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1、 C6163車床縱向進(jìn)給機構(gòu)數(shù)控化改造 第 40 頁 共 40 頁目目錄1一、緒論311.1選題目的及意義311.2 設(shè)計任務(wù)及總體方案的確定31二、機械系統(tǒng)的改造設(shè)計612.1主傳動系統(tǒng)的改造6222主軸脈沖發(fā)生器的安裝622.3 進(jìn)給系統(tǒng)的改造622.4 安裝防護62三、進(jìn)給傳動部件的計算與選型723.1 切削力的計算723.2滾珠絲杠螺母副的計算與選型823.3 同步帶減速機構(gòu)設(shè)計132四、電動機的計算與選型1724.1 縱向直流電動機的計算與選型1824.2 同步帶傳動功率的校核222五、電動機驅(qū)動電路設(shè)計22351光電隔離電路2235.2 單極性可逆PWM電路設(shè)計233六、數(shù)控系統(tǒng)設(shè)

2、計2336.1硬件電路設(shè)計243七、數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計373總結(jié)383致謝393參考文獻(xiàn)40 一 緒論11 選題目的及意義車床是金屬切削加工最常用的一類機床，當(dāng)工件隨主軸回轉(zhuǎn)時，通過到家的縱向和橫向移動，能夠加工內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、螺紋等，借助成型刀具，還能加工各種成形回轉(zhuǎn)表面。臥式車床刀架的縱向和橫向進(jìn)給運動，是由主軸回轉(zhuǎn)運動經(jīng)掛輪傳遞而來，通過進(jìn)給箱變速后，由光杠或絲杠帶動溜板箱、床鞍以及中滑板產(chǎn)生移動。進(jìn)給參數(shù)依靠手工調(diào)整，改變參數(shù)時需要停車。刀架的縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給不能聯(lián)動，切削次序需要人工控制，致其效率低下并且無法加工復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件。對普通車床的數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向進(jìn)給

3、系統(tǒng)改成用微機控制的并能獨立運動的進(jìn)給伺服系統(tǒng)；將手動刀架換成能自動換刀的電動刀架。這樣，利用數(shù)控裝置，車床就可以按預(yù)先輸入的加工指令進(jìn)行切削加工。由于加工過程中的切削參數(shù)、切削順序和刀具都可按程序自動進(jìn)行調(diào)節(jié)和更換，再加上縱、橫向的聯(lián)動進(jìn)給功能，所以，可以加工出普通車床加工不了的曲線、曲面等復(fù)雜零件。加工精度高，尺寸分散度小，易于裝配。可以實現(xiàn)多工序集中加工，提高了相關(guān)加工精度，同時減少被加工零件在機床間的頻繁搬運。擁有自動補償?shù)裙δ?，簡化了傳統(tǒng)機床加工工藝中的工序，機床利用率大幅度提高。由于采用自動化加工技術(shù)，可大大降低操作者的勞動強度，減少廢品的產(chǎn)生，提高工作效率。12 設(shè)計任務(wù)與總體方

4、案的確定 將C6163普通車床（如圖1-1所示）改造成采用16位單片機半閉環(huán)控制的經(jīng)濟型數(shù)控車床，要求該車床進(jìn)給兩坐標(biāo)聯(lián)動并且能夠?qū)崿F(xiàn)直線插補和圓弧插補并增配自動回轉(zhuǎn)刀架和主軸脈沖發(fā)生器，能車削螺紋。 圖1-1 普通車床C61631.2.1 已知參數(shù)及設(shè)計參數(shù)最大加工直徑：630； 床鞍上最大加工直徑：350；最大加工長度：1500；縱向?qū)к夐L度：2000；主電動機功率：11；冷卻泵電機功率：0.12；主軸通孔直徑：105；主軸轉(zhuǎn)速：14級 12.51120；托板和刀架的總重力G：1500；最大進(jìn)給速度：縱向：， 橫向：0.4；最大刀架快移速度：縱向：6， 橫向：4；脈沖當(dāng)量：縱向：0.01/

