电一体化系统设计等课程的基本理论和有关知识，学会进行机电一体化系统设计时的方案分析、比较、拟订；掌握进行机电设备设计的设计步骤；掌握机电系统设计的设计方法。（2）通过对数控设备的机械部分设计，掌握数控设备工作原理、学会机械系统设计步骤、学会典型零件的设计计算方法或选型计算方法、提高结构分析能力和设计能力。（3）通过对数控设备控制系统硬件和软件的设计，掌握系统工作原理、熟悉数控系统硬件设计的基本方法、掌握元器件的选用原则、提高应用计算机进行电气原理图设计的能力、提高编制控制软件的能力。（4）通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养学生分析问题和解决问题的能力。（5）提高学生查阅手册、使用图表、应用标准以及编写技术文件资料的能力。2. 课程设计题目数控测量机设计(课测7)3课程设计内容（1） 根据给定条件，确定传动系统方案，确定微机系统方案；（2） 进行机械传动机构的设计计算，绘制机械装配图及其部分零件图；（3） 进行微机控制系统能实现的技术分析，设计微机扩展和接口电路，绘制控制系统原理图；（4） 绘制步进电动机直线加减速控制程序流程图，并编写起源程序；4.设计参数1) 行程范围 z向350mm c向连续回转2) 运动分辨率 z向优于0.01mm c向优于0.05。3) z向最大移动速度 3000mm/min4) c向最大旋转速度 300r/min5) 被检测工件最大尺寸（材料为钢） 60mm x350mm6) 外形尺寸（参考）600mm x320mm x320 mm微机部分扩展16k程序存储器容量，16k数据储存器容量；人机交互部分的数据和程序输入采用四行八列的行列式键盘，状态和信息显示采用八位八段数码管；两个行程限位信号（分别来自z直线运动单元和c向的回转单元）及工作方式采用开关量信号输入；电机控制部分包括两个运动单元的控制，电机控制采用硬环分和高低压驱动。二、 课程设计正文1. 系统总体方案设计数控系统总体方案设计内容包括：系统运动方式的确定；伺服系统的选择；执行机构传动方式的确定；计算机系统的选择等内容。应根据设计任务和要求提出系统的总体方案，对方案进行分析、比较、论证，最后确定总体方案并绘制系统总体方案框图。1.1. 系统运动方式的分析与确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统、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，例如数控钻床在工作台移动过程中钻头并不进行钻孔加工，因此数控装置可采用点位控制方式。对点位系统的要求是快速定位，保证定位精确度。如果要求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，要求伺服元件有较强的轨迹跟随能力。数控铣床、车床等要求加工复杂轮廓零件的机床应采用连续控制系统。还有一些采用点位控制的数控机床，例如数控镗铣床等，不但要求工作台运动的终点坐标要精确，还要求工作台应能在沿坐标轴运动过程中切削工件。这种系统称为点位/直线控制系统。其控制方法与点位系统原则上一致。只是切削过程的运行速度要低很多。1.2. 伺服系统类型的分析与选择伺服系统可以按照有无反馈分为开环、闭环和半闭环三种类型。开环伺服系统中没有反馈回路，不需要速度及位置检测装置，指令信号为单方向传送。开环伺服系统在负荷不大时多采用功率步进电机作为伺服电机。开环控制系统由于没有检测反馈部件，因而不能纠正系统的传动误差。但开环系统结构简单、调整维修容易，在速度和精度要求不太高的场合得到广泛应用。经济型数控机床大多采用开环伺服系统。闭环、半闭环控制系统都带有位置检测元件和反馈回路，检测反馈元件用于检测实际位移量，并通过反馈回路将实测位移量回馈给数控装置的比较元件，比较元件将实测位移量与指令位移量进行比较后按照差值驱动控制系统执行元件，以不长系统的传动误差，因而伺服系统控制精度高。闭环与半闭环的区别在于检测元件的安装位置不同，前者将检测元件直接装在机械运动末端执行件上，检测量是线位移。后者将检测元件装于电机轴或丝杠轴上，检测量是角位移。