简易数控刻尺机控制系统设计

1目 录第 1 章 设计任务 .21.1 设计任务介绍及意义 .21.2 设计任务明细 .21.2.1 方案设计 .21.2.2 总体设计 .2第 2 章 设计总体方案 .42.1 设计的基本依据 .42.2 总体方案的确定 .4第 3 章 电气原理设计 .53.1 电气系统的基本组成 .53.1.1 8051 单片机 .53.1.2 Intel6264 芯片 .63.1.3 2764 芯片 .73.1.4 8155 .73.1.5 74ls573 介绍 .93.1.6 SMC2004A LCM .93.1.7 BS232 光电耦合器 .103.1.8 步进电动机 .113.2 电气系统的设计 .12第 4 章 程序设计 .134.1 软件完成的主要内容 .134.2 程序设计技术 .214.3 程序设计说明 .21参考文献 .232第一章1.1 设计任务介绍及意义本次设计任务进行简易的数控刻线机床控制系统设计，该刻线机能够对不同的铁尺进行刻线加工1.2 设计任务明细1.2.1方案设计根据课程设计任务的要求，在搜集、归纳、分析资料的基础上，明确系统的主要功能，确定实现系统主要功能的原理方案，并对各种方案进行分析和评价，进行方案选优。1.2.2总体设计针对具体的原理方案，通过对动力和总体参数的选择和计算，进行总体设计，最后给出系统的总电气原理图（A1 一张） 。根据系统的组成可以设计系统的结构图或者进行复杂的电气系统设计，画出另外一张 A1 图纸。课程设计的成果最后集中表现在课程设计说明书和所绘制的设计图纸上，每个学生应独立完成课程设计说明书一份，字数为 10000 字以上，设计图纸不少于两张 A1。用计算机绘图或手工绘图，打印说明书。课程设计共 4 周，各阶段的任务和时间安排建议如下：（一）课程实习，搜集资料及方案设计(5 天)1、课程实习实习期间，要根据毕业设计任务书的要求，搜集、阅读有关的文字资料和结构图片资料，依据设计要求进一步分析和归纳资料，为课程设计做好准备。程实习的要求：1.学习设计对象的有关的专业知识。2.学习产品工作过程和电气设计要求。3.搜集其它有关资料。4.按时写好课程实习(调研)记录。2、方案设计这一阶段应明确整个设计的目的和方向，根据课程设计任务的要求搜集、归纳、分析资料的基础上，将设计要求具体实施，确定控制系统的方案。具体任务如下：1.根据调研和搜集资料的情况以及老师所列些课题的任务参数情况，制定设计要求明细，并形成表格。2.寻求实现主要设计要求的原理，应尽可能的多构想一些原理方案。3.对所构想的原理分析计算，考查所提原理方案能否满足设计要求，必要时在条件允许时可进行原理方案试验。4.对各种方案进行分析比较：使设计方案在性能上满足技术要求和使用要求，并具有一定的先进性和较好的经济效果，要避免片面地强调某一方面的倾向，应全面地综合分析比较工作性能、成本、使用费用、实现可能性等。5.确定方案：对选择哪一种方案进行设计作出决策。3(二)原理草图设计阶段（5 天）在本阶段中，学生在自己画的草图和草纸上进行设计过程中的总体布局和设计的分析计算， 确定原件的相互位置及尺寸，并考虑使设计方案满足多方面要求而采取的各种措施，使各控制结构相互协调以保证整机性能，最完善的满足设计要求，实现设计功能。具体工作内容：1.了解电控原理的要求，搞清器件间的限制条件。2.选择合适的设计方案(优化)。3.结合对所选方案中各器件的关系、计算参数，进行总体图的设计。4.针对总体布置图，进行技术经济性分析并根据分析结果对总体结构进行修改。5.确定电气系统的组成及方案的合理性。通过对总体设计全面考虑设计、使用、和目前技术发展的要求。保证整机的性能趋于完善，满足设计任务书的要求。要求学生必须全面考虑问题，搞清技术要求和使用要求的实质，从而选择合适的检测与控制器件，满足要求。这一阶段计算、研究讨论和绘图应交错进行，相互补充，由于时间限制，各种数据不能通过计算确定，因此可以采用比较设计的方法，选用成熟器件。（三） 、原理图设计阶段（3 天）根据原理草图及设计计算的结果，进行原理图的设计。在绘图的过程中，根据老师每天的检查指导进行设计，根据制图标准进行绘制，线条横平竖直，要保持图纸的清洁和质量。（四）软件的编写（3 天）根据设计的原理图，进行软件的编写，要求有汇编语言、高级语言或可编程控制器梯形图（语句表）的程序训练。（五)编写课程设计说明书(3 天)课程设计说明书是课程设计内容的文字阐述。它与设计图纸一道，是检验学生课程设计情况的主要依据。