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X52K
数控
铣床
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运动
设计
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X52K型数控铣床主传动系统的运动设计,X52K,数控,铣床,传动系统,运动,设计
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毕业设计说明书I 摘 要 由于我们所学的专业是机械设计制造及其自动化，为了能够体现该专业的优越性，本次设计的主导思想是用电器控制机械加工，使机械和设计紧密地结合起来。 此次毕业设计课题是：简易数控铣床的设计。在这次毕业设计中，我一面着手搞好这次毕业设计，一面又有计划地复习前面所学过的基础知识。从而使我对以前的基础知识掌握得更牢固，而且培养了我解决问题的能力。 在这次毕业设计中，我紧扣设计题目，查阅有关技术资料，并在老师的指导和帮助下，完成了数控铣床的设计及相关的电器控制。但由于本人能力、水平有限，仍存在着一些错误，希望老师给予批评指正。 最后，我在此向在本次设计中付出了辛勤劳动的指导老师表示由衷的谢意。 关键词：机械加工；电器；数控铣床 毕业设计说明书IIAbstractDue to our major is electromechanical integration, in order to be able to reflect the professional superiority, the design guiding ideology is to use the electric control mechanical processing, make the mechanical and electrical closely together. In the graduation design, while I begin does well this graduation design, the front side and systematically review learned the basic knowledge. Thus the basic knowledge of before I acquire firmer, and developed my ability to solve problems. In the graduation design, I gripping design topic, consult relevant technical data, and the teachers guidance and help, completed the CNC milling machine design and relevant electric control. But because I ability, limited ability, still has some mistakes, hope the teacher to give animadversion correct. Finally, I am here to in this design worked hard labor guide teacher say a word of hearty thanks. Keywords: mechanicalprocessing;electric;CNC milling machine 毕业设计说明书III目录摘 要.IAbstract.II 绪论 1 X52K 型数控铣床主传动系统的运动设计.11.1 主传动系统技术参数的确定.11.2 主传动系统的方案论证.1 1.2.1 主轴变速范围.1 1.2.2 初步确定传动方案.2 1.2.3 绘制结构图.2 1.2.4 拟定转速图.3 1.2.5 齿轮齿数的确定.4 1.2.6 校验齿轮碰齿问题.5 1.2.7 校主轴转速误差.6 1.3 主传动系统的结构设计.7 1.3.1 主传动的布局.8 1.3.2 齿轮的轴向布置.82 机床主要零件的设计.102.1 