1.3. 执行机构传动方式的确定为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动装置时，通常提出低摩擦、低惯量、高强度、无间隙、高谐振以及有适宜阻尼比的要求。在设计中应考虑以下几点： （1）尽量采用低摩擦的传动和导向元件。如采用滚珠丝杠螺母传动副、滚动导轨、铁塑导轨等。（2）尽量消除传动间隙,提高传动精度。如对滚珠丝杠和滚动导轨进行预紧，而传动齿轮通常采用消除间隙结构。 （3）尽量提高传动刚度。传动刚度是传动元件之间的接触刚度，接触面越多刚度越低，传动误差越大，故应尽量缩短传动链。通常，在简易数控系统中，只要能够保证步进电机的步距角与运动末端执行件脉冲当量的正确匹配，只采用一对齿轮传动副即可。给传动元件施加预负载，不但可以提高系统传动精度也可以提高系统的传动刚度。故滚动导轨、滚珠丝杠以及丝杠轴向固定轴成都带有预紧装置，以便随时调整预紧力。1.4. 计算机系统的选择计算机数控系统一般由主机cpu、存储器扩展电路、i/o接口、光电隔离电路、伺服电机驱动电路、检测电路等几部分所组成。微机是数控系统的核心。数控系统的功能直接与所选微机相关。数控系统对微机的要求是多方面的，但主要是字长和速度。字长不但影响系统的最大加工尺寸，而且影响加工精度和运算精度。而字长短的计算机在进行多字节数据处理时又会影响加工速度。目前，高档数控系统普遍采用32位机，主频已达20-30mhz；标准cnc系统通常采用16位机；经济型数控系统通常采用8位机，如采用z80cpu或mcs-51单片机组成的微机应用系统。在51系列机型中，因为ram容量都很小，所以必须扩展外ram；又由于常用零件加工程序需要固化在eprom中，而它们不宜和系统控制程序存放在同一存储区内，为方便同一考虑外rom和外ram的扩展，故通常都是采用8031单片机作主机。本经济型数控车床采用mcs-51系列单片微机组成的微机应用系统。主机是8031，接口选8155，8279，8255，采用步进电机开环控制，传动丝杠为滚珠丝杠。谐波减速器回 转 运 动1.5. 控制系统驱动方案总图步进电机8031 cpu 功率放大8155光电隔离81558255 步进电机直线运动功率放大8155光电隔离81552. 机械系统设计机械系统设计内容包括：系统脉冲当量确定；切削力计算；滚动螺旋副选型计算与验算；滚动导轨选型计算与验算；步进电机选型计算和验算；消除间隙齿轮结构设计、滚珠丝杠支承结构选型、电机固定结构选型设计等几个主要部分。2.1系统脉冲当量选择脉冲当量是机床移动不见相对于每一个步进脉冲信号产生的位移量。脉冲当量也称为机床最小设定单位或最小指令增量或机床分辨率。脉冲当量是衡量数控机床加工精度的一个基本技术参数。经济型数控车床通常采用的脉冲当量是0.01-0.005mm/脉冲。脉冲当量有时也由设计任务书直接给出,采用0.005mm/脉冲。2.2滚动螺旋副选型计算与验算滚动丝杠螺母副工作原理：滚动螺旋副是一种在丝杠和螺母之间放入滚动体 滚珠的一种丝杠螺母副。由于放入滚珠，故，当丝杠相对螺母转动时，滚珠则在螺旋滚道内即自转又循环转动，迫使丝杠螺母之间产生轴向相对运动，于是将丝杠的旋转运动变为螺母的直线运动或将螺母的旋转运动变为丝杠的直线运动。滚动螺旋副特点：优点：传动效率高，所需驱动转矩小；传动精度高，反向精度高，定位精度高；传动刚度高；传动平稳，快速响应好，无爬行； 磨损小，精度保持性好，寿命长；具有运动可逆性；缺点：制造成本高；不能自锁，铅垂进给时需加制动机构。滚动螺旋副滚珠的循环方式：外循环滚动螺旋副：滚珠循环结束后，滚珠将通过螺母外表面上的螺旋槽或插管返回到丝杠螺母中间的螺旋滚道槽，以便再次进入循环。特点：滚珠在循环回路中与丝杠脱离接触，滚道通常为多圈循环链。优点：结构简单、工艺性好、承载能力大。缺点：径向尺寸大。应用：广泛应用于重载系统。返回器形式：螺旋槽式、插管式、端盖式。各种外循环滚动螺旋副的结构：螺旋槽式 滚动螺旋副的设计步骤是：计算进给牵引力，预选主要尺寸参数，计算最大动负荷，计算最大静负荷，初选滚珠丝杠副型号及列表主要参数，绘制进给系统计算简图，验算轴向刚度，验算传动效率，确定滚珠丝刚落幕副型号。