因此要求其内容密切结合设计课题，重点突出，用自己的语言认真书写，文字通顺流畅，计算机打印，要防止不加分析地长篇引用教科书，抄袭其它著作中的阐述。要求如下：1 课程设计说明书必须打印。文中所用的公式、图表及程序代码，在条件许可时，应打印输出。2 课程设计说明书一律装订为横开本，左侧装订。3 文中所用的符号、缩略词、制图规范和计量单位、必须遵守国家规定的标准或本学科通用标准。作者自己拟定的符号、记号缩略词，均应在第一次出现时加以说明。4 注序要与文中提及的页码一致，序号不能用1、2、3等数码表示，以免与参考文献的序码相混淆。5 文后要注明参考文献和附录，参考文献要写明作者，书名（或文章题目及报刊名） 、版次（初版不注版次） ，出版地、出版者、出版年、页码。序号使用1、2、3。中文译本前加国别。4第 2 章 设计总体方案2.1 设计的基本依据认真审题，明确任务布置书上所述要求，通过自己分析以及询问老师确定设计的各个关键部分，再由图书馆所借来的参考资料，深入了解各部件，根据微型计算机原理与接口技术，确定了单片机采用 8051，根据要求需要进行数据与存储扩展，分别是 Intel 6264 与 2764 芯片，接口电路采用 8155。由机电书可知，和驱动器连接需要功率放大器，其放大倍数根据各个元件的功率匹配确定。对于行程控制的要求，以及所设计的刻线机的特点，在刀具外侧加一个行程开关。急停开关是属于主令控制电器的一种,当机器处于危险状态时,通过急停开关切断电源,停止设备运转,达到保护人身和设备的安全. 急停开关通常为手动控制的按压式开关(按键为红色),串联接入设备的控制电路,用于紧急情况下直接断开控制电路电源从而快速停止设备避免非正常工作。考虑到保护各个元器件，还需要采用光电耦合器。对于工作台的保护，还要在极限位置加上两个限位开关。2.2 总体方案的确定由键盘输入所需刻定长度，单片机接到键盘输入信号，按照预定程序分别控制三个步进电动机，其中：步进电动机 A 控制工作台带动铁尺沿 X 方向进行 1mm 间歇进给；步进电动机 B 控制刻刀沿 Y 方向进行刻线，刻线长度先后是 1 长、4 短、1 中、4 短；步进电动机 C 控制刻刀沿 Z 方向每次刻线前的接近铁尺以及刻线后的离开铁尺的运动。当一个铁尺刻线完毕，触动行程开关，单片机接到信号，控制步进电机 A 快速反向连续转动，回到初始位置，准备重新装夹继续工作。单片机数据存储扩展程序存储扩展接口电路光电隔离光电隔离光电隔离功率放大功率放大功率放大显示器键盘行程开关步进电动机 A步进电动机 B步进电动机 C5第 3 章 电气原理设计 3.1 电气系统的基本组成3.1.1 8051单片机引脚功能介绍首先我们来连接一下单片机的引脚图，如果，具体功能在下面都有介绍。单片机的 40 个引脚大致可分为 4 类：电源、时钟、控制和 I/O 引脚。3.1.1.1 电源: VCC - 芯片电源，接+5V； VSS - 接地端；3.1.1.2 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 3.1.1.3 控制线:控制线共有 4 根， ALE/PROG:地址锁存允许/片内 EPROM 编程脉冲 ALE 功能：用来锁存P0 口送出的低 8 位地址 PROG 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外 ROM 读选通信号。 RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD 功能：在 Vcc 掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外 ROM 选择/片内 EPROM 编程电源。 EA 功能：内外 ROM 选择端。 Vpp 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，施加编程电源Vpp。3.1.1.4 I/O 线80C51 共有 4 个 8 位并行 I/O 端口：P0、P1、P2、P3 口，共 32 个引脚。P3 口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线） 。 6图3-13.1.2 Intel6264芯片 3.1.2.1 Intel 6264 的特性及引脚信号 Intel 6264 的容量为 8KB，是 28 引脚双列直插式芯片，采用 CMOS 工艺制造A12A0（address inputs）：地址线，可寻址 8KB 的存储空间。 