毕业论文终稿-数控十字滑台设计（送全套CAD图纸 答辩通过）

下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763摘要随着制造业的发展，人们深刻的感受到数控机床在生产中的地位是越来越重要。本文结合机电一体化的需要，设计以单片机作为控制系统的XY型工作台（XY工作台是指能分别沿着X向和Y向移动的工作台）。通过对XY型工作台机械结构设计和控制电路接口的设计，阐述了机电一体化设计中的共性和关键技术。这种工作台通常与整机设计成一个整体，其形状，尺寸，结构因机器类型不同而有较大差异，但其工作原理有着共同点。关键词XY数控十字滑台；机电一体化；单片机下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763ABSTRACTALONGWITHMANUFACTURINGINDUSTRYDEVELOPMENT，PEOPLESPROFOUNDFEELINGNUMERICALCONTROLENGINEBEDINPRODUCTIONSTATUSISMOREANDMOREIMPORTANTCOMBINEMECHANICALELECTRICALINTEGRATIONSNEED,DESIGNAMODELXYWORKINGBENCHWITHONECHIPCOMPUTERASTHEOFTHECONTROLSYSTEMXYWORKINGBENCHISSEPARATELYALONGXANDYMOTIONWORKTABLETHOUGHDESCRIBINGTHEWORKINGBENCHMECHANICALSDESIGNOFSTRUCTUREANDINTERFACEOFTHECONTROLCIRCUITTOMODELXY,HAVEEXPLAINEDGENERALITYINTHEDESIGNOFMECHANICALELECTRICALINTEGRATIONANDITSKEYTECHNOLOGYTHISKINDOFWORKINGBENCHISUSUALLYDESIGNEDWITHTHECOMPLETEMACHINEINTOAWHOLE,ITSFORM,SIZE,THEREISAGREATERDIFFERENCEBECAUSETYPESOFTHEMACHINEAREDIFFERENTINTHESTRUCTURE,BUTITSOPERATIONPRINCIPLEHASCOMMONPOINTKEYWORDSXYNUMERICALCONTROLCROSSSLIPPERYPLATFORMTHEMECHANICALELECTRICALINTEGRATIONONECHIPCOMPUTER目录下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605论111数字控制技术的产生和发展112我国数控机床的发展情况213数控机床中十字滑台的设计22机床改造总体方案设计43确定机械传动改造方案531设计原始参数532确定切削用量533进给运动的切削负载分析及计算方法5331、各个方向的分力5332、摩擦阻力5333、等效转动惯量计算6334、丝杠摩擦阻力矩的计算6335、等效负载转矩TM的计算6336、起动惯性阻力矩的计算6337、步进电机输出轴总的负载转矩的计算634步进电机的匹配选择735滚珠丝杠的选择与校核7351、工作原理及结构7352、滚珠丝杠副的特点7353、承载能力的校核8354、压杆稳定性验算8下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763355、刚度验算836齿轮的校核计算937轴承的选择与校核1238导轨的选择134控制系统的硬件及软件设计1441确定控制系统方案1442单片机控制系统硬件设计14421、单片机控制系统的硬件构成14422、单片机引脚及其功能15423、控制线1543单片机的选择1644存储器的选用与扩展1645存储器的选用及连接1646地址锁存器1747键盘与显示电路及其程序18471、8155工作方式设定19472、状态查询20473、8155定时功能20474、键盘显示电路工作原理2248步进电机接口电路295总结32参考文献33下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763致谢34买文档送全套图纸扣扣414951605下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605论11数字控制技术的产生和发展最早采用数字控制技术进行机械加工的思想，是在20世纪40年代提出的。当时美国北密执安的一个小型飞机叶片轮廓样板时，利用全数字电子计算机对叶片轮廓的加工路径进行了处理，并考虑了刀具对加工路径的影响，使加工精度达到00381MM。以当时的水平来看，是相当高的。1952年，美国麻省理工学院研制出一套实验性数字控制系统，并把它装在一台数字立式铣床上，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上的第一台数控机床，是数控机床的第一代。