2.2.1进给系统牵引力计算测量机测量直线运动时，只需要负载起工件和两件板载滑台上产生的摩擦力。采用贴塑的滑动导轨静摩擦系数f=0.030.05g=mg=vgg工件=3.1460/2）23507.8510-5=77.64ng连接板=100250207.8510-5=39.25nfm=g=（77,64+39.25）*0.05=5.83n2.2.2滚珠丝杠副主要尺寸参数及预选（1）公称直径(mm) l滚珠丝杠总长（mm） 由已知条件l=350mm= 取（2）基本导程丝杠导程即为丝杠螺距，初取=5mm（3）滚珠工作圈数j或列数k通常外循环螺旋副都是多圈单列，k=1。2.2.3滚珠丝杠副最大动负荷计算最大给速度最大切削力条件下的进给速度取vs=1.5m/min滚珠丝杠转速，其中=5mm，则n=300r/min滚珠丝杠寿命值，其中使用寿命t=15000h，则最大动负荷，其中运转状态系数按照专业课程设计指导书中表3-7取故48.99n2.2.4滚珠丝杠副最大静负荷计算当滚珠丝杠副在静态或低速情况下工作时，滚珠丝杠副的破坏形式主要是在滚珠接触面上产生塑性变形，当塑性变形超过一定限度就会破坏滚珠丝杠副的正常工作，一般允许其塑性变形量不超过滚珠直接的万分之一。产生这样大的塑性变形量时的负载称为允许的最大静负载c0 静态安全系数，按照专业课程设计指导书中表3-8取滚珠丝杠的最大轴向负载力，=5.83n2.2.5滚珠丝杠螺母副型号初选及主要参数列表（1）滚珠丝杠螺母副分为外循环和内循环两大类，外循环又分为螺旋槽式和插管式，其中螺旋槽式工艺简单，螺母外径尺寸较小，故选这种。（2）滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧普遍采用的预紧方式有双螺母垫片预紧调整式、双螺母螺纹预紧调整式和双螺母齿差预紧调整式。本设计采用双螺母螺纹预紧调整式。（3）滚珠丝杠副型号初选及主要参数列表当根据系统结构选定滚珠丝杠副结构类型后，就可以按照附录a中表a-1至a-4所示各系列尺寸选择滚珠丝杠副的型号。条件为：，除此之外还要求： （4）支撑方式采用两端固定l=400mm，根据的尺寸系列初选=20mm，再根据专业课程设计指导书表c4选型，外循环螺纹调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，1列2.5圈，精度等级5级。查表得，由于c=8800n，c=22600n，故满足条件。主要尺寸如下表所示：名 称符 号计算公式（mm）螺纹滚道公称直径20导程（螺距）5接触角钢球直径3.螺纹滚道法面半径rr=0.52d0=1.651偏心距螺纹升角丝杠丝杠外经丝杠内经螺母螺母外径(外循环）螺母内经(外循环）2.2.6进给系统计算简图绘制2.2.7滚珠丝杠副轴向刚度验算(1) 滚珠丝杠副全长上的拉压变形 （ef）e材料弹性模量，对于钢材，f滚珠丝杠最小截面积，f= (d0-d)2/4=8.10mm2 计算得无预紧时=(l/l0)/l=1.79*10-5mm有预紧时=(1/4)=4.48*10-6mm(2)滚珠与螺纹滚道间的接触变形，其中，d0=3.175,，代入上式得2=3.07*10-3mm(3)滚珠丝杠轴向定位支承的轴向接触变形采用8207型推力球轴承，滚动体直径=8mm,z=16.,其中，代入得（4）刚度验算条件三项主要变形量的总和必须小于所选丝杠相应精度等级规定的允差和。式中滚珠丝杠有效行程内的平均行程偏差，查专业课程设计指导书表311滚珠丝杠有效行程内的行程变动量，查专业课程设计指导书表312由于，故轴向刚度满足。2.2.8滚珠丝杠副传动效率验算所选滚珠丝杠副的传动效率按下式计算：，丝杠螺旋升角，。摩擦角，代入得=94.80，因传动效率应达到90%95%,故满足效率要求。2.2.9滚珠丝杠螺母副型号最终确定经校核选型，可满足需求。2.3步进电机选型计算与验算2.3.1伺服系统元件基本参数确定1）预选步进电机步距角 步进电机绕组相数，z步进电机转子齿数，通常，三相电机z=40.k步进电机绕组通电方式，双拍时k=2。代入公式得。