机电一体化课程设计-X-Y数控工作台机电系统设计.doc

全套图纸加153893706机电一体化课程设计说明书题 目: X-Y工作台机电系统设计姓 名 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 指导教师 信息与工程学院 2013年6月17日前 言课程设计是机床机电一体化系统课程的十分重要实践环节之一。通过课程设计可以初步树立正确的设计思想，了解有关的工业政策，学会运用手册、标准、规范等资料；培养学生分析问题解决问题的实际能力，并在教师的指导下，系统地运用课程和选修课程的知识，独立完成规定的设计任务。一种经济型数控机床的控制系统，包括机床伺服系统和对该伺服系统进行控制的；其特征在于，还包括通过通信接口与通信的触摸屏，所述触摸屏包括：数据输入模块，用于输入、修改被控参数的参数值和操作指令，读取触摸屏的操作界面；数据存储模块，用于存储输入、输出数据；数据处理计算模块，用于对输入、输出参数数据进行处理、计算；包括输入信号的编码运算；输出信号的解码运算；数据存储单元，用于存储移位单元传递来的数据；数据检测单元，用于实时检测坐标轴的当前运动状态参数值，包括距离、速度值，以及控制方式参数值；数据比较单元，用于将检测单元检测到的坐标轴当前运动状态参数值、控制方式参数值与触摸屏存储模块的设定值进行比较； 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丝杠作相应的运动。本题目是步进电机，微型计算机，插补原理，汇编语言的综合应用，本题目设计得到了老师的帮助和支持，最后在此表示感谢。本题目由共分六章，第一章课程设计的目的、意义及要求；第二章课程设计的内容，第三章课程设计总体方案的确定；第四章主要涉及了机械系统设计；第五章主要涉及工作台机械装配图的绘制；第六章主要涉及控制系统软件设计；最后是结束语和参考文献。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。课程设计的目的、意义及要求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。因此，选择X-Y数控工作台作为机电综合课程设计的内容，对于机电一体化专业的教学具有普遍意义。 模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝杠螺母副以及伺服电动机等部件构成。其外观形式如图1所示。其中，伺服电动机作为执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母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、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均已标准化，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，可以选用标准的工业控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。图1 X-Y数控工作台外形机电一体化课程设计是一个重要的时间性教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的与要求：1、 通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其想怪知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。2、 通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方式。3、 通过对机械系统的设计，掌握常用伺服电机的工作原理、计算控制方法与控制驱动方式。4、 培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想。5、 锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力。