D7D0（data bus）：数据线，双向，三态。 （output enable）：读出允许信号，输入，低电平有效。 （write enable）：写允许信号，输入，低电平有效。（chip enable）：片选信号 1，输入，在读/写方式时为低电平。 CE2（chip enable）：片选信号 2，输入，在读/写方式时为高电平。 VCC：+5V 工作电压。GND：信号地。 3.1.2.2 Intel 6264 的操作方式 Intel 6264 的操作方式由, , , CE2 的共同作用决定 写入：当和为低电平，且和 CE2 为高电平时，数据输入缓冲器打开，数据由数据线 D7D0 写入被选中的存储单元。 读 出 ： 当 和 为 低 电 平 ， 且 和 CE2 为 高 电 平 时 ， 数 据 输 出 缓 冲 器 选 通 ， 被 选 中单 元 的 数 据 送 到 数 据 线 D7 D0 上 。 保 持 ： 当 为 高 电 平 ， CE2 为 任 意 时 ， 芯 片 未 被 选 中 ， 处 于 保 持 状 态 ， 数 据 线 呈现 高 阻 状 态 。 73.1.3 2764芯片下面介绍 2764 各引脚的含义:3.1.3.1 A0 一 A12：13 根地址输入线。用于寻址片内的 8K 个存储单元。3.1.3.2 D0D7：8 根双向数据线，正常工作时为数据输出线。编程时为数据输入线。3.1.3.3 OE：输出允许信号。低电平有效。当该信号为 0 时，芯片中的数据可由 D0D7端输出。3.1.3.4 CE：选片信号。低电平有效。当该信号为 0 时表示选中此芯片。3.1.3.5 PGM:编程脉冲输入端。对 EPROM 编程时，在该端加上编程脉冲。读操作时该信号为 1。3.1.3.6 VPP：编程电压输入端。编程时应在该端加上编程高电压，不同的芯片对 VPP 的值要求的不一样，可以是+12.5V，+15V，+21V，+25V 等。3.1.4 8155 3.1.4.1 描 述 ： 2048 位 静 态 内 存 与 I/O 端 口 和 定 时 器 8155 各 引 脚 功 能 说 明 如 下 ： RST： 复 位 信 号 输 入 端 ， 高 电 平 有 效 。 复 位 后 ， 3 个 I/O 口 均 为 输 入 方 式 。 AD0 AD7： 三 态 的 地 址 /数 据 总 线 。 与 单 片 机 的 低 8 位 地 址 /数 据 总 线 （ P0 口 ）相 连 。 单 片 机 与 8155 之 间 的 地 址 、 数 据 、 命 令 与 状 态 信 息 都 是 通 过 这 个 总 线 口 传 送的 。 读 选 通 信 号 ， 控 制 对 8155 的 读 操 作 ， 低 电 平 有 效 。 写 选 通 信 号 ， 控 制 对 8155 的 写 操 作 ， 低 电 平 有 效 。 片 选 信 号 线 ， 低 电 平 有 效 。 IO/ ： 8155 的 RAM 存 储 器 或 I/O 口 选 择 线 。 当 IO/ 0 时 ， 则 选 择 8155 的 片内 RAM， AD0 AD7 上 地 址 为 8155 中 RAM 单 元 的 地 址 （ 00H FFH） ； 当 IO/ 1 时 ，选 择 8155 的 I/O 口 ， AD0 AD7 上 的 地 址 为 8155 I/O 口 的 地 址 。 ALE： 地 址 锁 存 信 号 。 8155 内 部 设 有 地 址 锁 存 器 ， 在 ALE 的 下 降 沿 将 单 片 机 P0口 输 出 的 低 8 位 地 址 信 息 及 ， IO/ 的 状 态 都 锁 存 到 8155 内 部 锁 存 器 。 因 此 ， P0 口输 出 的 低 8 位 地 址 信 号 不 需 外 接 锁 存 器 。 PA0 PA7： 8 位 通 用 I/O 口 ， 其 输 入 、 输 出 的 流 向 可 由 程 序 控 制 。 PB0 PB7： 8 位 通 用 I/O 口 ， 功 能 同 A 口 。 PC0 PC5： 有 两 个 作 用 ， 既 可 作 为 通 用 的 I/O 口 ， 也 可 作 为 PA 口 和 PB 口 的 控制 信 号 线 ， 这 些 可 通 过 程 序 控 制 。 TIMER IN： 定 时 /计 数 器 脉 冲 输 入 端 。 TIMER OUT： 定 时 /计 数 器 输 出 端 。 VCC： 5V 电 源 。 