（2）齿轮传动比计算，可选定齿轮齿数为：i=28/39（3）选择齿轮模数及其他尺寸参数因进给运动齿轮受力不大，模数取2齿数2839分度圆直径d=mz5678齿顶圆直径6082齿根圆直径5173齿宽(610)m2018中心距a=63大齿轮采用消除齿轮以消除传动间隙2.3.2伺服系统等效转动惯量计算 初选110bf003型电机转子的转动惯量：齿轮的转动惯量：齿轮的转动惯量：=丝杠的转动惯量：=g=1100n折算到电机轴上的总转动惯量：2.3.3步进电机等效负载转矩计算1）快速空载启动时电机转轴所承受的负载转矩 快速空载启动时折算到电机轴上的最大加速转矩电机最大转速 电机最大角加速度于是移动部件运动时折算到电机轴上的摩擦转矩的计算导轨摩擦力=齿轮降速比 i=(z2/z1)=1.39取0.8.滚珠丝杠预紧后折算到电机轴上的附加摩擦力矩的计算滚珠丝杠预加载荷取0.9故（2）最大工作负载下电机转轴所承受的负载转矩 折算到电机轴上的最大工作负载转矩的计算 移动部件运动时折算到电机轴上的摩擦转矩的计算导轨摩擦力力=滚珠丝杠预紧后折算到电机轴上的附加摩擦力矩的计算同前故2 .3. 4步进电机最大静矩计算其中 最大静力矩，查表得110bf003型电机最大静转矩为784n.cm因此满足需求。2.3.5步进电机型号确定及主要参数列表：型号相数布距角电压相电流最大静转矩最高启动频率运行频率转子转动惯量110bf00331.58067.84n/m1400140004.7gf.cm.s22.4机械步进电机性能验算1)电机最高空载启动频率和运行频率（2）频率验算查表知110bf003最高空载启动频率和运行频率分别为14000z和1400hz，由于 故运行频率频率满足要求。而满足要求。2.5系统结构设计数控测量机进给系统装配图见图纸3. 微机数控系统设计任务要求1. 微机部分扩展16k程序存储器容量，16k数据储存器容量；2. 人机交互部分的数据和程序输入采用四行八列的行列式键盘，状态和信息显示采用八位八段数码管；3. 两个行程限位信号（分别来自z直线运动单元和c向的回转单元）及工作方式采用开关量信号输入；4. 电机控制部分包括两个运动单元的控制，电机控制采用硬环分和高低压驱动。3.1控制系统硬件电路设计3.1.1电气控制系统总体方案设计1. 总体方案设计中首先要进行主机分析比较并最终确定选型。接着，要根据所选主机进行三总线（地址、数据、控制）配置，还要根据主机类型及系统功能决定存储器扩展方案以及i/o接口扩展方案。2. 本方案中，主机采用8031单片机，扩展两片eprom，一片用于存放系统控制程序，一片用于存放固化的零件加工程序。扩展两片ram用于存放临时加工程序和各种补偿数据。系统扩展了两片通用可编程接口芯片，一片8279专门用于做键盘显示接口，另一片8255用于步进电机接口和工作方式控制接口，8031自身的p1口用作工作台（或刀架）越界报警显示及控制。3.1.2功能模块电路设计1.绘制系统电气控制的结构框图根据总体方案及机械结构的控制要求,确定硬件电路的总体方案,绘制系统电气控制的结构框图.数控系统是由硬件和软件两部分组成。硬件是组成系统的基础，有了硬件，软件才能有效的运行。硬件电路的可靠性直接影响到数控系统的性能指标。机床硬件电路由以下五个部分组成：1) 主控制器，即中央处理器单元（cpu）；2) 总线，包括数据总线，地址总线和控制总线；3) 存储器，包括程序存储器和数据存储器；4) 接口，即i/o输入/输出接口电路；5) 外围设备，如键盘，显示器及光电输入机等，如图：2.控制系统的功能1) c向回转运动和z向的直线运动2) 键盘显示；3) 面板管理；4) 行程控制5) 其他功能，例如光电隔离电路，功率放大电路，红绿灯显示。3.cpu和存储器1) cpucpu采用8031芯片，由于8031片内没有程序存储器，需要有外部存储器的支持，同时8031内部只有128b的数据存储器，也远不能满足控制系统的要求。所以要扩展了16k的程序存储器和16k的数据存储器。程序存储器选择了两片2764组成，数据存储器选择了6264。p0口传送低8位地址信号和数据信号，故要采用74ls373锁存器，所存低8位地址。