目录课程设计的目的、意义及要求31、总体方案设计51.1 设计任务51.2 总体方案确定51.2.1 方案确定思想51.2.3 总体方案系统组成52、机械系统设计72.1 工作台外形尺寸及重量估算72.2 导轨的设计计算与选择72.2.1对X轴向导轨的计算72.2.2对X轴导轨的选择82.2.3对Y轴导轨的计算92.2.4对Y轴导轨选择92.3 滚珠丝杆的设计计算102.3.1最大工作载荷的计算102.3.2滚珠丝杠的选取112.3.3滚道半径、偏心距122.3.4稳定性校核122.3.5刚度的验算122.3.6效率验算132.4步进电动机的计算、选型与校核132.4.1确定系统脉冲当量及步距角132.4.2电动机轴上的转动惯量J总132.4.3步进电机空载启动时，电机轴上的加速力矩132.4.4工作台移动部件折算到电机轴上的摩擦力矩142.4.5因丝杆副预紧力引起的电机轴上的附加摩擦转矩142.4.6负载转矩计算142.4.7步进电机的选择条件142.5步进电机的选择如下142.5.1初选步进电机选型142.5.2步进电机参数验算152.6.联轴器及丝杆支撑座的选择162.6.1联轴器的介绍162.6.2联轴器的选择162.6.3丝杆支撑座的选择172.7 机械系统结构设计183、控制系统硬件设计193.1 控制系统硬件组成193.2 控制系统硬件选型193.3 控制系统硬件接口电路设计223.4 驱动系统设计244、控制系统软件设计244.1 控制系统软件总体方案设计244.2 主流程设计244.3 中断服务流程设计255总结25参考文献25附录261、总体方案设计1.1 设计任务题目：两坐标X-Y数控工作台设计任务：设计两轴联动的数控X-Y运动平台，完成机械系统设计、控制系统设计与相应软件编程。其主要技术指标如下：1） 工作台型号为HXY-2525；2） 行程要求X=60mm，Y=55mm；3） 工作台面尺寸为CBH160mm175mm12mm；4） 底座外形尺寸为C1B1H1225mm235mm12mm；5） 工作台负载重量N=150N；6） 工作台最大移动速度为1m/min；7） X,Y方向的定位精度为0.02mm；8） 脉冲当量为0.01mm/step；9） 结构轻便，建议机座和滑台采用铝合金；10） 标准组件，独立产品；1.2 总体方案确定1.2.1 方案确定思想该工作台设计主要分为机械系统部件和控制系统部件，其中机械系统部件主要包括导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机和检测装置等，控制系统部件则包括CPU控制电路、电源设计电路、输入信号电路、输出信号电路、步进电机驱动控制电路等。因X向和Y向机械结构基本相同，故只绘制X向机械系统部分的结构简图，如下：考虑在满足设计要求的前提下，应尽可能采用简洁轻便的结构设计和廉价实用的可选材料，符合绿色环保的现代机械设计理念，由此来确定最终方案。1.2.3 总体方案系统组成（1）机械系统组成1）导轨副的选用该设计课题中所要求的X-Y工作台要求可直接应用于小型钻、铣床，需要承受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副。它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。2） 丝杠螺母副的选用伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.02mm的重复定位精度和0.04mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高，预紧后可消除反向间隙。3） 减速装置的选用选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构。但本设计中要求系统结构紧凑，且依靠步进电动机和滚珠丝杠副已经可以达到所需的脉冲当量，因此不使用减速箱。4） 伺服电动机的选用任务书规定的X,Y方向重复定位精度为0.02mm，由此可以取脉冲当量为0.01mm，则其定位精度未达到微米级，最快移动速度也只要求为1000mm/min。因此，不必采用高档次的伺服电动机，只需要选用性能较好的步进电动机即可，故在本设计中选用混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。