但是这台机床毕竟是一台实验性机床，到了1954年11月，在帕尔森专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克公司生产出来的。1959年，电子行业研制出晶体管元器件，因而数控系统中广泛采用晶体管和印刷电路版，从而使数控机床跨入了第二代。同年3月，由美国克耐杜列克公司发明下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763了带有自动换刀装置的数控机床，称为“加工中心”。现在加工中心已成为数控机床中一种非常重要的品种，在工业发达的国家中占数控机床总量的1/4左右。1960年，研制出了小规模集成电路。由于它的体积小，功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高，数控系统发展到第三代。以上三代，都是采用专用控制的硬件数控系统（NC）。1967年，英国首先把几台数控机床联成具有柔性的加工系统，这就是最初的FMSFLEXIBLEMANUFACTURINGSYSTEM柔性制造系统。之后，美、欧、日等国也相继进行了开发和应用。随着计算机技术的发展，小型计算机的价格和使用了微处理器。1974年，美、日等国首先先研制出以微处理器为核心的数控机床。30多年来，微处理机数控系统的数控机床得到飞速发展和应用，这是第五代数控。后来，人们将MNC也统称为CNC。20世纪80年代初，国际上又出现了柔性制造单元FMC。这种单元投资少、见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成制造系统中使用。所以近几十年来，得到快速发展和应用。FMC和FMS被认为是实现CIMSCOMPUTERINTEGRATEDMANUFACTURINGSYSTEM计算机集成制造系统的必经阶段和基础。12我国数控机床的发展情况我国从1958年开始研究数控技术，一直到20世纪60年代中期处于研制、开发时期。1965年，国内开始研制晶体管数控系统。20世纪60年代末70年代初研制成功X53K1G立式数控铣床、CJK18数控系统和数控非圆齿轮插齿机。从20世纪70年代开始，数控技术在车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工、电加工等领域全面开展，数控加工中心在上海、北京研制成功。但数控系统的可靠性、稳定性未得到解决。在这一时期，数控机床结构简单，使用方便。20世纪80年代，我国从国外引进部分系列的数控系统和直流主轴电机技术和一些新的技术，使我国的数控机床在性能上有了质的飞跃。1995年以后，我国数控机床的品种有了新的发展。数控机床品种不断增多，规格齐全。许多技术复杂的大型数控机床、重型数控机床都相继研制出来。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763现在我国已经建立了以中，低档数控机床为主的产业体系，未来几十年，我国将成为数控机床的生产，使用大国。13数控机床中十字滑台的设计随着制造业的发展，人们深刻的感受到数控机床在生产中的地位是越来越重要，虽然近几年我国组合机床的技术在不断的发展，然而组合机床通用部件中的大型滑台，至今仍主要是单坐标的滑台。而有些国家的组合机床早在70年代（或更早些）就有了双坐标的十字滑台。机电一体化技术的数控机械如数控机床、绘图机、火焰切割机、电加工机床以及衣料开片机等都有一个在XY平面内作配合运动的工作台。这种工作台通常与整机设计成一个整体，其形状，尺寸，结构因机器类型不同而有较大差异，但其工作原理有着共同点。该设计的数控XY工作台是一个既能用于生产实际又可用于数控教学的典型机电一体化产品。考虑到8031单片微机具有较高的性能价格比，具有强有力的指令系统，决定选用INTER公司生产的8位8031单片机芯片作为本系统的微处理器。XY工作台是指能分别沿着X向和Y向移动的工作台。本文通过对XY工作台的机械系统、控制系统及接口电路的设计，阐述了机电一体化系统设计中的共性和关键的技术。在超精密机床和超精密加工中，为使机床微位移的分辨率进一步提高；为进行机床和加工误差的在线补偿，以提高加工精度；为进行某些特殊的非轴对称表面的加工，都需要使用微量进给装置。高精度微量进给装置现在已成为超精度机床的一个重要的关键装置。现在高精度微量进给装置已可达到0001001M的分辨率。这对实现超薄切削，实现高精度尺寸加工和实现在线误差补偿是十分有用的。3数控XY工作台、数控钻床等设备实际上是2轴半的系统，即工作台的两个方向联动、垂直于工作台的刀具不必与工作台联动。在对一些XY工作台的研究调查中发现目前的简易数控控制系统基本上是基于普通单片机，显示为LED数码管的系统，操作很不方便而且通用性不强。为此，在此基础上设计了通用的2轴半数控控制器。其基本思想是采用最新的微处理技术和集成电路技术，提高系统集成度，从而提高可靠性，降低成本，减小体积。它具有良好的人机交互界面，满足一般2轴半数控系统的需要。