3.1.4.2 8155 的 地 址 编 码 及 工 作 方 式 8在 单 片 机 应 用 系 统 中 ， 8155 是 按 外 部 数 据 存 储 器 统 一 编 址 的 ， 为 16 位 地 址 ，其 高 8 位 由 片 选 线 提 供 ， 0， 选 中 该 片 。 当 0， IO/ 0 时 ， 选 中 8155 片 内 RAM， 这 时 8155 只 能 作 片 外 RAM 使 用 ， 其RAM 的 低 8 位 编 址 为 00H FFH； 当 0， IO/ 1 时 ， 选 中 8155 的 I/O 口 ， 其 端 口地 址 的 低 8 位 由 AD7 AD0 确 定 ， 如 表 6-6 所 示 。 这 时 ， A、 B、 C 口 的 口 地 址 低 8 位分 别 为 01H、 02H、 03H（ 设 地 址 无 关 位 为 0） 。 8155 的 A 口 、 B 口 可 工 作 于 基 本 I/O 方 式 或 选 通 I/O 方 式 。 C 口 可 工 作 于 基 本I/O 方 式 ， 也 可 作 为 A 口 、 B 口 在 选 通 工 作 方 式 时 的 状 态 控 制 信 号 线 。 当 C 口 作 为 状态 控 制 信 号 时 ， 其 每 位 线 的 作 用 如 下 ： PC0： AINTR（ A 口 中 断 请 求 线 ） PC1： ABF（ A 口 缓 冲 器 满 信 号 ） PC2： （ A 口 选 通 信 号 ） PC3： BINTR（ B 口 中 断 请 求 线 ） PC4： BBF（ B 口 缓 冲 器 满 信 号 ） PC5： （ B 口 选 通 信 号 ） 8155 的 I/O 工 作 方 式 选 择 是 通 过 对 8155 内 部 命 令 寄 存 器 设 定 控 制 字 实 现 的 。 命令 寄 存 器 只 能 写 入 ， 不 能 读 出 ， 命 令 寄 存 器 的 格 式 如 图 6-16 所 示 。 在 ALT1 ALT4 的 不 同 方 式 下 ， A 口 、 B 口 及 C 口 的 各 位 工 作 方 式 如 下 ： ALT1： A 口 ， B 口 为 基 本 输 入 /输 出 ， C 口 为 输 入 方 式 。 ALT2： A 口 ， B 口 为 基 本 输 入 /输 出 ， C 口 为 输 出 方 式 。 ALT3： A 口 为 选 通 输 入 /输 出 ， B 口 为 基 本 输 入 /输 出 。 PC0 为 AINTR， PC1 为ABF， PC2 为 ， PC3 PC5 为 输 出 。 ALT4： A 口 、 B 口 为 选 通 输 入 /输 出 。 PC0 为 AINTR， PC1 为 ABF， PC2 为 ， PC3为 BINTR， PC4 为 BBF， PC5 为 。 8155 内 还 有 一 个 状 态 寄 存 器 ， 用 于 锁 存 输 入 /输 出 口 和 定 时 /计 数 器 的 当 前 状 态 ，供 CPU 查 询 用 。 状 态 寄 存 器 的 端 口 地 址 与 命 令 寄 存 器 相 同 ， 低 8 位 也 是 00H， 状 态寄 存 器 的 内 容 只 能 读 出 不 能 写 入 。 所 以 可 以 认 为 8155 的 I/O 口 地 址 00H 是 命 令 /状态 寄 存 器 ， 对 其 写 入 时 作 为 命 令 寄 存 器 ； 而 对 其 读 出 时 ， 则 作 为 状 态 寄 存 器 。 3.1.4.3 8155 的 定 时 /计 数 器 8155 内 部 的 定 时 /计 数 器 实 际 上 是 一 个 14 位 的 减 法 计 数 器 ， 它 对 TIMER IN 端输 入 脉 冲 进 行 减 1 计 数 ， 当 计 数 结 束 （ 即 减 1 计 数 “回 0”） 时 ， 由 TIMER OUT 端输 出 方 波 或 脉 冲 。 当 TIMER IN 接 外 部 脉 冲 时 ， 为 计 数 方 式 ； 接 系 统 时 钟 时 ， 可 作 为定 时 方 式 。 定 时 /计 数 器 由 两 个 8 位 寄 存 器 构 成 ， 其 中 的 低 14 位 组 成 计 数 器 ， 剩 下的 两 个 高 位 （ M2， M1） 用 于 定 义 输 出 方 式 。3.1.4.4 振 荡 电 路 能 够 产 生 振 荡 电 流 的 电 路 叫 做 振 荡 电 路 。 一 般 由 电 阻 、 电 感、 电 容 等 元 件 和 电 子 器 件 所 组 成 。 由 电 感 线 圈 l 和 电 容 器 c 相 连 而 成 的 lc 电 路 是 最简 单 的 一 种 振 荡 电 路 。 