机电传动单向数控平台设计

1一、教学目的通过课程设计培养学生综合运用所学知识和能力、提高分析和解决实际问题能力的一个重要环节，专业课程设计时建立的专业基础课程和专业方向课的基础上的，是学生根据所学课程进行的工程基本训练，课程设计的目的在于：1.培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制系统（产品）的初步设计工作，并结合设计或试验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。2.培养学生搜索、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具书籍一集编写技术文件的能力、提高计算、绘图等基本能力。3.培养学生掌握机电产品设计的一半程序和方法，进行工程师基本素质的训练。4.树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。二、设计要求1.电机驱动方式：步进电机。2.机械传动方式：螺旋丝杠。3.电气控制方式：单片微机控制。4.功能控制要求：速度控制。5.主要设计参数：单向工作行程1000mm，移动负载质量50kg，负载移动阻力50N，移动速度控制3m/min。三、总体方案设计2.1方案概述：本系统将采用ATMEL公司生产的MEGA-16L系列产品作为控制单元。通过控制单片机的引脚发送的脉冲信号控制步进电机的速度然后将步进电机产生2的力矩通过减速器进行一级减速之后输入螺旋丝杠端驱动工作平台的移动。同时该系统将采用实时控制系统通过按键的控制调整当前的速度值并将速度值显示在显示系统中，显示系统由12864屏幕承担工作任务，可以显示中文字符，通过将当前的速度值显示在屏幕上可以方便控制者对系统的操作。2.2方案特点：本系统与其他同类产品相比具有以下的特点：1.单片机控制具有较强的灵活性，可以处理多种可能发生的情况。2.响应速度快，提高控制的实时性。3.造价比较便宜，系统扩展方便。4.可视化程度高，方便控制。四、机械传动系统设计给定参数：单向工作行程：1000mm移动负载质量：50kg负载移动阻力：50N移动速度控制：3m/min4.1滑动螺旋传动计算一、确定丝杠的导程查手册知导程为10MM的丝杠其公称直径范围最大，且在这个公称直径范围内的丝杠其优先腿脚选用的稻城也为10MM,因此，确定选用导程Ph=10MM的丝杠。3二、丝杠的转速3/0/minhnVPr三、丝杠的平均载荷0.1*59.801mfFg四、预期额定动载荷（1）按预期工作时间估计查表：轻微冲击=1.2wf精度等级1-3，取=1.0af可靠性96%，取=0.53c已知：寿命=15000hhL得：360184mhwnamacfFC五、丝杠副的型号根据所选定的导程=10mm以及动载荷选用FFZD型丝杠，型hPamC号FFZD3210，其主要参数如下：公称直径32mm导程10mm丝杠大径30mm4轴端直径#includeunsignedchartemp,shu=0;/*/voiduart0_init(void)UCSRB=0x00;/disablewhilesettingbaudrateUCSRA=0x00;UCSRC=BIT(URSEL)|0x06;UBRRL=0x67;/setbaudrateloUBRRH=0x00;/setbaudratehiUCSRB=0x98;/tansmit-串口发-voiduart_t(unsignedchardatax)while(!(UCSRAUDR=datax;/*字符输入函数*/24unsignedintuart_r(void)while(!(UCSRAreturnUDR;/*字符串输出函数*/voidmain()DDRD=0xff;uart0_init();SREG=0x80;/开总中断while(1);#pragmainterrupt_handleruart0_rx_isr:12/串口接收中断voiduart0_rx_isr(void)/uarthasreceivedacharacterinUDRtemp=UDR;uart_t(temp);/送什么发什么PORTD=temp;/这里可以收到串口助手发来的数据25七、参考文献1康永泽，论机电一体化的发展。（论文）2上海电器科学研究所，电机与控制应用（期刊）。3计时鸣，机电一体化控制技术与系统。4尚涛，机电控制技术。5尹志强，机电一体化系统设计课程设计指导书。6刘同法，单片机外围接口电路与工程实践。7龙威林，单片机应用入门：AT89S51和AVR。8陈忠平，单片机基础和最小系统实践。9白静，数字电路与逻辑设计。10董景新，控制工程基础。11程志红，机械设计。12程志红，机械设计课程上机与设计。13肖兴明，机电控制及自动化。14李朝青，单片机原理及接口技术。