确定主电动机的功率和传动件的计算转速.102.2 传动轴的计算.102.2.1 传动轴直径的估算.102.2.2 各轴传递的功率及轴径估算.112.3 主轴轴径的计算.122.4 直齿圆柱齿轮强度计算.122.4.1 齿轮模数的估算.122.4.2 齿轮结构尺寸计算.132.4.3 确定齿轮齿宽 B.14 2.4.4 确定各传动轴之间的中心距.143 主传动系的结构设计.15毕业设计说明书IV3.1 结构分析.153.2 主轴组件轴承类型.153.2.1 主轴轴承类型.153.2.2 主轴材料及热处理.153.2.3 主轴的工作性能.15 3.2.4 主轴组件的密封、润滑.15 3.3 主传动系的变速操纵机构.16 3.4 主传动系的润滑系统.16 3.4.1 润滑方式的选择.16 3.4.2 润滑油的选择.16 4 进给机构的计算设计.17 4.1 概述.17 4.2 滚珠丝杠的选用设计.17 4.3 步进电机的选取.18 4.3.1 纵向（y 方向）步进电机的选取.18 4.3.2 横向（x 方向）步进电机的选取.19 5 概述.20 5.1 机床介绍.20 5.1.1 X52K 简易数控机床程控系统的硬件结构.20 6 8031 单片机及应用简介.22 7 数控铣床存储器的扩充.23 7.1 外部扩充存储器结构.23 7.2 存储器的地址分配.23 8 简易数控铣床的设备及其接口.24IO 8.1 简易数控铣床所用的输入设备.24 8.2 接口 .24IO 8.3 8155 的 RAM 和编址.24IO毕业设计说明书V 8.4 简易数控铣床的选址逻辑.24 9 在步进电机驱动中应用的斩波电路.26 9.1 PWM 式单波性斩波器的工作原理.26 9.2 PWM 式单波性斩波器的电路工作波形. .27 10 简易数控铣床的自动控制软件系统.29 10.1 简易数控铣床工作台（x 或 y 方向）前进、后退程序.29 10.1.1 程序框图.29 10.1.2 程序清单.29 10.1.3 三相六拍方式工作输出代码表.30 10.2 步进电机正转一步子程序.30 10.2.1 程序框图.30 10.2.2 程序清单.30 10.3 步进电机反转一步子程序.31 10.3.1 程序框图.31 10.3.2 程序清单.31 11 键盘操作.32 11.1 编程键的种类.32 11.2 各编程键的作用、功能.32 11.3 指示灯.32 12 MCS-51 单电机定时控制逻辑.33 12.时钟电路.33 12.复位电路.3313 结论34致 谢.35参考文献.36毕业设计说明书VI 绪论毕业设计是教学计划的重要组成部分，机械制造及自动化专业的毕业设计应以工程设计为主。工程设计是依据开发、研制方案的要求，以科学技术原理为指导，运用已学科学技术知识和实践经验进行构思，使开发、研制方案物化的过程。因此，工程设计是将技术原理转化为技术成果的桥梁，科学可行的设计是科技发明及其成果转变为现实生产力的前提，设计是工程的本质与核心。毕业设计任务的确定首先要考虑教学要求，同时兼顾社会需求。毕业设计要在规定时间内完成，并且要在指导教师的指导下由学生独立完成。培养学生综合运用多学科的理论知识与技能，解决具有一定复杂程度的工程实际问题的能力。培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。培养学生优良的思想品质，勇于实践、勇于探索和开拓创新的科学精神，有益于学生综合素质的全面提高。培养学生树立正确的设计思想和掌握现代设计方法。对学生掌握的知识面进行全面考核。包括掌握知识的深度、运用理论解决实际问题的能力、实验能力、外语水平、计算机运用水平、书面及口头表达能力。 毕业设计成果可直接或间接为经济建设服务，为生产科研服务，为社会服务。毕业设计说明书- 1 -1 X52K 型数控铣床主传动系统的运动设计1.1 主传动系统技术参数的确定（1）选择标准公比的一般原则 由于本次设计的 X52K 型铣床属大批、大量生产的专门化机床，其标准公比应取小一些。 在此次设计中，公比=1.26（2）在本设计中，加工对象是宽度为 16的盘形凸轮槽，工件材料为 45钢。（3）道具材料是高速钢，道具直径16。