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605床改造总体方案设计对数控十字滑台而言，主要是纵横方向两个坐标的传动，根据设计任务要求，决定采用点位控制，用步进电机驱动的开环控制系统，这样可以使控制系统简单，成本低，调试维修容易，为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，此工作台采用滚珠丝杠螺母副和滚珠滚动导轨，为尽量消除齿侧间隙，计算机系统仍采用MCS51系列单片机扩展系统。XY数控十字滑台的总体框图如下614下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763微机环形分配器光电隔离功率放大步进电机步进电机工作台执行元件环形分配器光电隔离功率放大图21（结构总体框图）3确定机械传动改造方案31设计原始参数1、工作滑台面长X宽（MM）250MMX250MM2、铣刀20MM3、铣削深度P5MM4、铣刀齿数Z35、齿进给量02ZFM6、被加工材料HB2507、工作台移动速度X2、Y2M/MIN下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976332确定切削用量根据加工方式不同，切削用量选择方式也不同。对铣削而言，主要是切削速度V，切削深度,切削宽度,每齿进给量,铣刀齿数Z,铣刀直径D。切削用量主要PAEF根据刀具的类型，刀具的材料，被加工工件的材料等参数和有关手册及教科书确定。除了工作进给速度而外，还有一个快进速度问题，一般情况下，推荐快进速度为V02/MIN。这里要注意把机床的主运动与进给速度分开。433进给运动的切削负载分析及计算方法设计参数为铣刀的直径D20MM，齿数Z3，切削深度，每齿进给量5PAM,被加工材料HB250。据实际工作情况可认为同时工作的齿数为2齿，02ZFM每齿切削层面积为S025100MM,两齿为212MM,则圆周力FC2250500KGF5000N331、各个方向的分力沿进给方向的水平分力FH04FC2000N沿进给方向的垂直分力FV090FC4500N沿铣刀轴向分力FA055FC2750N332、摩擦阻力铣床工作台与导轨间的相对运动为滑动摩擦，取摩擦系数U01。摩擦力等于正压力乘摩擦系数。正压力应包括主切削力及工作台之动力矩，设工作台重量为AFJ100KG，故可算出其摩擦阻力为F摩（100102750）01375N333、等效转动惯量计算其中036TI5I齿轮传动比，步距角，螺距，脉冲当量0TI0756/360001125Z120Z225M15模数B20MM齿宽；压力角为20DF1MZ130MMDF2MZ2375MMDE133MMDE2405MM若将齿轮看作近似的圆柱体，齿轮材料为45钢，则齿轮的转动惯量分别为JZ144527832108KGMJZ2510下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763根据类比的方法，滚珠系直径选择为D032MML055M材料为45钢，则系杠的转动惯量可近似算出为JS443278325105KGM查手册预选电机为110BF003查得的电机转子轴的转动惯量为,拆算到电动机轴上的总转42610J动惯量为2232120/38510MZZSJJIITKGM7334、丝杠摩擦阻力矩的计算由于床用的是滚珠丝杠，摩擦阻力矩很小，可以忽略不计。335、等效负载转矩TM的计算TM1/2314F纵F摩V溜/NTM1/2231420003752/41667181NM336、起动惯性阻力矩的计算以最不利条件下的快速起动计算，设起动加速式制动减速的时间T03S，由于步进电机的角速度231441667/604363M则角加速度为4363/031454则T惯J08510314540124NM337、步进电机输出轴总的负载转矩的计算JTMT惯NM）34步进电机的匹配选择考虑到机械传动系统的效率为N，安全系数取K，此时的负载总转矩T15/071934415NM由预选的步进电机型号为三相六拍，步距角075，其最大静转矩TYMAX784NM,为保证正常的起动与停止，步进电机的起动转矩TG必须大于或等于T由下表可以查出TG/TYMAX之比值。1电机相数3456运行拍数36485106TG/TYMAX05086607070707080909150866则可算出TG08667846789NM，因为比415NM大，所以选择合适。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976335滚珠丝杠的选择与校核351、工作原理及结构丝杠和螺母的螺纹滚道间置有滚珠，当丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝杠与螺母之间相对运动时产生的滚动摩擦，为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的旋转槽两端设有回程引导装置。