5） 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的，为了确保电动机在运转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率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同，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、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机以及检测装置拟采用相同的型号与规格。（2）控制系统组成1）设计的X-Y工作台要求可直接应用于小型钻、铣床，其控制系统应该具有单坐标定位、两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统应该设计成连续控制型。2）对于步进电动机的半闭环控制，选用MCS-51系列的8位单片机AT89C52作为控制系统的CPU，应该能够满足任务书给定的相关指标。3）鉴于此系统只考虑步进电机的控制，CPU的自身资源已经足够，不需要外部引入其它接口扩展电路。考虑控制电路与输出信号电平不一致以及减少干扰等因素，在输入和输出信号之间加入光电耦合器组成信号输入输出电路。4）选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。（3）系统总体框图根据已确定的总体方案绘制系统总体框图如下：2、机械系统设计2.1 工作台外形尺寸及重量估算工作台（X向托板） 取Y向托板=X向托板 上导轨座重量根据题目底座外形尺寸为22523512因此： 所以根据上面所求，得XY工作台运动部分的总重量为： 设其最大加工工件为8kg，另外，还有丝杠、电机、联轴器等，大约3kg，因此： 2.2 导轨的设计计算与选择2.2.1对X轴向导轨的计算给定的恒定负载为150N，X向托板重26.4N，X轴向行程为60mm，假设导轨寿命是10年，一年工作300天，一天16小时，启动率为0.8，则：距离寿命 式中为Ls为行程长度，n为每分钟往返次数，且 ，V为工作台快速进给速度。由已知条件知V=1m/min，则 由此得设滑座数m=4，所以每根导轨上使用2个滑座，每根导轨上配有两只滑块，精度为3级，工作速度较低，载荷不大。查表分别取硬度系数=1.0，温度系数=1.00，接触系数=0.81，精度系数=1，载荷系数=1.5，代入得距离寿命：其中K=50则得 其中 2.2.2对X轴导轨的选择根据所计算的Ca值，选择中国南京工艺装备制造有限公司()的GGB16AA四方向等载荷型滚动直线导轨副，导轨的具体资料结构参数如下2.2.3对Y轴导轨的计算其负载为，工作行程为55mm，假设导轨寿命是10年，一年工作300天，一天16小时，启动率为0.8，则：距离寿命 式中为Ls为行程长度，n为每分钟往返次数，且 ，V为工作台快速进给速度。由已知条件知V=1m/min，则 由此得设滑座数m=4，所以每根导轨上使用2个滑座，每根导轨上配有两只滑块，精度为3级，工作速度较低，载荷不大。查表分别取硬度系数=1.0，温度系数=1.00，接触系数=0.81，精度系数=1，载荷系数=1.5，代入得距离寿命：其中K=50则得 其中 2.2.4对Y轴导轨选择根据所计算的Ca值，选择中国南京工艺装备制造有限公司()的GGB16AA四方向等载荷型滚动直线导轨副，导轨的具体资料结构参数如下2.3 滚珠丝杆的设计计算2.3.1最大工作载荷的计算根据任务书要求不考虑工作台受到的铣削力，即，受到垂直负载为。已知移动部件总重量，按矩形导轨进行计算，查表取颠覆力矩影响系数K=1.1，滚动导轨上的摩擦因数。求得滚珠丝杠副的最大工作载荷最大动载荷的计算根据任务要求，工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度=1m/min，初选丝杠导程=4mm，则此时丝杠转速。取滚珠丝杠的使用寿命T=15000 h，代入得丝杠寿命系数（单位为：106 r）查表取载荷系数=1.2，滚道硬度为60HRC时，取硬度系数=1.0，代入得最大动载荷：2.3.2滚珠丝杠的选取根据动载荷和公称导程值的核对，以及考虑设计尺寸，最后选取南京工艺装备制造有限公司规格为FF1204-3 型内循环浮动式变位导程预紧滚珠丝杠，其公称直径为，公称导程为4mm，动静载荷分别为4KN和6.7KN。滚珠直径,刚度为，外径大径=11.3mm,丝杠底径=9.5mm, 循环圈数3。