15路敦民，机电传动及控制。26八、程序附页主程序：#include/头文件定义#include#pragmadata:code#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#include12864.cunsignedchardata=0;uintspeed=0;ucharturn=0;/*函数名称:Delayus功能:延时指定微秒（8M晶振）参数:US-延时的微秒数返回值:无/*/voiddelay_us(uintUS)uinti;US=US*10/4;for(i=0;i/头文件定义#include#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#definex10x80#definex20x88#definey0x80#definecomm0#definedat1端口操作定义#defineLCD_RS_CLRPORTCdelay(5)#defineLCD_RW_CLRPORTCdelay(5)#defineLCD_E_CLRPORTCdelay(5)#defineLCD_RS_SETPORTC|=0X01;delay(5)#defineLCD_RW_SETPORTC|=0X02;delay(5)#defineLCD_E_SETPORTC|=0X04;delay(5)#defineLCD_OUTDDRA=0XFF;delay(5)37#defineLCD_INDDRA=0X00;delay(5)#defineLCD_DataPORTA通用延时函数voiddelay(uintus)/delaytimewhile(us-);voiddelay_nms(uintms)uinti,j;for(i=0;ims;i+)for(j=0;j700;j+);忙检测函数voidchk_busy(void)LCD_Data=0xff;LCD_RS_CLR;LCD_RW_SET;LCD_E_SET;LCD_IN;while(PINALCD_OUT;LCD_E_CLR;字节数据写入函数voidwr_lcd(uchardat_comm,ucharcontent)38chk_busy();LCD_OUT;if(dat_comm)LCD_RS_SET;/dataLCD_RW_CLR;/writeelseLCD_RS_CLR;/commandLCD_RW_CLR;/writeLCD_Data=content;/outputdataorcommLCD_E_SET;LCD_E_CLR;清DDRAM-函数voidclrram(void)wr_lcd(comm,0x30);wr_lcd(comm,0x01);液晶屏初始化函数voidinit_lcd(void)wr_lcd(comm,0x30);/*30-基本指令动作*/wr_lcd(comm,0x01);/*清屏，地址指针指向00H*/wr_lcd(comm,0x06);/*光标的移动方向*/wr_lcd(comm,0x0c);/*开显示，关游标*/39全屏字符显示函数voidchn_disp(ucharconst*chn)uchari,j;ucharadd=0,2,1,3;wr_lcd(comm,0x30);wr_lcd(comm,0x80);for(j=0;j4;j+)for(i=0;i16;i+)wr_lcd(dat,chnaddj*16+i);显示图形函数voidimg_disp(ucharconst*img)uchari,j;for(j=0;j32;j+)for(i=0;i8;i+)wr_lcd(comm,0x34);wr_lcd(comm,y+j);wr_lcd(comm,x1+i);wr_lcd(comm,0x30);wr_lcd(dat,imgj*16+i*2);wr_lcd(dat,imgj*16+i*2+1);40for(j=32;j64;j+)for(i=0;i8;i+)wr_lcd(comm,0x34);wr_lcd(comm,y+j-32);wr_lcd(comm,x2+i);wr_lcd(comm,0x30);wr_lcd(dat,imgj*16+i*2);wr_lcd(dat,imgj*16+i*2+1);wr_lcd(comm,0x36);点阵显示函数voidlat_disp(uchardata1,uchardata2)uchari,j,k,x;x=x1;for(k=0;k2;k+)for(j=0;j16;j+)for(i=0;i8;i+)wr_lcd(comm,0x34);wr_lcd(comm,y+j*2);wr_lcd(comm,x+i);41wr_lcd(comm,0x30);wr_lcd(dat,data1);wr_lcd(dat,data1);for(i=0;i8;i+)wr