352、滚珠丝杠副的特点（1）刚度好通过给螺母组件内施加预压来获得较高的系统刚度，可满足各种机械传动要求，无爬行现象，始终保持传动高效率，效率高达9095，耗费的能量仅为滑动丝杠的1/3。（2）传动具有可逆性既可将回转运动变为直线运动，又可将直线运动变为回转运动，且逆传递可保持运动的平稳性和灵敏性。（3）传动精度高经过淬硬并精磨螺纹滚道后的滚珠丝杠副本身就具有很高的制造精度，又由于摩擦小，丝杠副工作时温升和热变形小，容易获得较高的传动精度。（4）使用寿命长滚珠是在淬硬的滚道上作滚动运动，磨损极小，长期使用后仍能保持其精度，因而受命长，具有很高的可靠性。其寿命一般比滑动丝杠要高56倍。（5）不能自锁特别是垂直安装的丝杠，当运动停止后，螺母将在重力作用下下滑，故常需设置制动装置。（6）制造工艺复杂滚珠丝杠和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高，制造成本高。滚珠丝杠的选择，一般是根据机床原来丝杠的大小，按类比法来选择直径，因此必须进行以下项目的校核。353、承载能力的校核3MAX0HWQLFPC9式中滚珠丝杠寿命系数60NT/61FW载荷系数，中等冲击1215T使用寿命时间15000硬度系数10HFF纵F摩20003752375NMAXP则Q6360150/123754961N下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763查表可知道满足要求。354、压杆稳定性验算22314/MAXPKFEIRDP12式中PK实际承受载荷的能力FK压杆稳定的支承系数,双推双推时为4,单推单推时为1,又推简支时为2,双推自由式为025E刚的弹性模量2110MPAI丝杆稳定安全系数,一般取254,垂直安装取小值由上例，取由上例,取FK2,I314/3225383,D125MM取K4,LLA120CM系杠长度4则PK17210NPMAXPMAX2375N355、刚度验算丝杠的刚度是要保证第一导程的变形量在允许的范围内,起变形计算公式为L002/314TTPESMIE式中S丝杠最小截面积M扭距NM,系数符号同上式中的正号用于拉伸,负号用于压缩若都为拉伸,有如下计算结果设T06MM,S31416R12314160142/22158MMI04CM,MTMAXI78412590NM,PPMAX2375N则L237506/2110158980806/23141604218104964810CM50U满足使用要求所以,我们的电机选择型号110BF003丝杠选LL326。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图31滚珠丝杠螺母副即螺纹调隙式的滚珠丝杠螺母副，其一个螺母的外端有凸缘而另一个螺母的外端没有凸缘而制有螺纹，它伸出在套筒外，并用两个圆螺母固定着。旋转圆螺母时，即可消除间隙，并产生预紧拉力，调整好后再用另一个圆螺母把它锁紧。这种结构的特点是结构紧凑，调整方便，虽轴向位移不太精确，但应用较广泛。36齿轮的校核计算所选齿轮参数如下Z120Z225M15模数B20MM齿宽；压力角为20DF1MZ130MMDF2MZ2375MMDE133MMDE2405MM小齿轮用40CR,调质处理，硬度为241HB286HB,平均为260HB。大齿轮用45钢，调质处理，硬度为229HB286HB，平均取240HB。1561283COS0159489AZZ齿间载荷分布系数2216089HKZ齿向载荷分布系数22331176061253HBKABCBD查表得5,VK荷系数527AH弹性系数查表得1898EZEAMP节点区域系数查图得Z接触最小安全系数由表得MIN10HS工作时间103824HTH下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763应力循环次数查表可估计7910LN则指数M8788711MAXMAX87878776064020532910NNIIHIVIITTTNTYT故原估计应力次数正确。772/391/91LI接触寿命系数查图得24NNZ，由查表得12,NZLIM1LIM0,580MPAPA许用接触应力LIM1NLI22MN1782504613NHSZPAD算接触应力122719845892503230EHKTUZMPABD故选择合适2齿根弯曲疲劳强度验算25重合度系数07075219Y齿间载荷分配系数32KF齿向载荷分布系数F1501537/20/37926AFAAHMHCB由查图可得FK下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763载荷系数K381523910AVFK齿形系数查图得28，AY1FAY26FA应力修正系数查图得154，SS58S弯曲疲劳极限查图得LIMFLIM1LIM260,40FFMPPA弯曲最小安全系数由表估计得INS10391LN指数49111491491491760478025020341IHILVINAXTTNLT原估计循环次数正确7721/LNI弯曲寿命系数由图得NY12096,NNY尺寸系数由图得XX许用弯曲应力F710LIM1NLIM22N6946082501NXFFNXFFYMPAS校核11112211223019428507246315840FFASFFASFFKTYMPABDYPA下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976337轴承的选择与校核在轴承的选择上选用深沟球轴承和推力球轴承配合。