滚珠丝杠副的螺纹长度L a= + + 2其中有效行程= 70mm ；螺母长度= 35mm ；余程= 25mm所以滚珠丝杠副的螺纹长度La= 155mm丝杠全长总合考虑各项几何尺寸要求，取L为230mm2.3.3滚道半径、偏心距查上图得，滚道半径偏心距 丝杠内径2.3.4稳定性校核 因螺杆较长，所以稳定性验算应以下式求临界载荷： 式中：E：螺杆材料的弹性模量，查材料力学表2-2，取E=206GPaIa：螺杆危险截面的轴惯性矩v ：长度系数，查机电一体化设计手册得=1丝杠的长度是=230mm 所以是安全的2.3.5刚度的验算按最不利的情况考虑，螺纹螺距因爱轴向力引起的弹性变形与受转矩引起弹性变形方向是一致的，所以 式中 ， S=P=4mm, ,.按最不利的情况，即取临界载荷F=Fm=1.8N所以：丝杠在工作长度上的弹性所引起的导程误差为： =0.23通常要求丝杠的导程误差应小于其定位精度的一半 ，= ，显然满足刚度要求。2.3.6效率验算 要求大于90%，所以该丝杆满足要求。经上述计算验证，FF1204-3 型内循环浮动式变位导程预紧滚珠丝杠各项性能均符合设计要求，故可选它。2.4步进电动机的计算、选型与校核2.4.1确定系统脉冲当量及步距角脉冲当量是一个进给指令时工作台的位移量，应小于等于工作台的位置精度，由于题目要求的定位精度为0.02mm，脉冲当量为0.01mm，因此选择脉冲当量为0.01mm。由于是联轴器传动，因此它的传动比为i=1，由丝杆的选型可知丝杆的导程为P=4mm。 步距角每转脉冲数2.4.2电动机轴上的转动惯量J总计算公式：J1为滚珠丝杆的转动惯量，对于圆柱体围绕其中心轴线旋转时，其惯量可由下述公式计算：计算公式：对于钢材有：式中：J-惯量，kg.M2 M-单位体积质量，kg D-圆柱体直径，mm L-圆柱体长度，mm所以： J2为工作台、工件等移动部件折算到电动机轴上的转动惯量，可由下述公式计算：计算公式：式中：M-工作台（包括工件）的质量，kg P-丝杆导程，mm V-工作台移动速度，mm/min n-丝杠转速，r/min所以：所以：2.4.3步进电机空载启动时，电机轴上的加速力矩计算公式：其中：J为电机轴上的转动惯量，等于J总 n电动机转速， T加减速时间，为0.1s所以：2.4.4工作台移动部件折算到电机轴上的摩擦力矩计算公式：式中：摩擦系数，为0.005 S为螺距，4mm 为总传动效率，取0.9 i为传动比，为1所以：2.4.5因丝杆副预紧力引起的电机轴上的附加摩擦转矩 计算公式：式中：Fmax最大预紧力，设预紧力为最大轴向载荷的1/3，即Fmax=1.8/3=0.6N总传动效率，取0.9 0-滚球未加预紧力时的效率，取0.93所以： 综上：空载启动时电机轴上的最大静转矩2.4.6负载转矩计算 式中Mt负载折算至电机力矩（N.m）；Pt负载（N） 所以：2.4.7步进电机的选择条件已知 Mt=0.11 N.m，所选取的步进电机需满足： 式中Mmax步进电机最大静转矩（Nm）Jm 步进电机转子的最大转动惯量（Kgm2）2.5步进电机的选择如下2.5.1初选步进电机选型根据上述计算分析，最后选定杭州日升电气设备有限公司生产的步距角为0.9o的型号为 86BYG250C的二相混合式步进电机。电机型号说明如下：其外形结构及尺寸参数如下图所示： 2.5.2步进电机参数验算（1）由电机定位转矩 Mmax=3.6 Nm Jm=1.910-4kg.m2由此可得：（2）由矩频特性曲线查得，当fmax=7000HZ时，电动机转矩（其中为不带负载时的转矩） 故按此频率计算最大进给速度V 满足要求。综上所述，所选用得86BYG250C二相混合式步进电机完全满足设计要求。2.6.联轴器及丝杆支撑座的选择2.6.1联轴器的介绍联轴器属于机械通用零部件范畴，用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲，减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。2.6.2联轴器的选择 因为上述所选的电机的转动轴的直径为5mm，因此我所选的联轴器为：所选型号为MG-a170参数与外形尺寸如上图所示。2.6.3丝杆支撑座的选择选择丝杆支承座时，考虑支承座孔径丝杆相配合。由于所选的滚珠丝杆公称直径为12mm，因此选择的轴承座如下所示：其外观图为：其参数为：根据参数，选择的型号为EK-8装配参数：2.7 机械系统结构设计以下参照三维造型图和总装配图，来进行机械系统结构设计的说明。本设计考虑设计任务工作台面尺寸要求为CBH160mm175mm12mm，而底座外形尺寸为C1B1H1225mm235mm12mm；为不超出底座外形尺寸要求，故选用了标准系列导轨副长度230mm，同时为了保证行程要求X=60mm，Y=55mm，因此不能将导轨滑块装置在工作台两边缘。