（4）查阅机械加工工艺手册 得=8；=16；=0.2paeafa由此知铣削力=ZFpxFyFFFfwFZgFwFoc aaaZKdn =6397.81 N（5）已知主电机功率 5.5kw铣床主轴=1100maxnminr =90minnminr1.2 主传动系统的方案论证1.2.1 主轴变速范围 12.67 =1.26nRmaxminnn查取=90=1120 共 12 级转速：minnmaxn 90 112 140 180 224 280 355 450 560 710 900 1120=12.6712 满足转速范围要求nR毕业设计说明书- 2 -1.2.2 初步确定传动方案第一方案： 第二方案：1361232212612232第三方案： 第四方案：1241222331612232第五方案： 第六方案：3611222316212223传动方案的选择原则：(1)应尽可能将传动副数目多的作为第一传动组，即符合“前密后疏”的分配原则。(2)尽可能使传动顺序同扩大顺序一致（传动范围由小到大）(3)为了避免被动齿轮直径过大，降速传动时传动比，升速为避免传动件误差，最14大传动化对直齿讲，斜齿，最大传动范围；应发生maxi2maxi2.5max810R:maxR在最后一个扩大组中或传动副数最少一组。综上所述，所以选择第一种传动方案变速方式采用单公用齿轮，因13612322为采用单公用齿轮既能减少齿轮的个数又能缩短轴向尺寸。 1.2.3 绘制结构图X52K 型数控铣床主传动系统结构图如图 1-1 图 1-1 主传动系统结构图毕业设计说明书- 3 -1.2.4 拟定转速图(1)确定公比1.26(2)确定基本组和扩大组 13612322基本组委第一传动组第一扩大组为第二传动组第二扩大组为第三传动组(3)确定降速、升速范围选 Y132S-4 5.5kw 电机，其转速为 1440 901144016i 可降速 所以用第三个传动组可以满足。111144464(4)分配降速比（按前慢后快原则）即13612322a.作总降速比线b.决定轴轴间的最小降速比由结构图知，降速 最多能降 66661111.264个格 min14ic.轴间最大升速比 最多能升 2 个格 331.262max2id.验算变速范围 在允许范围内661.2648e.决定中间轴转速，按传动方向反向进行 轴定 6 级，轴间为了转速高些，可使轴 311.26:1bi 21:1.58bi 毕业设计说明书- 4 - 图 1-2 转速图1.2.5 齿轮齿数的确定(1)用最小公倍法计算 a 组齿轮齿数jjjaibjjabKminminminmin1ZiEKi:minZaSEK1231:141:1.26571:1.5811aaaiii291818=2.43 取min71171171811E:=5minE5 1890ZaS jjZajjjjZajjaZSabbZSab 123190451 149040457903511 7aaaZZZ123455055aaaZZZ(2)b 组齿轮齿数的确定毕业设计说明书- 5 - 1211111 1.269090111.2611.26bZbZaabiSSii: 125035bbZZ124055bbZZ(3)c 组齿轮齿数的确定查表 3-1 齿轮齿数最小在 1：组中，设最小齿数 齿数和为 104。6min21Z则 125221CCZZ125283ccZZ1.2.6 校验齿轮碰齿问题 为了保证三联滑移齿轮在滑移过程中能顺利通过，应使最大和次大齿轮齿数差大于4，如果齿数差正好等于 4 时，可将或的齿顶圆直径减少一些仍可使用。即2Z2Z。基于上述思想，在所涉及的三联滑移齿轮时，234ZZ，232345,40;54ZZZZ从而避免了齿轮的碰齿问题。 图 1-3 三联滑移齿轮毕业设计说明书- 6 -1.2.7 校主轴转速误差 初步确定齿轮齿数时，应验算实际传动比与理论传动比之间的误差是否在允许的误差范围内，确定齿轮齿数的转速误差一般不超过 10(1)% nn10(1)%nn 实际理论理论- = 合理nn10(1.26 1)%2.6%nn 实际理论理论-具体计算值如下，12 级转数从 112090，依次校验如下:minr113035352114400.9890.364855558390.3690100%0.4%90nn223040352114400.98113.648505583113.6 