ale作为选通信号，当ale为高电平时，锁存器的输入输出透明，即输入的低8位在输出端出现，此时不需要锁存。当ale为低电平时，出现下降沿时，低8位地址锁存入地址锁存器中，74ls373的输出不在随输入变化，这样p0口就可以用来传送读写的数据了。2) 存储器8031芯片的p2口和74ls373送出的p0口组成16位地址，2764，6264芯片都是8kb，需要13根地址线。a0a7低8位接74ls373的芯片的输出，a8a12接8031的p20p24.系统采用全译码，两片2764芯片分别接74ls138的y7和y6，它们分配的地址范围分别为0e000h0ffffh和0c000h0dfffh各占8k，两片6264芯片分别接74ls138译码器的y5和y4，它们分配的地址范围为0a000h0bfffh和8000h9fffh各占8k；一片8155芯片和一片8279芯片分别接4ls138的y3和y2，他们分配的地址分别为6000h7fffh和4000h5fffh，因为他们都是8根地址线所以他们的是地址只有256b，高5位产生地址重叠，单片机扩展系统允许程序存储器和数据存储器独立编制即允许地址重叠。一片8255片选接y1，占四个字节3ffc-3fff。8031芯片的psen接2764芯片的oe引脚，读写控制信号rd和wr分别接6264芯片的oe和we,以实现外部程序存储器和外部数据存储器数据的读写。由于8031芯片内部没有rom故始终要选外部程序存储器，所以ea必须接地。4.i/o接口电路由于其他芯片只有p1口和p3口部分能提供用户作为i/o口使用，不能满足输入输出口的要求，因而系统必须扩展输入输出接口电路。根据要求，系统扩展了一片8279，一片8155芯片和一片8255可编程i/o接口芯片。8279芯片的片选信号cs连接74ls138 三-八译码器的y2端，8155芯片的片选信号ce接74ls138三-八译码器的y3，8255芯片的片选信号cs接到74ls138三-八译码器的y1端。74ls138三-八译码器有三个输入a，b，c分别接到8031的p25，p26，p27，输出端有y0y7对应输入a，b，c的000111的八种组合，其中y0对应a，b，c为000，y7对应a，b，c为111。74ls138三-八译码器还有三个使能端，其中两个e1，e2为低电平使能，另一个e3为高电平使能。只有使能端均处于有效电平时，输出才能产生，否则输出处于高电平无效状态。i/o接口芯片与外设是这样安排的：图中所示为8位显示器，4*8键盘和8279的接口电路。8279芯片选用外部译码方式，sl0sl2经74ls38（1）译码器输出y0y7，接键盘的列线，sl0sl2经74ls138（2）译码器输出y0y7经驱动后输出到显示器各位的共阴极，输出线outb03,outa03作为8位段选码的输出口，bd控制74ls138（2）译码器,当位切换时，bd输出为低电平，使74ls138（2）译码器输出全为高电平，当键盘上出现有效的闭合键时，键输入的数据自动进入8279芯片的fifo ram存储器，并向8031芯片请求中断，8031芯片相应中断，读取fifo ram 中的输入键值，更新显示器输出，仅改变8279芯片中显示缓冲器ram中的内容。图中8279芯片的命令/状态地址为7ffh, 数据地址为7ffeh.系统个芯片采用全地址译码，个存储器及i/o接口芯片的地址编码如下：芯片74ls138译码器地址选择线片内地址单元地址编号6264（1）y71118k0e000h0ffffh6264（2）y61108k0c000h0dfffh2764(1)y51018k0a000h0bfffh2764(2)y41008k8000h9fffh8155y301111110256b7e00h7fffh8279y201011111256b5f00h5fffh8255y1001111111111114b3ffch3fffh 注释：因为8155芯片，8255芯片和8279芯片只有8根地址线，所以存在地址重叠现象，可用的实地址只有256b。5.他辅助电路1) 8031时钟电路单片机的时钟电路有两种方式由外部时钟方式和内部时钟方式。