深沟球轴承承受轴向力，推力球轴承承受轴向力。预选轴承249深沟球轴承6205D25D52B1824RCKN78ORKN推力球轴承51305D25D52B1835615C有轻微冲击，预期使用寿命为5000H采用脂润滑HL22314/MAXPKFEIRDP/AORC/0/2854ORFCE查机械零件设计表187得E038/AR/73AR故查表187得X1，Y0RFEDF1DF1527480RP,33,67502786124HRRRLNCKN故所选轴承合格。38导轨的选择根据导轨的设计要求，选择滚动导轨。滚动导轨是在导轨面之间放置滚珠，滚针，滚柱等滚动体，使相配的两个导轨面只同滚动体接触而不直接接触导轨。滚动导轨的特点是导轨面之间是滚动摩擦，而不是滑动摩擦。由于摩擦阻力小，故使工作部件移动起来很灵敏。滚动摩擦的摩擦系数小，并且它和运动速度快慢无关，低速时运动也均匀，工作部件的定位精度高，并且不易出现爬行现象。因为滚动摩擦阻力小，所以工作部件的启动和运行的功率小。滚动导轨的磨损小，它的精下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763度持久性好。但滚动导轨对赃物比较敏感，故必须有良好的防护装置。经比较，选用滚动导轨中的滚珠导轨。4控制系统的硬件及软件设计41确定控制系统方案微机实现机电一体化方法有两种一种是以微机为中心设计控制部件；另一种是采用标准的步进电机数字控制系统作为主要控制装置。前者需要重新设计控制系统，比较复杂；后者选用单片机控制系统，由单片机、步进电机及专用控制程序组成的开环控制。其结构简单，价格低廉，对机床的控制过程大多是由单片机接照输入的加工程序进行插补运算，产生进给，由软件或硬件实现脉分配，输出一系列脉冲，经功率放大，驱动工作台，纵横运动的步进电动机，实现工作台按规定的轮廓线轨迹运动。拟订方案如图（21）。42单片机控制系统硬件设计对十字滑台XY轴控制要求作如下规定步进电机3相6拍，脉冲当量为001，能用键盘输入命令，控制X,Y向运动及实现其它功能，能实时显示工作台的当前运动位置，具有越程指示报警及提示功能，采用硬件进行环形分配，字符发生及键盘扫描均由软件实现。421、单片机控制系统的硬件构成现选用8031单片机芯片为主芯片。它有P0P3四个8位口，P0可驱动8个TTL146下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763纵横等轴限位主轴脉冲发生器急停功能按扭电机电机电机功率放大器光电隔离驱动器扩长接口存储扩长器微机图41（硬件构成）门电路，16根地址线由它经地址锁存器（74LS373）提供第8位A0A7，而高8位A8A15由由P2口提供。数据总线由P0口提供。控制总线有P3口的第二功能状态和4根独立的控制线RESET，EA，ALE，PSEN组成。仅剩P1口可供控制外设，因此不能满足上述要求，又由8031总片无ROM，且只有128字节的RAM，也不够用，故需要扩展。现采用8155和2764，6264作为I/O和存储器扩展芯片，显示器采用LED数码显示，从控制要求来看，需要5位数码显示，其中整数部分3位，小数部分3位。其它辅助电路有复位电路，时钟电路，越位报警指示电路，延时可利用8155的定时器/计数器的引脚TMRIN和TMROUT。422、单片机引脚及其功能1电源线2根13VCC编程和正常操作时的电源电压，接5VVSS地电平2晶振2根XTAL1震荡器的反相放大器输入。使用外部震荡器时必须接地。XTAL2震荡器的反相放大器输出和内部时钟发生器的输入。当使用外部震荡器时用于输入外边震荡信号。3I/O口共有P0P1P2P3四个8位口，32根I/O线，其功能P00P07AD0AD7是I/O端口O的引脚。端口O是一个8位漏极开路的双向I/O端口。在存取外部存储器时，该端口分时地用作低8位的地址线和8位双向的数据端口。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763P10P17端口1的引脚，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口通道，专供用户使用。P20P27A8A15端口2的引脚。端口2是一个百内部上拉电阻的8位双向I/O口，在访问外部存储器时，它输出高8位地址A8A15。P30P37端口3的引脚。端口3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，该口的每一位均可独立地定义第一I/O口功能或第二I/O口功能。作为第一功能使用时，口的结构与操作与P1口完全相同。423、控制线1PSEN程序存储器的使能引脚，是外部程序存储器的读选通信号，低电平有效。