机械系毕业论文普通铣床数控化改造设计

1、辽宁职业学院毕业论文辽宁职业学院毕业论文（设计） 题 目 普通铣床数控化改造设计 系（分院） 专业班级 指导教师 姓名 职称 日 期 辽宁职业学院毕业论文（设计）任务书 专业班级 学生姓名 题 目 普通铣床数控化改造设计 上交论文（报告）日期： 答辩日期： 指导日期： 本人声明我声明，本论文及设计工作是由本人在指导导师的指导下独立完成。尽我所知，在完成论文时利用的一切资料均已在参考文献中列出。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。作 者 签 名 ： 日期： 年 月 日目 录摘 要III1三坐标数控铣床的设计和计算11.1 主传动系统的设计11.2主轴系统计算11.3进给伺服系统的动态响应特性

2、及伺服性能分析41.4 进给传动的计算51.4.1 X轴滚珠丝杠副51.4.2Y轴滚珠丝杠副91.4.3 Z轴滚珠丝杠副131.4.4 滚珠丝杠的安装与使用172微机控制系统的设计192.1微机控制系统组成192.2微机控制系统设备介绍202.2.1主控制器CPU的选择202.2.2存储器电路的扩展212.2.3 I/O口电路的扩展242.2.4步进电机驱动电路252.2.5其它辅助电路设计272.3程序部分283结论32参考文献33致 谢34摘 要本文首先对所要设计的机床进行技术调查，查阅了国内外有关文献资料，在此基础上，对其用途范围、性能指标、方案对比等进行论证分析。对于通用机床我更是查阅

3、了大量的国内外有关铣床的资料后，拟定了此机床的总体方案为立式铣床。然后根据总体方案的布局形式，规格参数，精度性能等要求，对此机床的进给传动系统进行了专题设计。关键词：数控化改造 定位精度 重复定位精度 无级变速 伺服传动系统 331三坐标数控铣床的设计和计算1.1 主传动系统的设计主传动系统一般由动力源（如电动机）、变速装置及执行元件（如主轴、刀架、工作台），以及开停、换向和制动机构等部分组成。动力源为执行元件提供动力，并使其得到一定的运动速度和方向,变速装置传递动力以及变换运动速度，执行元件执行机床所需的运动，完成旋转或直线运动。现代切削加工正向着高速、高效和高精度方向发展，对机床的性能提出

4、越来越高的要求，如转速高，调速范围大，恒扭矩调速范围达1：1001：1000，恒功率调速范围达1：10以上；更大的功率范围达2.2250kW，能在切削加工中自动变换速度；机床结构简单，噪声小，动态性能好，可靠性高等。数控机床主传动设计应满足的特点：主传动采用直流或交流电动机无级调速；数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计；数控机床高速主传动设计；数控机床采用部件标准、模块化结构设计；数控机床的柔性化、复合化；虚拟轴机床设计。1.2主轴系统计算 三角带的选用应保证有效地传递最大功率（不打滑）并有足够的使用寿命（一定的疲劳强度）。带传动设计计算的主要内容包括确定带的型号、基准长度和根数；确定带

5、轮的材料、结构尺寸；确定传动中心距及作用在轴上的力等。 (1) 确定计算功率PkW式中：K工况系数(工作情况系数)；P电机额定功率 Kw (2) 选择三角带型号 根据P、n由图选SPA型 窄V带 (3) 确定带轮直径D、D 小带轮直径D应满足：DD，以免带的弯曲应力过大而导致其寿命降低。 查表取D,故选择D (4) 计算胶带速度 故 D选择合格 D (5) 确定中心距a和带长L 得 初选 带长 查表，取 中心距 a的调整范围： (6) 验算小带轮包角 小带轮包角可按公式求得： 得 ， 即满足条件。 (7) 确定V带根数z V带根数Z可按下式计算： 由表，查得 由表，查得 由表，查得 由表，查得