由于设计尺寸较小，故总体结构较为紧凑，依靠步进电动机和滚珠丝杠副的选型来满足脉冲当量的需求，而无需添加齿轮减速箱，且将增量式旋转编码器装置在滚珠丝杠副末端，形成半闭环控制，既使空间结构紧凑有序，又保证了精度需求。考虑到装配需求，故设计了独立的步进电动机与导轨底座的连接座，同时设计了相应的端盖，通过螺钉与轴承端盖连接，步进电机轴在端盖内通过联轴器与滚珠丝杠副连接，并给联轴器预留了足够了装配空间。同时在模拟实际使用情况时，在保证行程要求的前提下，工作台不会触碰到连接座，可以安全使用。3、控制系统硬件设计3.1 控制系统硬件组成考虑控制系统中需要不同的稳压电平，因此需要引入电源设计电路；CPU控制电路主要对电机信号进行控制，并接收外部限位开关、暂停和点动输入信号，并根据响应信号对步进电机进行控制；CPU电路为TTL电平，与外部信号电平不一致，需要添加光电耦合器，同时减少外部干扰；CPU输出的电压信号不能直接驱动电机转动，需要经过驱动电路进行电压和电流信号的放大以及对信号脉冲分频处理。3.2 控制系统硬件选型 微控制器的选用：本次设计选用的的是微机控制系统，X-Y数控工作台要求控制系统计算精度较高、处理速度较快；加之在考虑尽量减少成本、选择程序编制较为简易以及方便扩充I/O接口的前提下，我们选择了使用AT89C52作为我们的微处理器，选择此微处理器能够满足任务书给定的相关指标的设计要求。AT89C52单片机主要性能参数及功能特性AT89C52的主要工作特性： 8031CPU（8051的内核）； 8KB的快速擦写Flash存储器，用于程序存储器，可擦写次数为1000次； 256字节的RAM，其中高128字节地址被特殊功能寄存器SFR占用； 32跟可编程I/O端口：P0、P1、P2、P3； 2个可编程16位定时器：P3口的第二功能； 具有6个中断源、5个中断矢量、二级优先权的中断系统； 1个数据指针DPTR； 1个可编程的全双工串行通信：P3口的第二功能； 具有“空闲”和“掉电”两种低功耗工作方式； 可编程的3级程序锁定位； 工作电源的电压为(50.2)V； 振荡器最高频率为24 MHz； 编程频率324 MHz，编程电流1 mA，编程电压Vpp为5 V或12 V。 P1.0口的T2为定时器/计数器，P1.1口的T2EX为具有捕捉/重装操作的定时器/计数器。图4-1为AT89C52单片机原理结构图，从图中可了解到，AT89C52内部结构可分为：内核CPU部分、存储器部分、I/O接口部分和特殊功能部分（如定时器/计数器、外中断控制模块等）。AT89C52单片机的CPU是8位字长，主要包括运算器和控制器两部分。AT89C52单片机芯片内配置有8KB的FLASH程序存储器和256字节的数据存储器RAM，设计时可外扩到最大64KB的程序存储器和64KB的数据存储器，其存储器结构可分为4部分：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器。本次设计不作扩展，使用单片机自身提供的8KB FLASH程序存储器和256字节数据存储器RAM能够满足设计要求。AT89C52单片机内部集成了4个可编程的并行I/O接口(P0P3)，每个接口电路都具有锁存器和驱动器，输入接口电路具有三态门控制。P0P3口同RAM统一编制，可以当作特殊功能寄存器SFR来寻址。AT89C52单片机可以利用其I/O接口直接与外围电路相连，本设计将会使用可编程并行接口芯片8255A作为CPU的I/O口的扩展，P0P3口在开机或复位时均呈高电平。隔离电源的选择：隔离电源的获得可有几种途径。一种途径是采用不同的电源供电，另一种途径是试用具有直流隔离功能的的DC/DC变换器。此次设计，我选择采用如图4-6所示的具有无直接关联的二次侧输出电压，然后对其输出V1、V2分别进行整流、滤波、稳压等处理，即可获得不共地的直流稳压电源。此次设计我选用的是微机控制系统，微机控制系统使用的是直流电源，AT89C52单片机芯片及其扩展芯片需要提供稳定的+5V直流电源，控制系统由于在开关信号输入电路中应用了TLP521-1光耦合器，因此也要给TLP521-1光耦合器的输入端提供独立的+12V供电电源；为此我通过参考已有书籍和文献资料选用了两套电源设计方案。整 流变 压滤 波变 压稳 压负 载交流电我所选择的控制系统的电源均采用的是串联型稳压电源，它使用的是连续线性控制方式，具有稳定度高、可靠性好、成本较低的优点，非常适合应用在像本控制系统在内的低电压、小电流的场合，主要负责给控制系统的主机电路供电；其电路的主要结构如下图所示。