从外部程序存储器取数时，在每个机器周期内二次有效。2VPPEA为高电平时，CPU执行内部程序存储器的指令。EA为低电平时CPU仅执行外部程序存储器的指令。因8031没有内部程序存储器，故EA必须接地。VPP是在8751EPROM编程时为21的编程电源输入端。3PROG，ALE是地址锁存使能信号。作为地址锁存允许时高电平有效。因为P0端口是分时传送数据和低8位地址。故访问外部存储器时，ALE信号锁存低8位地址。即使在不访问外部存储器时，也可以1/6振荡频率的固定频率产生ALE，因此可以用它作为外部的时钟信号。ALE主要是提供一个定时信号，在从外部程序存储器取令时，把P0口的低8位地址字节锁存到外接的地址锁存器中。4T/VPD是复位/备用电源端。在振荡器运行时，使RST行脚至少保持两个机器周期为高电平，可实现复位操作，复位后程序计数器清零，即程序从0000H单元开始执行。在VCC关断之前加上VPD（掉电保护）RAM的内容将不变。单片机时钟利用内部振荡电路，在XTL1，XTAL2引脚上外接定时元件，晶振可以在1212MHZ间任选，电容在530PF之间，对时钟有微调作用。越界报警，指示电路，采用4个点位开关。一旦越界，应立即停止工作台运动，这里采用中断方式，利用8031外部中断INT0，只要有一个开关闭合，即工作台的X向或Y向有一越界，便能产生中断信号INT0。为了报警，设置了两个发光二极管灯，一个红用于报警，绿的为正常工作，两灯均由8031的P14控制。为了整体控制需要，应将8155的输出端TMROUT与8031的T0端相连，而且应与不进电机控制用环形分配器的CP端相连接。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976343单片机的选择由于对机床进行数控，其控制功能简单，为了结约成本，因而，采用价格低廉的MCS51系列的8031单片机作为该控制系统的CPU已能满足控制要求。该单片机内部集成ROM存储器，需要对其进行存储器的扩展。44存储器的选用与扩展由控制系统所迁用单片机内部集成ROM存储器，同时128位的RAM输出不能满足控制系统程序和数据的存储量，因此要进行存储器扩展。45存储器的选用及连接程序存储器选用INTER2764，它是一种5V的8KUVEPROM存储器芯片，采用HMOS工艺制成，标准存取时间250NS具有可擦除特性，管脚数28。由于车削加工的指令数量较少，因而所需程序存储器容量较少，所以选用INTER6264静态RAM足够，该存储器具有8K的容量，200NS的存取时间，所需电源为5V，采用HMOS工艺，管脚数28。13下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图42（8031与2764，6264的扩展接线图）46地址锁存器由于单片机8031芯片的P0口是分时传送低8位地址线和数据线，故8031扩展系统中一定要有地址锁存器。常用的地址锁存器芯片是74LS373。74LS373是带三态缓冲输入的8D触发器。其引脚结构如下图13图43（8031引脚结构）47键盘与显示电路及其程序单片机应用系统中，键盘扫描只是CPU工作的内容之一。CPU在忙于各项工作任务时，如何兼顾键盘扫描又不占用过多的时间。则采用程序扫描工作方式，它是利用CPU在完成其他工作的空闲，调用键盘扫描子程序，来响应键输入要求。在执行键下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763功能程序时，CPU不再响应键输入要求。由于非编码键盘，硬件电路极为简单，应用广泛，因而选用非编码键盘作为数据输入键盘。非编码键盘常用一些按键排列成行列矩阵按键的作用只是使相应接点接通或数据开，在相应程序配合下也可产生被按按键的键码。为了减少硬件开锁，提高系统可靠性和降低成本，单片机控制系采用动态显示。这里用8155来实现键盘、显示的接口控制。8155的结构框图及引脚排列见下图13图44（8155的逻辑结构和引脚图）下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或13041397638155具有40条引脚的双列直插式芯片，其引脚的功能见下表引脚含义引脚含义AD0AD7地址数据线ALE地址锁存PA0PA7A口RD读PB0PB7B口WR写PC0PC7C口RESET复位TIMERIN定时输入VSS地TIMEROUT定时输出VCC电源IO/MIO/RAM口选择CE片选其中IO/M是内部RAM和I/O口的选择线，IO/M0（低电平时）选择片内RAM，AD0AD7上的地址信息为8155中的RAM单元地址。当IO/M1时，选择I/O口，AD0AD7上的地址信息为I/O口地址。它利用ALE的下降沿将此信息锁存到片锁存器中。471、8155工作方式设定8155I/O工作方式选择通过对8155内部命令寄存器（命令口）设定命令控制字实现。命令寄存器格式及对应的工作方式见下图13图45（8155工作方式）8155I/O有四种工作方式，即ALT1，ALT2，ALT3，ALT4。