6、 由表，查得 代入求根公式，得 取z=6,符合表7-4推荐的轮槽数 (8) 确定初拉力 单根V带合适的初拉力可按下式计算： 由表得 (9) 计算作用在轴上的压力 1.3进给伺服系统的动态响应特性及伺服性能分析1.3.1时间响应特性进给伺服系统的动态特性，按其描述方法的不同，分为时间响应特性和频率响应特性。时间响应特性是用来描述系统对迅速变化的指令能否迅速跟踪的特性，它由瞬态响应和稳态响应两部分组成。由于系统包含一些储能元件，所以当输入量作用于系统时，系统输出不能立刻跟随输入量变化，而是在系统达到稳定之前表现为瞬态响应过程（或叫过渡过程）。稳定响应是指当时间t趋向无穷大时系统的输出状态。若在稳定

7、时，输出和输入不能完全吻合，就认为系统有稳态误差。1.3.2频率响应特性时间响应特性是从微分方程出发，研究系统响应随时间的变化的规律，即在已知传递函数的前况下，从系统在阶越输入及斜坡输入时间应速度及振荡过程的状态中来获得动态特性参数。然而在很多情况下，传递函数不清楚，所以只能由试验的方法来求取动态特性。因此出现频率响应特性法。所谓频率响应特性,就是系统对正弦输入信号的响应，即它通过研究系统对正弦输入信号的响应规律来获得启动态特性。1.3.3快速性分析所谓快速性分析是指分析系统的快速响应性能，快速性反映了系统的瞬态质量。对于线性进给伺服系统，由于它包含各种电路、机电转换装置和机械传动机构，系统各

8、环节都有时间常数，对高频信号来不及反应，只是一个地通漏波器。这种系统的通频宽带，对高频信号响应速度快，所以从开环频率特性图看，提高系统的截止频率，则可以提高闭环回路的响应速度。1.4 进给传动的计算1.4.1 X轴滚珠丝杠副(1) 精度要求：进给精度；快速进给精度。(2) 疲劳强度丝杠的最大载荷为最大进给力加摩擦力，最大进给力为1625N,工作台质量700kg,则： 求计算载荷Fc 根据机电一体化设计基础 计算载荷 查表取 查表取 查表取 查表取D级精度则： 计算额定动载荷计算值取丝杠的工作寿命为, 选用 FC1-4020-2.5型丝杠，由表2-9得丝杠副数据：公称直径 导程 滚珠直径 按表种

9、尺寸公式计算： 滚道半径 偏心距 丝杠内径 稳定性验算 丝杠一端轴向固定，采用深沟球轴承和双向球轴承，可分别承受径向和轴向的负荷。另一端游动，需要径向约束，采用深沟球轴承，外圈不限位，以保证丝杠在受热变形后可在游动端自由伸缩，如下图。a由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数S丝杠不会失稳的最大载荷称为临界载荷，并按下式计算 式中，E为丝杠材料的弹性模量，对于钢,E=206Gpa；l为丝杠工作长度（m）；为丝杠危险截面的轴惯性矩（）；为长度系数，取。 安全系数查表，S=2.53.3 ,SS,丝杠是安全的，不会失稳。b

10、高速长丝杠工作时有可能发生共振，因此需验算其不发生共振的最高转速临界转速。要求丝杠的最大转速。临界转速按下式计算： 式中：为临界转速系数，见表2-10，本题取， 即：，所以丝杠工作时不会发生共振。c 此外滚珠丝杠副还受值的限制，通常要求 所以该丝杠副工作稳定 刚度验算 滚珠丝杠在工作负载F(N)和转矩T()共同作用下引起每个导程的变形量(m)为： 式中:A丝杠截面积,；为丝杠的极惯性矩，；G为丝杠切变模量，对钢；T为转矩。 式中：为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数；为平均工作载荷 按最不利的情况取（其中） 则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为： 通常要求丝杠的导程误差小于其传动精度的1