光电耦合隔离电路元件的选择：光电隔离是有光耦合器来完成的。光耦合器是以光为媒介传输信号的器件，其输入端配置发光源，输出端配置受光源，因而输入和输出在电气上是完全隔离的。本设计将会使用开关量电路，因此设计时选择在电路中接入光耦合器，从而使其输入侧与输出侧的信号得到了电气隔离，互补影响。我们选用的是普通的信号隔离用光耦合器(TLP521-1)。TLP521-1光耦合器以发光二极管为输入端，光敏晶体管为输出端，能够隔离频率在100kHz以下的信号，满足我此次设计的要求。驱动器件的选择：步进电动机的脉冲分配有多种形式，主要分为硬件环分和软件环分。硬件环分通常由专用集成芯片或通过可编程逻辑器件组成，如CH250是三相反应式步进电动机环行分配器的专用芯片，L297和PMM8713是两相步进电动机的专用芯片等。采用硬件环分时，步进电动机的通电节拍由硬件电路来决定，编程软件时可以不考虑。控制器与硬件环分电路的连接只需两根信号线：一根方向线，一根脉冲线（或者一根正转脉冲线，一根反转脉冲线）。本系统设计选择的是硬件环分，通过AT89C52单片机编程步进电机配套的驱动器BD28Nb，输入电机转动方向信号和驱动脉冲，通过驱动器内部电路的环分电路输出步进脉冲控制步进电机转动，实现数控工作台的功能要求。BD28Nb的性能指标如下：电气特性 Ti=25 项 目 指 标 电源电压AC40V、AC18V输入 输出电流2.5A/3A/3.5A/4A可选 步进脉冲频率BD28Fb：0200KHz；BD28Nb：010KHz 逻辑信号电流510mA 绝缘电阻500M 使用环境及参数 冷 却 方 式 自然冷却使用环境 温 度 10+50 湿 度 40%90%PH 外 形 尺 寸 64x153x117.5mm 重 量 约 Kg电流选择（对BD28Nb/Fb均有效）通过面板上的设定开关第1，2位选择电流。 位电流 1 2 2.5A 0 0 3A 1 0 3.5A 0 1 4A 1 1方向控制：（1） 通过面板上的设定开关第3位可设定电机运转方向。（2） 外部输入信号Cw电平变化亦可改变电机运转方向。注：电机的初始运行方向与电机的接线有关，互换任意两相可以改变初始运行的方向。步进脉冲输入信号Cp:最大通过频率为200KHz（BD28Fb）或10KHz（BD28Nb）。脉冲的低电平时间应大于500nS。使能信号En：（1） En端外加低电平时，电机响应Cp端输入脉冲运行，Cp端没有信号时，电机处于半流锁定状态；（2） En端悬空时，驱动器切断电机各相的电流使电机轴处于自由状态，此时步进脉冲Cp将不被响应。输出信号A1、A2，B1、B2:接二相混合式步进电动机的出线。刀具的动作只有落刀和提刀两个，可以通过电磁继电器来控制。AT89C51单片机对电磁继电器的控制可以通过ULN2003A来驱动3.3 控制系统硬件接口电路设计CPU控制电路：P0口输出步进电机和刀具的驱动信号，控制步进电机转动以及刀具的动作；P1口作为控制面板的输入信号接收端，检测电动信号输入以及演示输入；P2口是限位信号输入接收端；限位以及暂停信号通过TTL门电路输出暂停中断接入INT0中断输入口。电源设计电路外部进过变压后的交流电源通过整流、滤波、稳压后输出所需的直流电压。整流：使用桥式整流器KBPC108搭建的桥式整流电路，从其命名中我们就能知道其正向电流为1A，耐压值（最高方向电压）800V，通过桥式整流，将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电。滤波：由于整流过后输出的直流电压脉动较大，而我所设计的微机控制系统需要稳定的直流电源；因此在整流电路后面还需加滤波电路将交流成分滤除，以得到比较平滑的输出电压。滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的，此次设计采用的是电容滤波电路，既在整流电路的输出端并联一只大容量的电容。稳压：电压的稳定在此采用了MC7805三端固定电压稳压器，而为了能获得+5V的稳定电压需要扩展输出电流，因此电源电路设计选择了并联两片MC7805三端固定电压稳压器。输入信号接口电路：外部信号通过光电耦合器将信号输入控制电路内部，限位开关信号和暂停按钮信号通过TTL门电路输出暂停信号到CPU控制电路，同时限位开关信号将各自信号输入CPU的P2口用于CPU对暂停