一 种 不 用 外 加 激 励 就 能 自 行 产 生 交 流 信 号 输 出 的 电 路 。 它 在 电子 科 学 技 术 领 域 中 得 到 广 泛 地 应 用 ， 如 通 信 系 统 中 发 射 机 的 载 波 振 荡 器 、 接 收 机 中 的9本 机 振 荡 器 、 医 疗 仪 器 以 及 测 量 仪 器 中 的 信 号 源 等 。 振 荡 器 的 种 类 很 多 ， 按 信号 的 波 形 来 分 ， 可 分 为 正 弦 波 振 荡 器 和 非 正 弦 波 振 荡 器 。 正 弦 波 振 荡 器 产 生 的 波 形 非常 接 近 于 正 弦 波 或 余 弦 波 ， 且 振 荡 频 率 比 较 稳 定 ； 非 正 弦 波 振 荡 器 产 生 的 波 形 是 非 正弦 的 脉 冲 波 形 ， 如 方 波 、 矩 形 波 、 锯 齿 波 等 。 非 正 弦 振 荡 器 的 频 率 稳 定 度 不 高 。 在 正 弦 波 振 荡 器 中 ， 主 要 有 LC 振 荡 电 路 、 石 英 晶 体 振 荡 电 路 和 RC 振 荡 电 路 等 几 种。 这 几 种 电 路 ， 以 石 英 晶 体 振 荡 器 的 频 率 最 稳 定 ， LC 电 路 次 之 ， RC 电 路 最 差 。 RC振 荡 器 的 工 作 频 率 较 低 ， 频 率 稳 定 度 不 高 ， 但 电 路 简 单 ， 频 率 变 化 范 围 大 ， 常 在 低 频段 中 应 用 。 在 通 信 、 广 播 、 电 视 等 设 备 中 ， 振 荡 器 正 逐 步 实 现 集 成 化 ， 这 些 集 成 化 正弦 波 振 荡 器 的 工 作 原 理 、 电 路 分 析 、 设 计 方 法 等 原 则 上 与 分 立 元 件 振 荡 电 路 相 一 致 。由 于 集 成 电 路 的 集 成 度 愈 来 愈 高 ， 并 在 向 系 统 功 能 发 展 ， 其 内 部 电 路 日 趋 复 杂 ， 如 果不 从 系 统 组 成 和 单 元 电 路 原 理 这 两 方 面 同 时 着 手 ， 那 是 很 难 弄 清 某 一 集 成 芯 片 的 ， 振荡 器 也 不 例 外 。3.1.5 74ls573介绍三态总线驱动输出：置数全并行存取缓冲控制并行存取缓冲控制输入使输入有改善抗扰度的滞后作用原理：74ls573 的八个锁存器都是透明的 D 型锁存器，当使能（G）为高时，Q 输出将随数据（D）输入而变，当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口，特别适用于缓冲寄存器，I/O 通道，双向总线驱动器和工作寄存器。3.1.6 SMC2004A LCMSMC2004A 标准字符点阵型液晶显示模块(LCM)，采用点阵型液晶显示器(LCD)，可显示 20 个字符 X4 行西文字符，字符尺寸为 2.95X4.75(WXH)mm，内置 HD44780 接口型液晶显示控制器，可与 MCU 单片机直接连接，广泛应用于各类仪器仪表及电子设备主要技术参数产品型号显示类型 显示模式 工作温度 存储温度 工作电压 工作电流 背光颜色 背光电流SMC2004ASTN 黄绿模 常温 0+50-20+704.85.2V 2.0mA,5.0V黄绿 80mA表 3-110接口信号说明编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明1 VSS 电源地 9 D2 Date I/O2 VDD 电源正极 10 D3 Date I/O3 VO LCD 偏压输入 11 D4 Date I/O4 RS 数据/命令选择端(H/L) 12 D5 Date I/O5 R/W 读写控制信号(H/L) 13 D6 Date I/O6 E 使能信号 14 D7 Date I/O7 D0 Date I/O 15 BLA 背光源正极8 D1 Date I/O 16 BLK 背光源负极表 3-23.1.7 BS232光电耦合器BS232 光 电 耦 合 器 （ optical coupler， 英 文 缩 写 为 OC） 亦 称 光 耦 合 器 ，简 称 光 耦 。 光 耦 合 器 以 光 为 媒 介 传 输 电 信 号 。 它 对 输 入 、 输 出 电 信 号 有 良 好 的 隔 离 作用 ， 所 以 ， 它 在 各 种 电 路 中 得 到 广 泛 的 应 用 。 目 前 它 已 成 为 种 类 最 多 、 用 途 最 广 的 光电 器 件 之 一 。 