11、/2，即 该丝杠的满足上式，所以其刚度可以满足要求。 效率验算 滚珠丝杠副的传动效率为 要求在90%95%之间，所以该丝杠副合格。 经上述计算验算，FC1-4010-2.5各项性能均符合题目要求，所以合格。1.4.2Y轴滚珠丝杠副 （1） 精度 要求：进给精度 快速进给精度 （2） 疲劳强度 丝杠的最大载荷为最大进给力加摩擦力，最大进给力为1625N,工作台质量900kg,则： 求计算载荷Fc 根据机电一体化设计基础 计算载荷 查表取 查表取 查表取 查表取D级精度则： 计算额定动载荷 取丝杠的工作寿命为, 选用 FC1-4020-2.5型丝杠，由表2-9得丝杠副数据：公称直径 导程 滚珠直径

12、 按表种尺寸公式计算： 滚道半径 偏心距 丝杠内径 稳定性验算丝杠一端轴向固定，采用深沟球轴承和双向球轴承，可分别承受径向和轴向的负荷。另一端游动，需要径向约束，采用深沟球轴承，外圈不限位，以保证丝杠在受热变形后可在游动端自由伸缩，如下图。 a由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数S 丝杠不会失稳的最大载荷称为临界载荷,并按下式计算 式中，E为丝杠材料的弹性模量，对于钢E=206Gpa；l为丝杠工作长度（m）；为丝杠危险截面的轴惯性矩（）；为长度系数，取。 安全系数 查表，S=2.53.3 ,SS,丝杠是安全的，不会

13、失稳。b高速丝杠工作时有可能发生共振，因此需验算其不发生共振的最高转速临界转速。要求丝杠的最大转速。 临界转速按下式计算： 式中：为临界转速系数，见表2-10，本题取， 即：，所以丝杠工作时不会发生共振。 c此外滚珠丝杠副还受值的限制，通常要求 刚度验算 滚珠丝杠在工作负载F(N)和转矩T()共同作用下引起每个导程的变形量(m)为： 式中:A丝杠截面积,；为丝杠的极惯性矩，；G为丝杠切变模量，对钢；T为转矩。 式中：为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数；为平均工作载荷 按最不利的情况取（其中） 则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为： 通常要求丝杠的导程误差小于其传动精度的1/2，即 该丝

14、杠的满足上式，所以其刚度可以满足要求。 效率验算 滚珠丝杠副的传动效率为 要求在90%95%之间，所以该丝杠副合格。 经上述计算验算，FC1-4010-2.5各项性能均符合题目要求，所以合格。1.4.3 Z轴滚珠丝杠副（1）精度要求：进给精度；快速进给精度（2）疲劳强度丝杠的最大载荷为主轴重量加摩擦力，最小载荷为主轴重量减最大进给力的垂直分力。主轴重量为300kg,则： 摩擦力 根据机电一体化设计基础计算载荷 查表取 查表取 查表取 查表取D级精度则： 计算额定动载荷取丝杠的工作寿命为, 选用 FC1-4020-2.5型丝杠，由表2-9得丝杠副数据：公称直径 导程 滚珠直径 按表种尺寸公式计算

15、：滚道半径 偏心距 丝杠内径 稳定性验算丝杠一端轴向固定，采用深沟球轴承和双向球轴承，可分别承受径向和轴向的负荷。另一端游动，需要径向约束，采用深沟球轴承，外圈不限位，以保证丝杠在受热变形后可在游动端自由伸缩，如下图。a 由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数S丝杠不会失稳的最大载荷称为临界载荷 式中，E为丝杠材料的弹性模量，对于钢E=206Gpa；l为丝杠工作长度（m）；为丝杠危险截面的轴惯性矩（）；为长度系数，取。 安全系数查表，S=2.53.3 ,SS,丝杠是安全的，不会失稳。b高速丝杠工作时有可能发生共振，因