112100%1.42%112nn333045352114400.9814248453583142 140100%1.43%140nn443035502114400.98177.548554083177.5 180100%1.4%180nn553040502114400.98223.1648504083223.16224100%0.37%224nn663045502114400.98278.9548454083278.95280100%0.3%280nn毕业设计说明书- 7 -773035355214400.98357.1748555552357.17355100%0.6%355nn883040355214400.9844948505552450449100%0.2%449nn993045355214400.98561.2748455552561.27560100%0.2%560nn10103035505214400.98701.5948554052701.59710100%1.18%710nn11113040505214400.9888248504052882900100%2%900nn12124530505214400.981102.5454840521102.5 1120100%1.5%1120nn以上各转速误差小于 2.6% 所以，合格1.3 主传动系统的结构设计1.3.1 主传动的布局主传动的布局主要有集中传动式和分离传动式两种。结合所设计的机床为专门化机床，采用了集中传动式。1.3.2 齿轮的轴向布置合理的设计齿轮在轴上的布置，可缩短轴向尺寸，使结构紧凑。毕业设计说明书- 8 -(1)滑移齿轮的轴向布置 传动组中的三联滑移齿轮布置在轴上，可使滑移齿轮的尺寸小，重量轻，操纵省力。为了避免同一滑移齿轮变速组中两对齿轮同时啮合，两个固定齿轮的间距应大于滑移齿轮的宽度，一般留有间隙量 1-2mm。 因各传动组均为降速传动，主动轴上齿轮较轻，操纵省力。故第一、三组滑移齿轮放在主动轴上。(2)相邻两变速组齿轮排布如图，将轴上的主、从动齿轮交错排列，滑移齿轮采用宽式和窄式结合的结构使轴向尺寸减小，并便于变速操纵。 图 1-4 相邻两变速齿轮排布图(3)主轴的齿轮布置：主轴上有一个齿轮。由于 X52K 主轴布置沿 Z 方向，所以55Z齿轮和轴上的齿轮相啮合，把主轴上的齿轮放在主轴中后部，这样减小了55Z55Z55Z主轴的轴向距离。齿轮两侧用一对单列向心轴承支承，提高了支承刚度。55Z 图 1-5 主轴的齿轮布置毕业设计说明书- 9 -2 机床主要零件的设计2.1 确定主电动机的功率和传动件的计算转速1.主电动机功率 5.5kw，电动机型号 Y132S-42.确定主轴及其他传动件的计算转速 计算转速：传递全部功率时的最低转速叫计算转速 (1)主轴计算转速： 由式 13minZjnn 121390 1.26180jn (2)其余轴的计算转速 =1440jn900jn560jn355jn 180jn180jn180jn (3)齿轮的计算转速a 传动组中 45:45 齿轮 45 的计算转速是 900 40:50 齿轮 40 的计算转速是 900，齿轮 50 的计算转速是 710。 35:55 齿轮 35 的计算转速是 900，齿轮 55 的计算转速是 560。b 传动组中 50:40 齿轮 50 的计算转速是 560，齿轮 40 的计算转速是 710。 35:55 齿轮 35 的计算转速是 560，齿轮 55 的计算转速是 560。c 传动组中 52:52 齿轮 52 的计算转速是 355。 21:83 齿轮 21 的计算转速是 710，齿轮 83 的计算转速是 180。d 传动组中 29:29 （斜）齿轮 29 的计算转速是 180e 传动组中 55:55 齿轮 55 的计算转速是 1802.2 传动轴的计算2.2.1 传动轴直径的估算毕业设计说明书- 10 -(1)当数值上 N时，按扭转强度估算，即。jn3()jNdAmmnd-轴的危险断面；当轴上有一个键时，d 值增大 45%；有两个键时 d 值增:大 710%；当为花键时，则花键轴内径可比 d 值减少 7%。:N-所计算轴传递的额定功率（kw） 。-从电机到所计算轴传动效率（不计该轴轴承效率，传动件的传动效率） 。