其中各符号说明如下AINTRA口中断，请求输入信号，高电平有效。BINTRB口中断，请求输入信号，高电平有效。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763ABF（BBF）A口（B口）缓冲器满状态标志输出线，（缓冲器有数据时BF为高电平）；ASTB（BSTB）A口（B口）设备选通信号输入线，低电平有效。472、状态查询8155还有一个状态寄存器，用于锁存I/O口和定时器的当前状态，供CPU查询用。其格式如下13图46（8155状态查询格式）状态寄存器和命令寄存器共用一个地址，命令寄存器只能写入不能读出，而状态寄存器只能读出不能写入。所以可以认为，CPU读该地址时，作为状态寄存器，读出的是当前I/O口和定时器的状态，而写该地址时，则作为命令寄存器对I/O口工作方式的选择。473、8155定时功能8155芯片内有一个14位减法计数器，可对输入脉冲进行减法计数。外部有两个定时器引脚TINEIN和TIMEOUT。TINEIN为定时器时钟输入，有外部输入时钟脉冲，TIMEOUT为定时器输出，输出各种信号脉冲波形。定时器的格式、输出波形见下13下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763定时器方式记数长度高位记数长度低位方式单方波持续方波单脉冲持续脉冲定时器输出波形图47（8155记数方式和输出波形图）由上图可见，定时器的低8位和高6位计数器定时是出方式由04H、05H寄存器确定。对定时器编程时，首先将计数器及定时器方式送入定时器口，（定时器的低8位和高6位，定时器方式M）04H，05H。计数常数在002H3FFF之间。计数器的起动和停止由命令寄存器的最高两位TM2和TM1决定。但何时读都可以置定时器的长度和工作方式，然后必须将起动命令写入命令寄存器。既使计数器已经计数，在写入起动命令后，仍可改变定时器的工作方式。图48（8031与8155接线图）上图中画出了8031通过8155对六只共阴极LED的接口和30个按键的键盘。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763按键分为三类一是数字键0F，二是功能键12个；三是两个键没有定义，作为扩展有键位。13474、键盘显示电路工作原理1判数是否有键按下CPU把全“1”送到8155C口就可以在所有行线L5L0上得到TTL低电平，然后读取B口的列值就可以判断是否有键按下，若无键按下则所读列值必为1FH；若有键按下，则列值必因被按按键的行列线接通而不等于1FH。2被按按键行值和列值的读取若CPU发现有键按下，CPU获取被按接键行值和列值只要逐行对、键盘扫描，即轮流地使C口中每条行线变为低电平以及读取和判断B口的值。若列值为1FH，则表明有被按按键不在本行，若列值不为1FH，则对应的行值和列值就是被按按键的的列值和行值。3按键的去抖动和窜键处理在按下某个按键时，被按按键的簧片总会能轻微的抖动，这个科动常会持续10MS左右时间。因此，CPU在按键拌动期间扫描键盘必然会得到错误的行值和列值，最好的办法是使CPU在检测到有键按下时延时20MS再进行行扫描。较低当用户在操作时常常不小心同时按下个以上的键时，即发生窜键盘，CPU处理窜键是以最后放开的按键认和真正被按的键。CPU在行扫描时必须不以发现第一个被近键为满足，而是继续完成对所有行的一遍扫描，并在该行扫描结束后根据窜键标志来判断是否发生窜键。如果未发现窜键，则本遍扫描的行值和列值就是被按按键的行值和列值；如果发现了窜键，则CPU再进行一遍行扫描就可获取最后放开键的行值和列值了。求键值求键值必须选先求关键字，求关键字必须知道行值和列值求行号行序号和行值的关可以从键盘电路中看出CPU把被按按键的行值右移到全“0”时得到的移位次数减1必为行序号。求键字由键值表可以看到，CPU把行序号移到高四位并和列值低四位相加便可得到相应关键字。求键值被按按键的键值是查表次数减1。被按按键的类型判别在键值表中，数字键的键值必小于10H，功能键的键值大于10H的。因此，CPU用被按按键的键值是大于10H或是小于10H来判断按键的类型。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763键盘按键分布图、键盘扫描程序流程图、求键值子程序流程图。键盘按键分布图关键字键值行值列值按键0FH00H01H0FH01FH01H02H0FH117H02H02H17H21BH03H02H1BH32FH04H04H0FH427H05H04H17H51BH06H04H1BH63FH07H08H0FH737H08H08H17H83BH09H08H1BH93DH0AH08H1DHA2DH0BH04H1DHB1DH0CH02H1DHC0DH0DH01H1DHD0BH0EH01H1BHE07H0FH01H17HF0EH10H01H1EH1EH11H02H1EH2EH12H04H1EH3EH13H08H1EH4FH14H10H0FH下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