16、此需验算其不发生共振的最高转速临界转速。要求丝杠的最大转速。临界转速按下式计算： 式中：为临界转速系数，见表2-10，本题取， 即：，所以丝杠工作时不会发生共振。 c 此外滚珠丝杠副还受值的限制，通常要求 刚度验算滚珠丝杠在工作负载F(N)和转矩T()共同作用下引起每个导程的变形量(m)为： 式中:A丝杠截面积,；为丝杠的极惯性矩，；G为丝杠切变模量，对钢；T为转矩。 式中：为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数；为平均工作载荷 按最不利的情况取（其中） 则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为： 通常要求丝杠的导程误差小于其传动精度的1/2，即 该丝杠的满足上市，所以其刚度可以满足要求。 效

17、率验算滚珠丝杠副的传动效率为 要求在90%95%之间，所以该丝杠副合格。经上述计算验算，FC1-4010-2.5各项性能均符合题目要求，所以合格。1.4.4 滚珠丝杠的安装与使用(1) 润滑为使滚珠丝杠副能充分发挥机能，在其工作状态下，必须润滑，润滑方式主要有以下两种 润滑脂润滑脂的给脂量一般是螺母内部空间容积的1/3，一般滚珠丝杠副在螺母内部已加注GB7324-94 2#锂基润滑脂； 润滑油润滑油的给油量标准如表所示，但是随行程、润滑油的种类、使用条件（热抑制量）等的不同而有所变化。请注意使用。表 润滑油的给油量标准（间隔3分钟）表润滑油的给油量标准轴 颈 (mm)给油量 (cc)480.0

18、310140.0515180.0720250.1028320.1536400.2545500.3055630.40701000.501001600.60(2) 防尘滚珠丝杠副与滚动轴承一样，如果污物及异物进入就很快使它磨耗，成为破损的原因。因此，考虑有污物异物（切削碎削）进入时，必须采用防尘装置（折皱保护罩、丝杠护套等），将丝杠轴完全保护起来。另外，如没有异物，但有浮尘时可在滚珠螺母两端增加防尘圈，请用户根据需要按编号规则选定合适规格型号。(3) 使用滚珠丝杠副在使用时应注意以下事项： 滚珠螺母应在有效行程内运动，必要时要在行程两端配置限位，以避免螺母越程脱离丝杠轴而使滚珠脱落。 滚珠丝杠副由

19、于传动效率高，不能自锁，在用于垂直方向传动时，如部件重量未加平衡，必须防止传动停止或电机失电后，因部件自重而产生的逆传动。防逆传动方法可用蜗轮蜗杆传动、液压式电器制动器及超越离合器等。 (4) 安装 滚珠丝杠副在安装时应注意以下事项： 滚珠丝杠副仅用于承受轴向负荷。径向力、弯矩会使滚珠丝杠副产生附加表面接触应力等不良负荷，从而可能造成丝杠的永久性损坏。因此，滚珠丝杠副安装到机床时应注意： a 丝杠的轴线必须和与之配套导轨的轴线平行，机床的两端轴承座与螺母座必须三点成一线。 b安装螺母时，尽量靠近支撑轴承。 c 同样安装支撑轴承时，尽量靠近螺母安装部位。 滚珠丝杠副安装到机床时，请不要把螺母从丝

20、杠轴上卸下来。如必须卸下来时，要使用辅助套，否则装卸时滚珠有可能脱落。螺母装卸时应注意下列几点： a 辅助套外径应小于丝杠底径0.10.2mm； b 辅助套在使用中必须靠紧丝杠螺纹轴肩； c 装卸时，不可使过大力以免螺母损坏； d 装入安装孔时要避免撞击和偏心。2微机控制系统的设计2.1微机控制系统组成微机控制系统主要由微型计算机和伺服系统两大部份组成，其中微机又包括硬件和软件两部分。（1）微机控制系统基本硬件组成硬件是组成系统的基础，有了硬件软件才能有效地运行。硬件电路的可靠性直接影响到数控系统的性能指标。数控系统的硬件电路概括起来由以下部分组成。 主控制器，即中央处理单元CPU。 存储器，