-所计算轴的计算转速（）jnminrA-设计常数一般取 1102.2.2 各轴传递的功率及轴径估算 （和分别是弹性联轴器和轴承5.5 0.99 0.995.39dNNkw : :12的效率） 取1440jn 245.5 0.9911027.2()1440dmm30dmm 取5.23NNkw900jn 45.2311030.36()900dmm35dmm 5.23 0.99 0.975.02NNkw:560jn 取3411033.85560Ndmm40dmm 5.02 0.99 0.974.82NNkw:560jn 取4411033.5560Ndmm40dmm 4.82 0.99 0.974.63NNkw:180jn 取5411044.05180Ndmm50dmm 4.63 0.99 0.974.45NNkw:180jn 毕业设计说明书- 11 - 取6411043.6180Ndmm50dmm2.3 主轴轴径的计算主轴直径的选择 通常主轴直径可根据传递功率并参考现有同类机床的主轴轴径尺寸确定。1D 查表 3-13 选 195Dmm21(0.70.85)76DDmm:2.4 直齿圆柱齿轮强度计算2.4.1 齿轮模数的估算 通常同一传动组中齿轮取同一模数，并且选取同模数齿轮中承受载荷最大，齿数最小的齿轮进行初步估算。332()jNmmmZnN-齿轮传递的额定功率 kw dNN :-电动机功率 kwdN-从电动机到所计算齿轮的传动效率（包括计算齿轮传动效率）Z-所计算齿轮齿数-所计算齿轮计算转速jn齿轮模数 m 值估算后，应取相近标准模数。(1)基本组： 5.39Nkw基=5. 5 0. 99 0. 99 取35.39321.7835 900m m基=2. 5(2)第一扩大组： NN基0. 97=5. 23kw毕业设计说明书- 12 - 取35.23322.0635 560m 2.5m (3)第二扩大组 0.99 0.975.02NNkw 取35.02322.2321 110m 3m 2.4.2 齿轮结构尺寸计算查得齿轮的计算公式如下：分度圆直径 ()odmZ mm齿顶圆直径 2 ()admZm mm齿根圆直径 2.5 ()fdmZm mm由上述计算公式得齿轮直径如下：轴：m=2 ： 30Z60odmm64admm55fdmm轴： ： 48Z96odmm100admm91fdmm m=2.5 ： 45Z112.5odmm117.5admm106.25fdmm ： 40Z100odmm105admm93.75fdmm ： 35Z87.5odmm92.5admm81.25fdmm轴： ： 45Z112.5odmm117.5admm106.25fdmm ： 50Z125odmm130admm118.75fdmm 55:137.5oZdmm142.5admm131.25fdmm轴： 40:100oZdmm105admm93.75fdmm 55:137.5oZdmm142.5admm131.25fdmm 52:156oZdmm162admm148.5fdmm 21:63oZdmm69admm55.5fdmm轴： 52:156oZdmm162admm148.5fdmm 83:249oZdmm255admm241.5fdmm毕业设计说明书- 13 -2.4.3 确定齿轮齿宽 B B= （为齿宽系数 610）mm:m 基本组 B=7.2 2.5=18；第一扩大组 B=7.2 2.5=18；第二扩大组 B=30mm。2.4.4 确定各传动轴之间的中心距 = (30+48) =97.5mm12a()2mZZ2.52 a-=(45+45)=112.5mm2.52 a-=(50+40)=112.5mm2.52 a-=(52+52)=156mm32 a-=(55+55)=220mm42毕业设计说明书- 14 -3 主传动系的结构设计3.1 结构分析 齿轮轴向固定采用了剖分环挡圈定位和弹性挡圈定位相结合。弹性挡圈定位，只起定位作用，不能承受较大的轴向力；而剖分环挡圈不仅能承受较大的轴向力，而且可以代替轴肩，这样既节省材料，又便于装配。 为了便于安装轴上组件，并使传动轴扭矩能均匀传递，在此采用花键轴。3.2 主轴组件轴承类型3.2.1 主轴轴承类型 主轴前支承采用 D3182118 双列相信短圆柱滚子轴承，承受径向载荷，轴承间隙的调整靠修磨半环及调整螺母来实现。