内部时钟方式是采用芯片内部振荡电路，在xtal1,xtal2引脚上外接定时元件，晶体为6mhz,耦和电容为30pf，对时钟有微调的作用。采用外部时钟方式，可把xtal1直接接地，xtal2接外部时钟电源。2) 复位电路单片机的复位电路是靠外部电路实现，在时钟电路工作后，只要在reset引脚出现10 ms以上的高电平，单片机便实现状态复位，以后单片机便从0000h单元开始执行程序。单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种。在上电瞬间rc电路充电，reset引脚端出现正脉冲，只要reset端保持10ms以上高电平，就能使单片机有效复位。3) 越界报警电路为了防止工作台越界，分别在极限位置安装限位开关，z方向有l两个限位开关。z+,z-.一旦有某个方向越界，应立即停止工作台的运动。另外还有两个回零开关z0，c0。这里采用的是8031芯片的外部中断int0，只要有任何一个行程开关闭合，及工作台的某一个方向越界，均能产生中断信号int0。为了报警，设置绿灯指示，正常工作是绿灯亮，当越界是红灯亮。两灯均有一个i/o输出。4) 掉电保护电路半导体存储器最怕掉电，一掉电，里面存储的信息就全丢失。在工业现场环境恶劣，掉电是难以避免的，所以要设置掉电保护电路，保持住ram中的信息。数控机床加工过程中，一些重要的现场参数，如几何尺寸，工艺参数等都是储存在ram中，一旦掉电，数据都能妥善保存，回复供电后又能马上运行。在原理图中的v+vb,vcc为存储器的电源端，正常通电时，二极管vd1导通，vd2截止，ram的工作电压由v+提供，同时，v+改通过电阻r对电池充电。断电后，vd1截止，vd2导通，此时ram的工作电压由电池vb经二极管vd2和电池供给，vb值大于3v，存储器就能可靠的保持信息。1. ttl环形分配器各管脚功能表三相四相五相六相1选通输出控制端/e0选通输出控制端/e0a相输出端a相输出端2清零端/r清零端/r选通输出控制端/e0选通输出控制端/e03励磁方式控制端a1励磁方式控制端a1清零端/r清零端/r4励磁方式控制端a0励磁方式控制端a0励磁方式控制端a1励磁方式控制端a15选通输入控制端/e1选通输入控制端/e1励磁方式控制端a0励磁方式控制端a06选通输入控制端/e2选通输入控制端/e2选通输入控制端/e1选通输入控制端/e17空空选通输入控制端/e2选通输入控制端/e28空空时钟脉冲输入端cp反转控制端-9地端g地端g地端g地端g10时钟脉冲输入端cp时钟脉冲输入cp反转控制端-时钟脉冲输入cp11反转控制端-反转控制端-正转控制端+正转控制端+12正转控制端+正转控制端+出错报警输出端s出错报警输出端s13出错报警输出端s空e相输出端f相输出端14空d相输出端d相输出端e相输出端15c相输出端c相输出端c相输出端d相输出端16电源vcc电源vccb相输出端c相输出端17b相输出端b相输出端空b相输出端18a相输出端a相输出端电源vcc电源vcc（4）移动部件位置超限控制。这部分硬件主要用于工作台或刀架越界报警。一般应设置正常工作显示灯（绿灯）和报警显示灯（红灯），有时还需要有蜂鸣报警器。3.2电器控制系统原理图设计3.2.1控制系统软件设计步进电动机的加减速控制1)对于不经电动机的点位控制系统，从起点至终点的运行速度都有一定的要求。如果要球运行的速度小于系统的极限启动频率，则系统可以以要求的速度直接启动，运行至终点后可立即停发脉冲串命令其停止。系统在运行的过程中，速度可以认为是恒定的，但在一般情况下，系统的极限启动频率比较低，而要求的运行速度往往较高。如果系统一要求的速度直接启动，因为该速度已经超过极限启动频率而不能正常工作，可能发生丢步或者根本不运行的情况。因此在点位控制系统中，运行速度需要一个加速恒速减速低速停止的过程。 l恒速 加速 减速低速终点时间 t2)用微机对步进电动机进行加减速控制，实际上就是改变输出cp脉冲的时间间隔，升速时使脉冲逐渐加密，减速的时后使脉冲逐渐稀疏。微机用定时器中断的方式来控制电动机变速时，实际上是不断改变定时器装载值的大小。