21、包括只读可编程存储器和随机读写数据存储器。 接口。（2）微机数控系统软件软件是指为实现微机控制系统各项功能编制的专用程序，它一般由以下几部分组成： 输入数据处理程序，它接受输入的零件加工程序，用标准代码表示的加工指令和数据整理成便于解释执行的格式后存放。 插补运算程序，它完成普通数控系统中插补器的功能。 速度控制程序，它根据给定的速度代码或每分毫米数控制插补运算的频率，以保证预定速度进给。 管理程序和诊断程序。管理程序对数据输入、处理及切削加工过程服务的各个程序进行调度，还可以对面板命令、时钟信号、故障信号等引起的中断进行处理。诊断程序可以在运行中及时发现系统的故障，并指示故障类型。2.2微机

22、控制系统设备介绍 2.2.1主控制器CPU的选择目前在数控系统中常用的芯片由8086、8088、80286、80386、以及8098、8096等16位机的CPU，也有8080、Z80和8051、8031、8751等8位机的CPU。但从性能价格比上，我们常采用MCS-51系列单片机中的8031作为主控制器。下面对各功能部件作进一步的说明： （1） 数据存储器（RAM）：片内为256个字节，片外最多可扩至64K字节。 （2） 程序存储器（ROM/EPROM）：8031无此部件；8051为4KROM；8751为4KEPROM。片外最多可外扩至64K字节。 （3）中断系统：具有5个中断源，2级中断优先

23、权。 （4）定时器/计数器：2个16位的定时器/计数器，具有四种工作方式。 （5）串行口：1个全双工的串行口，具有四种工作方式。 （6）P1口、P2口、P3口、P0口：为四个并行8位I/O口。（7）微处理器（CPU）：为8位的CPU，且内含一个1位CPU（位处理器），不仅可处理字节数据，还可以进行位变量处理。MCS-51单片机的硬件结构，8031单片机包含中央处理器、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。下图为8031的引脚图： MCS-51系列单片机中的8031采用40Pin封装的双列直插式封装DIP结构，下图是它

24、们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根。4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。图1 8031引脚配置图2.2.2存储器电路的扩展（1）程序存储器的扩展单片机应用系统中扩展用的程序存储器芯片，即紫外线可编程的EPROM芯片，其型号分别为：2716、2732、2764、27128、27256等，其容量分别位2k、4k、8k、16k、32k。在选择芯片时，要考虑CPU与EPROM时序的匹配，即8031所能读取的时间必须大于EPROM所要求的读取时间。此外，还要考虑最大读出速度、工作温度计存储器的容量。在满足容量要求是应尽量选择大容量芯片、以减少芯片数量，

25、是系统简化。在本系统中，我们拟采用2764作为扩展芯片。2764与8031主要是三总线的联接。2764中的低8位地址线通过地址锁存器74LS373与8031P0口相联。当地址锁存允许信号ALE为高电平，则P0口输出地址有效。8位数据线直接与8031 P0口相连，高5位地址线分别与P2.0P2.4相联，OE引脚直接同8031PSEN引脚相联，片选信号CE接地，以便总能选中。由于8031只能选通外部程序存储器，因而其EA引脚接地。图2 EPROM2746引脚图（2）数据存储器的扩展由于8031内部RAM只有128字节，远远不能满足系统的要求，须扩展片外的数据存储器。单片机应用系统数据存储器扩展电路

26、一般采用6116和6264静态RAM数据存储器，其选用的规则与EPROM程序存储器的要求相同。本系统拟采用6264芯片作为数据存储器的外扩芯片。6264低8位地址线通过地址锁存器74LS373与8031 P0口相接，高5位地址线分别与P2.0P2.4相联，8位数据线直接接至8031 P0口，读写控制引脚OE、WE与8031的读写控制引脚RD、WR直接相联，片选端CE1通过译码电路与8031相联。图3 RAM6264引脚图（3）单片机锁存器74LS373是一片三态输出8D触发器（3S，锁存允许输入有回环特性）。373 的输出端D0D7 可直接与总线相连。当三态允许控制端OE 为低电平时，O0O7