后支承采用一对 E46117 向心推力球轴承，承受径向和轴向载荷，使主轴轴向定位。轴承间隙靠修磨隔套来调整。 主轴轴承精度：前轴承比后轴承高一级，故前轴承为 D 级，后轴承为 E 级。3.2.2 主轴材料及热处理 主轴材料选 45 钢，调质处理。3.2.3 主轴的工作性能 主电机传来的运动由齿轮经双键、套筒带动主轴转动。齿轮安装在套筒上，而且套筒由一对向心球轴承支承在箱体上，使主轴得到了卸荷（即主轴只传递扭矩） ，这样减少了主轴变形，提高了主轴的工作性能。3.2.4 主轴组件的密封、润滑 主轴前端采用迷宫式密封装置，主轴轴承由针阀供油得到润滑。毕业设计说明书- 15 -3.3 主传动系的变速操纵机构 在床身两侧的中部各有一个窗口，右边窗口打开，可以看到传动机构的全貌，并可进行检查和调整；左边窗口则安装着变速操纵箱，利用拔叉来移动各三联（或双联）滑移齿轮实现变速。操纵元件是安装在左侧窗口上的一个手柄和一个转盘。3.4 主传动系的润滑系统3.4.1 润滑方式的选择 润滑方式采用油泵供油循环润滑：润滑油由油泵从油池（设在床身内部）中吸出，经滤油器虑清后送至分油器，然后由油管送至主轴箱上部淋下至各传动面及摩擦面进行润滑。3.4.2 润滑油的选择 所使用润滑油之粘度为 2732 厘池（平均为 30 厘池） ，型号 HT30 的机械油。:毕业设计说明书- 16 -4 进给机构的计算设计4.1 概述 由于用步进电机驱动滚珠丝杠这种进给方式精度高、运行平稳、工作可靠，所以采用这种进给方式。 驱动系统为开环控制。开环控制不设置监测反馈装置，机床的加工精度直接由步进电机的运动精度和机床传动机构的精度来保证。由于开环系统结构简单，可靠性高，成本较低，精度能满足普通机床的需要。在工作性能良好的情况下，加工误差可控制在 0.02mm 以内。因而机床在改造中，对驱动系统大都选择开环控制。 本机床横，纵向进给系统由步进电机通过消隙减速传动齿轮直接带动滚珠丝杠，把滚珠丝杠的旋转运动化为滚珠螺母的直线运动，使刀架分别实现横、纵向运动，进行两个坐标方向的控制。4.2 滚珠丝杠的选用设计滚珠丝杠的设计以工作寿命和实际加工过程中最大铣削力为基础进行计算本设计切削深度 切削宽度 Z=4pa8mm16wamm0.15famm立铣刀直径 主轴转速 16odmm200minrn xFyFFFpfwZZgFwFoC aaaZFKFdn:查表 xF=1.0 yF=0.72 wF=0 gF=0.86 =10.86FZKF代入上式 ZF5200.86()N铣削速度gvvovmxvyvvpvpfwC dvKT aaaZ查表 gv=0.2 T=60 m=0.33 xv=0.1 yv=0.4 pv=0.1 kv=10.3v代入上式 12.98()minmv 23484.58()3xZFFN毕业设计说明书- 17 -工作时的轴向压力： (2)mxyzFK FfFFG:此时 0yF 3484.58xFN5200.86ZFN：系数 对燕尾形导轨取 K=1.4K：摩擦系数 f0.2f ：移动部件重量 G200 9081960GN则6310.772()mFN取寿命 T=15000 小时滚珠丝杠转速 ：进给速度 S：导程（8mm）1fvnSfv其中0.15 200 4120minffmmva n Z: : 115minfvrnS寿命值1666060 15 1500013.51010nTL取运转系数 硬度系数1.3wf 1.1nf 则最大动负载321488wnmQL ff FN: : :根据上述计算，选用型滚珠丝杠，丝杠直径 40mm，导程240 83.5 1CDE 8mm（右旋） ，滚珠直径 4.763mm，滚珠螺母为外循环，单列 3.5 圈。其动负载C=26185N,C0=95814N。可见 Q负输入端的电位，使翻转，导通，向电感贬能。当衷2CI2CI2BGLi2LLi减到不能继续向充电时，便通过向放电，使的电流继续上升，贮备2C2C2BG2L2Li2L了较大的能量，这时同步三角振荡波的正半波到来，迫使了再次导通，截止，1BG2BG这时的能量由于截止，瞬间产生一个感应势（）作用域电源，使电2L2BG22diLeLdt 源补充了一个瞬间功率，减小了因负载电流急剧增加而引起的电压波动，贮备的能2L量得到释放。