光 耦 合 器 一 般 由 三 部 分 组 成 ： 光 的 发 射 、 光 的 接 收 及 信 号 放 大 。 输 入 的电 信 号 驱 动 发 光 二 极 管 （ LED） ， 使 之 发 出 一 定 波 长 的 光 ， 被 光 探 测 器 接 收 而 产 生 光电 流 ， 再 经 过 进 一 步 放 大 后 输 出 。 这 就 完 成 了 电 光 电 的 转 换 ， 从 而 起 到 输 入 、输 出 、 隔 离 的 作 用 。 由 于 光 耦 合 器 输 入 输 出 间 互 相 隔 离 ， 电 信 号 传 输 具 有 单 向 性 等 特点 ， 因 而 具 有 良 好 的 电 绝 缘 能 力 和 抗 干 扰 能 力 。 又 由 于 光 耦 合 器 的 输 入 端 属 于 电 流 型工 作 的 低 阻 元 件 ， 因 而 具 有 很 强 的 共 模 抑 制 能 力 。 所 以 ， 它 在 长 线 传 输 信 息 中 作 为 终端 隔 离 元 件 可 以 大 大 提 高 信 噪 比 。 在 计 算 机 数 字 通 信 及 实 时 控 制 中 作 为 信 号 隔 离 的 接口 器 件 ， 可 以 大 大 增 加 计 算 机 工 作 的 可 靠 性 。 光 耦 合 器 的 主 要 优 点 是 ： 信 号 单 向 传 输 ， 输 入 端 与 输 出 端 完 全 实 现 了 电 气 隔 离 ，输 出 信 号 对 输 入 端 无 影 响 ， 抗 干 扰 能 力 强 ， 工 作 稳 定 ， 无 触 点 ， 使 用 寿 命 长 ， 传 输 效率 高 。 光 耦 合 器 是 70 年 代 发 展 起 来 产 新 型 器 件 ， 现 已 广 泛 用 于 电 气 绝 缘 、 电 平 转 换 、级 间 耦 合 、 驱 动 电 路 、 开 关 电 路 、 斩 波 器 、 多 谐 振 荡 器 、 信 号 隔 离 、 级 间 隔 离 、 脉冲 放 大 电 路 、 数 字 仪 表 、 远 距 离 信 号 传 输 、 脉 冲 放 大 、 固 态 继 电 器 (SSR)、 仪 器 仪 表 、通 信 设 备 及 微 机 接 口 中 。 在 单 片 开 关 电 源 中 ， 利 用 线 性 光 耦 合 器 可 构 成 光 耦 反 馈 电 路 ，通 过 调 节 控 制 端 电 流 来 改 变 占 空 比 ， 达 到 精 密 稳 压 目 的 。 BS232 系列 RS-232 光电隔离器都无需供电，隔离电压 2500V，通信速率一般保证最高 9600bps，实际可达 38.4Kbps以上。113.1.8 步进电动机该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。四相反应式步进电机工作原理示意图图 3-2开始时，开关 SB 接通电源，SA、SC、SD 断开，B 相磁极和转子 0、3 号齿对齐，同时，转子的 1、4 号齿就和 C、D 相绕组磁极产生错齿，2、5 号齿就和 D、A 相绕组磁极产生错齿。当开关 SC 接通电源，SB、SA、SD 断开时，由于 C 相绕组的磁力线和 1、4 号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4 号齿和 C 相绕组的磁极对齐。而 0、3 号齿和 A、B 相绕组产生错齿，2、5 号齿就和 A、D 相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D 四相绕组轮流供电，则转子会沿着 A、B、C、D 方向转动。 四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形图图 3-3123.2 电气系统的设计由键盘输入所需刻定长度，单片机接到键盘输入信号，按照预定程序分别控制三个步进电动机，其中：步进电动机 A 控制工作台带动铁尺沿 X 方向进行 1mm 间歇进给；步进电动机 B 控制刻刀沿 Y 方向进行刻线，刻线长度先后是 1 长、4 短、1 中、4 短；步进电动机 C 控制刻刀沿 Z 方向每次刻线前的接近铁尺以及刻线后的离开铁尺的运动。当一个铁尺刻线完毕，触动行程开关，单片机接到信号，控制步进电机 A 快速反向连续转动，回到初始位置，准备重新装夹继续工作。