27、 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE 为高电平时，O0O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE 为高电平时，O 随数据D 而变。当LE 为低电平时，O 被锁存在已建立的数据电平。当LE 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV 。引出端符号：D0D7：数据输入端；OE：三态允许控制端（低电平有效）；LE：锁存允许端；Q0-Q：输出端；图4 锁存器74LS373外部管腿2.2.3 I/O口电路的扩展 （1）并行口的扩展8031单片机共有四个8位并行I/O口，但可供用户使用的只有P1口及部分P3口线。因此

28、在大部分应用系统中都不可避免地要进行I/O口的扩展。通用可编程接口芯片8155具有2k位的静态RAM、2个8位和一个6位的可编程并行I/O口、一个14位的计数器。由于8155与单片机的接口简单，是单片机系统广泛使用的芯片。8155与8031的联接可归结为三总线的连接。8155本身具有地址锁存信号控制线和地址锁存器，故可直接将地址、数据线AD0AD7直接与8031口线对应的相连，8155的ALE与8031的ALE直接相连，高8位地址的P2.5P2.7经译码器74LS138提供8155的片选信号CE,IO/M控制端接P2.0口，其它读写信号WR、RD也都对应相连。8155的地址与8031统一编址。

29、（2）键盘、显示器接口电路键盘、显示器是数控系统常用的人机交互的外部设备，可以完成数据的输入和计算机状态的动态显示。通常，数控系统都采用行列式键盘，按键设置在行列的交点上。本系统中所设计的是由46键和6位LED显示器组成。为了简化电路，键盘的列线及LED显示器的段码共用一个口，即8155的PB口，键盘的行线由8155的PA口提供，LED的字位控制则由PC口经74154后提供。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个端口均为输入方式。AD0AD7：三态的地址/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

30、息都是通过这个总线口传送的。：读选通信号，低电平有效。：写选通信号，低电平有效。：片选信号线，低电平有效。IO/：8155的RAM存储器和I/O口选择。当IO/0时，则选择8155的片内RAM，AD0AD7上地址为8155中RAM单元的地址（00HFFH）；当IO/1时，选择 8155的I/O口，定时/计数器，命令/状态寄存器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。PA0PA7：8位通用I/O口，其输入、输出的流向可由程序控制。PB0PB7：8

31、位通用I/O口，功能同A口。PC0PC5：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。TIMERIN：8155内部定时/计数器信号输入端。TIMEROUT：8155内部定时/计数器信号输出端。VCC：5V电源图5 8155集成芯片引脚图2.2.4步进电机驱动电路步进电机是一种用脉冲信号控制的电动机。在负载能力及动态特性范围内，电动机的角位移仅与控制脉冲成正比。在多数情况下，用步进电机作为执行元件的数控系统不需要A/D或D/A转换，可采用较为简单的开环控制，因而成为经济性数控机床最主要的一种伺服驱动元件。（1）计算机接口在控制系统中，步进电机的接口

32、电路至关重要，没有它将无法实现微机对步进电机的控制。如前所述，8031系列单片机含有4个并行输入/输出口，其中P1口可以提供给用户使用，作为步进电机及其它控制对象的接口。也可采用8155或8255A等可编程并行输入、输出接口芯片设计扩展接口电路，来控制步进电机即其它外部设备。本系统即采用8155的PA口作为步进电机的控制端口。（2）脉冲分配器脉冲分配器又叫做环形分配器，是驱动步进电机必不可少的环节。步进电机的控制方式由环形分配器实现，其作用是将数控装置送来的一系列脉冲指令按一定的分配方式和顺序输送给步进电机的各项绕组，实现电机的正或反转。在数控系统中使用较多的是集成脉冲分配器和软件脉冲分配器。