9.2 PWM 式单波性斩波器的电路工作波形 由于的正输入端和的负输入端同时受三角波的控制，保证了同一时刻只能1IC2IC是一个输出高电平。调整电位器可以使 A 点的工作点上下偏移。从而改变输出1W的占空比，相应地获得不同的平均电流。RF 是电流反馈电阻。随电流增大，反馈电CU压提高，使电平上移，使输出的脉冲变窄，这一反馈过程又迫使电机绕组电流下AV1CI降，保证了电流自动地稳定在某一定值上。要使的固有振荡频率远小于三角22,C L2W波的振荡频率才能使工作正常，否则将会产生充放电振荡，就不能达0W2BG22,C L2L到向的电源提供瞬间能量的目的，也破坏了的工作状态。途中选2BG。这种 PWM 电路的特点是：322021600,1,113 10,25radradCmF LmH WWss在电机绕组回路中没有用大的功率电阻来减小电磁时间常数 Ti，续流贮能电路滤波电感，可以几相绕组共用，可使驱动器小型化，便于调整。本电路电源电压高于电机1L的 20 倍，工作脉冲频率可做得很高，电机仍能稳定工作。PWM 式单波性斩波器的电路工作波形如下图所示：毕业设计说明书- 26 -图 9-2 斩波器的电路工作波形图10 简易数控铣床的自动控制软件系统设计约定：步进电机转动步数（工作台最小移动距离的个数）34H 及 35H 单元，共 255255=65025 步（最大）步进电机转速：即每两步之间的延时时间常数36H 单元步进电机正、反转标志33H 单元，其中（33H）=FFH 为反转， （33H）=00H 为反转栈顶指针地址为 6000H10.1 简易数控铣床工作台（x 或 y 方向）前进、后退程序10.1.1 程序框图毕业设计说明书- 27 -图 10-1 工作台前进后退程序框图10.1.2 程序清单 MOV SP ，#6000H； 确定栈顶指针 MOV 30H，#5H； 步进电机三相六拍代码指针，送 30H 单元（06） MOV ，34H； 高位步数5R5RLOOP 10：MOV R6，35H 低位步数6RLOOP 9： MOV 32H，36H；正、反转标志A MOV A，33H JNZ A，LOOP 6；A0 调反转一步子程序 LCALL LOOP 5；A=0 调正转一步子程序 SJMP LOOP 8 无条件跳转 LOOP 8LOOP 6： LCALL LOOP 7LOOP 8: JNZ ，LOOP 96R JNZ R5，LOOP 10 SJMP 0000H 返回监控程序10.1.3 三相六拍方式工作输出代码表毕业设计说明书- 28 -图 10-2 三相六拍方式工作输出代码10.2 步进电机正转一步子程序10.2.1 程序框图图 10-3 电机正传一步子程序框图10.2.2 程序清单LOOP 5：DPTR，#1000H；代码表首地址 MOV A，30H； （30H）A毕业设计说明书- 29 - CJNE A，#05H，LOOP 1；A05H 转 LOOP 1 MOV 30H，00H； 对（30H）清 0 SJMP LOOP 2 转向 LOOP 2 LOOP 1： INC 30H；（30H）+1 30H LOOP 2： MOV A， （30H） ；（30H）A MOVC A，A+DPTR；（DPTR+A）A MOV P1，A；AP1 LOOP 4： LCALL LOOP 3； 调 1ms 子程序 JNE 32H，LOOP 4；（32H）-10 RET10.3 步进电机反转一步子程序10.3.1 程序框图图 10-4 步进电机反转一步子程序框图10.3.2 程序清单LOOP 11： MOV DPTR，# 1005 代码首地址毕业设计说明书- 30 -S C HC O P YD E LLFM O N MOV A，30H CJNZ A，# 00H，LOOP12 MOV 30H，05H SJMP LOOP 14 LOOP 12： DEC 30H；（A）-1A LOOP 14： MOV A，30H MOVC A，A+DPTR MOV P1，A LOOP 15： LCALL LOOP 3 DJNZ 32H，LOOP 15 RET11 键盘操作11.1 编程键的种类编程键用于加工程序的输入和检索；共分一下三类：1.功能键：功能键共有以下 10 个：2.字符键：字符键共有以下 14 个：3.数字键：数字键共有以下 12 个%NGXZVWIKFSTML-2501346789毕业设计说明书- 31 -11.2 各编程键的作用、功能1.