976347H15H10H17H4BH16H10H1BH4DH17H10H1DH5FH18H20H0FH57H19H20H17H5BH1AH20H1BH5DH1BH20H1DH键盘扫描程序流程图13下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763关显示全“1（3）送口有键按下（列值3）延时20抖动窜键标志送对口进行扫描被按键（列值不等于3在本行窜键标志加“1窜键不等于01列值行值行值左移一位扫完一遍返回监控图49求键值子程序流程图13下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763行序号初值0送行值右依一位行值行序号加1行序号左移四位和列值低四位相加得关键字查到关键字键值送键值记数器加1送图410显示子程序ORG0600MOVB,ADISPIYMOVA,105MOVDPTR,8000HMOVXDPTR,ADISPIY1MOVR5,FEHMOVA,R5LDMOVDPTR,8003HMOVXDPTR,AMOVDPTR,8001HMOVA,BADDA,DTAB下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763MOVCDPTR,AACALLDELAYMOVA,R3JNBACC5LD1RLAMOVR5,ALD1RETDTABDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99HDB92H,82H,0F8H,80H,90HDB88H,83H,0C6H,0A1H,86HDB83H,0FFH,0CH,89H,7FHDB0BFHDELAYMOVR7,02HDELAY1MOVR6,0FFHDELAY2DJNZR6,DELAY2DJNZR7,DELAY1RETEND键盘扫描子程序GRG0900HSCANMOVA,00HMOVDPTR,8001HMOVXDPTR,AMOVA3FHMOVDDPTR,8003HMOVXDPTR,AMOVDPTR,8002HMOVXA,DPTRANLA,1FHCJNE3A,1FH,NEXT1SJMPNEXT4下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763NEXT1ACALLDS20MSCLRCMOVR2,00HMOVR1,01HLOOPINCDPTRMOVA,R1MOVXDPTR,AMOVDOTR,8002HMOVXA,DPTRANLA,1FHCJNEA,1FH,NEXT2SJMPNEXT3NEXT2INCR2CJNER2,01H,NEXT4MOVR4,AMOVA,R1MOVR3,ANEXT3MOVA,R1RLCAMOVR1,ACJNEA,40H,LOOPAJMPKCODENEXT4CLRARETEND求键值子程序ROG0960HKCODEMOVR1，00HMOVA，R3CLRCLOOPRRCA下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763JZNEXT1INCR1SJMPLOOPNEXT1MOVA，R1SWAPAMOVR1，AMOVA，R4ANLA，0FHORLA，R1MOVB，AMOVDPTR，KTABMOVR0，00HCLRAREPEMOVCA，ADPTRCJNEA,B,NEXT2SJMPRESVNEXT2INCR0MOVA,R0SJMPREPERESVMOVA,R0RETKTABDB0FH,1FH,17H,1BH,2FH,27HDB2BH,3FH,37H,3BH,3DH,2DHDEB1DH,0DH,0BH,07H,03H,1EHDB23H,3EH,4FH,47H,4BH,4DHDB5FH,57H,5BH,5DHEND下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976348步进电机接口电路由于该数控改造机床采用步进电机控制，步进电机是否转动是由控制绕组输入脉冲的个数来控制，每步的角度和方向是由三相控制绕组中的通电方式决定的，因此，步进电机的控制是要求单片机和软件产生按上述规律变化的序脉冲,然后通过接口和驱动放大电路来驱动步进电机控制绕组工作。由于采用三相六拍步进电动机，其工作方式为AABBBCCCAA控制模型表轴电机轴电机节拍正转反转通电相控制模型二进制十六进制十六进制二进制控制模型通电相反转正转节拍图411R4放X轴步进电机要走的步数R5放Y轴步进电机要走的步数PWS4放X轴步进电机转向标志。若要正转，则F0H中放“0”；否则，放“1”。PWS5放Y轴步进电机转向标志。若要正转，则F0H中放“0”；否则，放“1”。20H25H放X轴步进电机正转模型。26H放X轴步进电机正转模型结束标志00H。27H2CH放X轴步进电机反转模型。2DH放X轴步进电机正转模型结束标志00H。30H35H放Y轴步进电机正转模型。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或13