33、而在本系统中使用的是软件脉冲分配，通过编程来达到脉冲分配的目的，从而控制步进电机的各项绕组。（3）隔离电路在步进电机驱动电路中，脉冲分配器输出的信号经放大后控制步进电机的励磁绕组。由于步进电机需要的驱动电压较高（几十伏），电流也较大，如果将输出信号直接与功率放大器相联，将会引起强电器干扰，轻则影响计算机程序的正常进行，重则导致计算机和接口电路的损坏。所以一般在接口电路与功率放大器之间都要加上隔离电路，实现电气隔离，通常使用最多的是光电耦合器。图为光电耦合器与步进电机的接口电路。 图6 光电隔离与步进电机接口电路图2.2.5其它辅助电路设计（1）8031的时钟电路单片机的时钟可以有两种方式产生：

34、内部方式和外部方式。内部方式利用芯片内部振荡电路，在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件，如图()所示。晶体可在1.212MHz之间任选，耦合电容在530Pf之间，对时钟有微调作用。采用外部时钟方式，可把XTAL1直接接地，XTAL2接外部时钟源。（2）8031的复位电路单片机的复位都是靠外部电路实现，在时钟电路工作后，只要在RESET引脚上保持10ms以上的高电平，单片机便实现状态复位，之后CPU便从0000H单元开始执行程序。一般数控系统都采用上电与按钮复位组合。图7时钟电路和复位电路2.3程序部分 ORG 2000KZCH: PUSH AH ；保护；现场PUSH BCMOV R2,#

35、NH ；送步数给R2LOOP0: MOV R3,#00HMOV DPTR,#POINT ；送控制码指针JNB 00H,LOOP2LOOP1: MOV A,R3 ；取控制码MOVC A, A+DPTRJZ LOOP0 ；控制码为00H转LOOP0MOV P1, A ；输出控制码CALL YANS ；调延时子程序INC R3 ；指针指向下一个控制码JNZ R2,LOOP1 ；步数未完，继续POP BC ；恢复现场POP AFRETLOOP2: MOV A, R3 ；取反向控制码ADD A, #7HMOV R3, AAJMP LOOP1POINT: DB 01H ；正向转动控制码DB 03HDB 0

36、2HDB 06HDB 04HDB 05HDB 00HDB 01H ；反向转动控制码DB 05HDB 04HDB 06HDB 02HDB 03HDB 00HPOINT: EQU 150HN0 EQU 20HNLL EQU 21HN1H EQU 22HN2 EQU 23HNL EQU 24HNH EQU 25HDS EQU 26H ； 地址指针偏移量FEED EQU 0E80HORG 0E00HSTART: MOV SP , #60H ； 程序开始 MOV TMOD , #01H ； 设计数器为工作方式1,16定时器 MOV N0 , #1BH ； 设N0初值为27MOV NZ , #1BH ；

37、设NZ初值为27MOV A , N0RL AMOV RO , ACLR C MOV A , NLSUBB A , N0MOV NLL , AMOV A , NHSUBB A , #00HMOV NIH , AMOV DPTR , #1000H ； 设时间常数地址指针初值为1000HMOV DS , #00H ； 设地址偏移量初值为00HMOV A , A+DPTR ； 从EPROM中读时间常数MOV TLO , A ； 送时间常数至定时器0中INC DSMOV A , DSMOVC A , A+DPTRMOV THO , AINC DSSETB EA ； 开中断允许SETB ETO ；允许定时器0中断SETB TRO ； 启动定时器0开始算WAIT: JB EA , WAIT ； 中断允许范围RETORG 000EH ； 定时器0中断入口地址JMP 0F00HORG 0F00HINT: MOV A , DS ； 送时间常数到定时器0中MOVC A , A+DPTRMOV TLO , AINC DSMOV A , DSMOVC A , A+DPTRMOV THO , AINC DS ； 修改地址偏移量指针CALL FEED ； 调F