复位键 ：结束当前状态，进入波段开关所指示的方式，并显示以等待新的命令。如：退出出错状态。 注意：在加工过程中不能按此键，否则将中断程序，破坏加工。2.换行键：在加工程序输入过程中，每一程序段输入结束，都要按此键，表示本程序段结束，并自动生成下一段程序段的段号，省略了对程序段号的输入。自动生号的规律是：从 N0010 开始，每段加 10，以便在修改程序时进行程序段的输入，在检索操作中，插入的程序段也要用此键。3.特殊定义键：此键和数字键同时按下，形成特定功能4.检索移动键：可实现程序、程序段的上、下检索，并能快速移动检索，当按下或超过 0.5 秒时，便可快速上下检索，缩短检索时间，显示也相应地加快。可实现在一个程序内的逐字左右检索。5.程序复写键：在加工程序类似的情况下，可以通过对复制程序的修改，实现新的程序设计，节省工作量。6.删除键：可以实现对某个程序，某一程序段，某一程序字的删除。毕业设计说明书- 32 -7.检索键：对程序存贮区中的程序检索或对某一程序进行确定检索。11.3 指示灯1.相序指示灯：有 x,z 向各三只，用以指示两只三相步进电机的运动状况。便于系统调 和监控。2.保护指示灯：共有过热、过流、过压、欠压 4 只保护指示灯。系统正常工作时为全暗，系统发生某种自动保护时，则相应的指示灯亮。具体保护条件如下： 过热保护：当系统机箱内部环境温度超过 45时发生。 过流保护：当系统内部有短路现象时发生。 过压保护：当外界输入电压超过标准电压+10%（即 142V）时发生。 欠压保护：当外界输入电压低于标准电压-15%（即 187V）时发生。注意：当系统发生过流自动保护后，应切断系统电源，待恢复正常后重新开始工作。12 MCS-51 单电机定时控制逻辑12.1 时钟电路 MCS-51 芯片内部有一个由反向放大器构成的振荡电路，XTAL1为振荡电路的输入端，XTAL2为振荡电路的输出端。MCS-51 的时钟为内部方式时钟电路。 内部方式时钟电路如图所示，利用 MCS-51 内部的振荡电路，在 XTAL1、XTAL2的引脚上外接定时元件，内部振荡器产生自激振荡。可以用示波器观察到 XTAL2输出的正弦波。定时电路一般用石英晶体和电容组成的并联谐振回路，晶振可以在1.212MHZ之间任选，电容可以在 530PF 之间选择，电容 C01，C02的大小对振荡频率有微小的影响，可起频率微调作用。毕业设计说明书- 33 - 图 12-1 时钟电路12.2 复位电路 时钟电路工作以后，在 RESET 输入端出现两个机器周期以上的（10ms）高电平，MCS-51 被初始化复位。复位以后，各特殊功能寄存器的初始状态见表 8-1。P0口-P3口输出高电平，初值 07H 写入堆栈指针 SP，清零程序计数器 PC 和其余的特殊功能寄存器，但初始复位不影响 MCS-51 内部的 RAM 状态。只要 RESET 输入端保持高电平，MCS-51 将循环复位。在复位有限期间，ALE、也输出高电平，RESET 输入端返PSEN回低电平以后，CPU 从 0 地址开始执行程序。 MCS-51 通常采用上电自动复位和开关复位二种方式。在本设计中，采用的是手动复位，其逻辑图如图 8-2.通电瞬间，在 RC 电路的充电过程中，RESET 端出现正脉冲，只要 RESET 端保持 10ms 以上的高电平，就能使 MCS-51 单片机有效地复位，从而实现上电自动复位。在图 8-2 中，RC 参数通常由实验调整。由于在时钟电路中，振荡频率为6MHZ，故在图 8-2 中，R2为 200，就能使上电自动复位可靠进行。毕业设计说明书- 34 -图 12-2 复位电路13 结 论通过这次毕业设计，使我对机械设计有了更深刻的认识。在以前的课程设计中我们大都是对一个机器中的一个小部件进行设计，工作量小、结构简单。通过简单的查点资料基本上就可以解决问题了。而这次毕业设计是对一个大型的机械进行设计，虽然我只做了机械部分的设计，但工作量却是以前的好几倍。而且完全是按照实际工作毕业设计说明书- 35 -中查找资料、调研、分析、方案论证、整体设计再到具体设计的步骤走下来的。这是一次独立的设计的锻炼，
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