13第 4 章 程序设计4.1 软件完成的主要内容程序所包含的内容有： 刀具刻线的长度分别是 1 长、4 短、1 中、4 短，循环 当工作台移动到极限位置出发行程开关时，程序控制步进电动机 A 快速反转，回到初始位置后停止 当工作台出现意外超过极限位置时，出发限位开关，程序控制所有步进电动机停止转动 控制工作台沿 X 方向间歇运动，间隔为 1mm/*电机驱动*/#include#includesbit Kstart= P20;sbit Kzh = P21;sbit Kfz = P22;sbit Ksup = P23;sbit Ksdw = P24;sbit As = P30; /电机 A 的 4 相sbit Bs = P31;sbit Cs = P33;sbit Ds = P34;sbit A1s = P10;/电机 B 的 4 相sbit B1s = P11;sbit C1s = P12;sbit D1s = P13;sbit A2s = P35;/电机 C 的 4 相sbit B2s = P34;sbit C2s = P33;sbit D2s = P14;unsigned int count=0;unsigned int startstop=0;unsigned int zhengzhfanzh=0;unsigned char flag=0;14unsigned int chg=0;unsigned int chd=0;unsigned long jishusum=0;unsigned long jipulsez=0;unsigned long jipulsef=0;unsigned char getkey();void jisun_s(); /计算位移程序void kedu();void delay(unsigned int t)while(t-);void int0() interrupt 0flag=1;/*timer function*/void timer1() interrupt 3 count+;if(flag=0) /正转switch(count)case 1:As=1;Bs=0;Cs=0;Ds=0;break; / Acase 2: As=1;Bs=1;Cs=0;Ds=0;break; / ABcase 3: As=0;Bs=1;Cs=0;Ds=0;break; / Bcase 4: As=0;Bs=1;Cs=1;Ds=0;break; / BCcase 5:As=0;Bs=0;Cs=1;Ds=0;break; / Ccase 6: As=0;Bs=0;Cs=1;Ds=1;break; / CDcase 7: As=0;Bs=0;Cs=0;Ds=1;break; / Dcase 8: Bs=0;Cs=0;Ds=1;count=0;As=1;break; / DA TH1=chg;TL1=chd; jipulsez+;else /反转switch(count)case 1: As=1;Ds=0;Cs=0;Bs=0;break; / A15case 2: As=1;Ds=1;Cs=0;Bs=0;break; / ADcase 3: As=0;Ds=1;Cs=0;Bs=0;break; / Dcase 4: As=0;Ds=1;Cs=1;Bs=0; break; /DCcase 5: As=0;Ds=0;Cs=1;Bs=0;break; / Ccase 6: As=0;Ds=0;Cs=1;Bs=1;break; / CBcase 7: As=0;Ds=0;Cs=0;Bs=1;break; / Bcase 8: Ds=0;Cs=0;Bs=1;As=1; count=0;break; / BA TH1=chg;TL1=chd;jipulsef+; void main()unsigned char key=0,keysflag=0;Init_Lcd(); /初始化 LCD1602delay(100);dispstr(0,0,Ready!);/TMOD=0x10; /EA=1;jishusum=2000;TH1=jishusum/256;TL1=jishusum%256; ET1=1;/delay(100);chg=TH1;chd=TL1;while(1)key=getkey(); /16switch(key)case 0:if(keysflag=1)jisun_s();kedu();if( jipulsez=0) key=e;break;/没有按键按下case s:cls();TR1=1; ET1=1;dispstr(0,0,Run);dispchar(0,1,Z);keysflag=1;jisun_speed();break;/ 