3)微机在控制电动机的加减速过程中，一般用离散的办法来毕竟理想的升降速曲线，为了减少美不计算装载值的时间，系统设计师就把离散点的速度指所需的装载值固化在系统的rom中，系统在运行中用查表方法查处所需的装载值，从而大幅度减少占用cpu的时间，提高系统的响应速度。任务给的直线最大速度为3000mm/min，脉冲当量为0.005mm，换算成脉冲数/秒为10000pps。将整个速度范围分为100档，用速度s表示速度的档次，格挡速度f=(1+s)*100pps。s=0时，f0=100pps，f1=200pps，f2=300pps，f99=10000pps。将各档定时器转载值固化在程序存储器中，从8f00h才是存放，每档速度的装载值占两个字节，先存低位字节，在高位为字节系统在执行升降速控制过程中，对加减速过程的控制还学要准备下列数据：1)加减速的斜率。在直线加速过成中，速度不是连续变化，而是按上述分档阶段变化，为与要求的升速斜率相逼近，必须确定每个速度阶段上运行的时间，见图所示，时间t越小，升速越快，反之渐慢。t的大小可以有理论分析或实验确定，一升速最快而不丢步为原则。则每步台阶运行的步数为n=st=snn反映了每个速度台阶运行步数与速度s之间的关系。程序在执行过程中，每次速度升一档，都要计算每个台阶应走的步数，然后以递减方式检查，当减至零时表示该档速度运行完毕，ss+1，升入下一个档次。2)升速过程的总步数。电动机升速过程中一直对这个总步数进行递减操作，当减至零食表示升速过程完毕，转入恒速运行。3)恒速运行的总步数。电动机恒速运行过程中，一直对这个总步数进行递减操作，当减至零食表示恒速过程完毕，转入减速运行。4)减速运行的总步数。这个步数可以取与升速总步数相同。减速过程的规律也与升速过程相同，只是安相反的顺序运行即可。由此可以编制一个完整的具有升降速过程的点位控制运行程序。该程序仍以定时器中断程序形式给出。所占用内存记数据准备如下：r0中间寄存器；20h状态计数器；21h23h系统绝对坐标值；r1存储过程速度子，初始存起动速度字；r3存储每当速度运行的步数，初始存储启动速度当的运行参数sn，s为启动度子；24h25h存储升速过程总步数26h28h存储恒速过程总步数，有起点到终点运行的总步数减去二倍升速过程总步数得到；r4存储数据指针，初始存24h。3.2.2主控制程序流程图设计及说明源程序开始程序初始化，取状态计数器，绝对坐标值，确定电动机在哪个阶段工作是否在升速阶段？否是计数器增1，正转一步，n升速减1n升速=0？否是是否在恒速阶段？否是n恒速减一，计数器增一是n恒速=0？否是是否在减速阶段？否计数器加一，n减速减一n减速=0？否是停定时器，保存结果结束3.3.3功能模块子程序流程图设计及说明、编制源程序如下：tim:movr0,#20h;取状态计数器incr0；计数器增一，正转一步mov p1,r0;送输出口clrea；停一切中断incr0；指针指向绝对坐标值incr0；绝对坐标值增一cjner0,#0,tim1incr0incr0cjner0,#0,tim1incr0incr0tim1:setbea；中断重新开始cjner4,#24h,tim4；测试r4，判断是哪个阶段movr0,24h；是升速阶段decr0；升速步数减一cjner0,#0ff,tim2；incr0；decr0；tim2:djnzr3,tim3；判断该档是否走完，否转incr1；走完，增一档mov a,r1；计算该档步数mov b,#data；#data为立即数，即nmula,b；movr3,a；存好该档步数tim3:mova,24h；判断升速段结束否orla,25h；jnztim9；未结束，则重新装载movr4,#26h；结束，则重置指针指恒速sjmptim9； tim4:cjner4,#26h,tim6;判断恒速段是否结束，否装movr0,#26h；是，恒速步数减一decr0；cjner0,#0ffh,tim5；incr0；decr0；cjner0,#0ffh,tim5；incr0；decr0；tim5:mova,26h；判断很俗段结束否orla,27h；orla,28h；jnztim9；未结束，转重