开始case e:TR1=0;ET1=0;dispstr(0,0,Stop);break;/ 停止case 2:flag=0;dispchar(0,1,Z);count=0;break;/case 3:flag=1;dispchar(0,1,F);count=0;break;/ case 4:17jishusum=jishusum+2000;if(jishusum=60000)jishusum=60000;chg=jishusum/256;chd=jishusum%256;/ disp_jishusum();jisun_speed();jisun_s();dispstr(0,1,U);break;/case 5:jishusum=jishusum-2000;if(jishusum=0)jishusum=0;chg=jishusum/256;chd=jishusum%256;/ disp_jishusum();jisun_s();jisun_speed();dispstr(0,1,D);break;/ /*get keynumber*/unsigned char getkey()unsigned char key=0;if(!Kstart) /delay(10);if(!Kstart)startstop+;if(startstop=1)key=s;else key=e;startstop=0;18while(!Kstart);if(!Kzh) /delay(10);if(!Kzh)key=2; while(!Kzh);if(!Kfz) /delay(10);if(!Kfz)key=3;while(!Kfz);if(!Ksup) delay(10);if(!Ksup)key=4;while(!Ksup);if(!Ksdw) /delay(10);if(!Ksdw)key=5;while(!Ksdw);return(key);void jisun_s()unsigned long fs=0;unsigned char k1,k2,k3,k4,k5;fs=jipulsez;k1=fs/10000;k2=(fs-k1*10000)/1000;k3=(fs-k1*10000-k2*1000)/100;19k4=(fs-k1*10000-k2*1000-k3*100)/10;k5=(fs-k1*10000-k2*1000-k3*100-k4*10);dispstr(5,0,S=+);dispnumb(8,0,k1);dispnumb(9,0,k2);dispnumb(10,0,k3);dispchar(11,0,.);dispnumb(12,0,k4);dispnumb(13,0,k5);dispstr(14,0,mm);void kedu()EA=0;if(s%5=0)&(s%10!=0) dianjizhuan1();dianji1zhuan(0);dianjizhuan2();if(s%10=0)dianjizhuan1();dianji1zhuan(1);dianjizhuan2();EA=1;void dianji1zhuan(unsigned char i)unsigned char j;if(i=0)A1s=1;B1s=0;C1s=0;D1s=0;delay(10);A1s=1;B1s=1;C1s=0;D1s=0;delay(10);A1s=0;B1s=1;C1s=0;D1s=0;delay(10);A1s=0;B1s=1;C1s=1;D1s=0;delay(10);A1s=0;B1s=0;C1s=1;D1s=0;delay(10);A1s=0;B1s=0;C1s=1;D1s=1;delay(10);A1s=0;B1s=0;C1s=0;D1s=1;delay(10); B1s=0;C1s=0;D1s=1;As=1;delay(10);A1s=1;D1s=0;C1s=0;B1s=0;delay(10); A1s=1;D1s=1;C1s=0;B1s=0;delay(10);A1s=0;D1s=1;C1s=0;B1s=0;delay(10); 20A1s=0;D1s=1;C1s=1;B1s=0; delay(10); A1s=0;D1s=0;C1s=1;B1s=0;delay(10); A1s=0;D1s=0;C1s=1;B1s=1;delay(10); 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