5、脈沖， 橫向：0.005/脈沖；定位精度：縱向：0.01， 橫向：0.005；啟動加速時間：縱向：200； 橫向：100；電動刀架轉(zhuǎn)位數(shù)：4122 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 數(shù)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計應(yīng)考慮車床數(shù)控系統(tǒng)的運動方式、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型、數(shù)控系統(tǒng)CPU的選擇，以及進(jìn)給傳動方式和執(zhí)行機構(gòu)的選擇等。 （1）系統(tǒng)的運動方式：該車床改造后應(yīng)具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線/圓弧插補的功能。所以數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計成連續(xù)控制型。（2）進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型：按任務(wù)要求采用步進(jìn)電機的開環(huán)控制系統(tǒng)。這樣改造后的車床屬于經(jīng)濟型數(shù)控車床，在保證一定加工精度的前提下，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。（3）數(shù)控系統(tǒng)處理器的選擇：依據(jù)技術(shù)指標(biāo)

6、中最大加工尺寸、最高控制速度，以及數(shù)控系統(tǒng)的經(jīng)濟性要求，決定選用MCS-51系列的8位單片機作為數(shù)控系統(tǒng)的CPU。MCS-51系列8位機具有功能多、速度快、抗干擾能力強、性價比高等優(yōu)點。 （4）根據(jù)系統(tǒng)的要求，需要擴展程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等；還要選擇步進(jìn)電動機的驅(qū)動電源以及主軸電動機的交流變頻器等。 （5）為了加工安全還需安裝縱向和橫向限位開關(guān)。（6）主軸電動機的交流變頻器的選擇及主軸脈沖發(fā)生器的選擇。（7）為了達(dá)到設(shè)計要求中的速度和精度，縱向與橫向進(jìn)給傳動應(yīng)選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動間隙、提高傳動剛度，

7、滾珠絲杠 的螺母應(yīng)有預(yù)緊機構(gòu)。（8）為了滿足脈沖當(dāng)量的設(shè)計要求和增大轉(zhuǎn)矩，同時也為了是傳動系統(tǒng)的負(fù)載慣量勁可能地減小，傳動鏈中應(yīng)設(shè)有減速機構(gòu)。減速機構(gòu)選則同步帶，其綜合了帶傳動、鏈條傳動以及齒輪傳動的優(yōu)點，在許多領(lǐng)域已經(jīng)替代了齒輪傳動和鏈傳動。二 機械系統(tǒng)的改造設(shè)計21 主傳動系統(tǒng)的改造普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造時，為了減少工作量，一般保留原有的主傳動機構(gòu)和變速操縱機構(gòu)。改造后使其主運動和進(jìn)給運動分離，主電機的作用僅為帶動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止由數(shù)控系統(tǒng)來控制。若要提高車床的自動化程度，需要在加工中自動變換轉(zhuǎn)速，可用2-4速的多速電動機代替原有的單速主電動機；當(dāng)多速電動機仍不滿足要求時，

8、可用交流變頻器來控制主軸電動機，以實現(xiàn)無極變速。采用交流變頻器實現(xiàn)主軸電機的無極變速，本設(shè)計選用F1000-G0110T3C型變頻器，該型號適配電機11KW，額定輸出電流為23A。22主軸脈沖發(fā)生器的安裝主軸脈沖發(fā)生器是為了加工螺紋而安裝的主軸檢測裝置，微機從主軸脈沖發(fā)生器中取出與螺距相應(yīng)的脈沖數(shù)，使主軸旋轉(zhuǎn)角度與進(jìn)給量保持一定關(guān)系，確保螺距的準(zhǔn)確性。主軸脈沖發(fā)生器的安裝通常有兩種：一種是同軸安裝，另一種是異軸安裝。一般經(jīng)濟型數(shù)控改造多采用同軸安裝。本設(shè)計選用1200線主軸脈沖發(fā)生器，采用同軸安裝方式并采用波紋管與主軸柔性連接，該連接方式在實現(xiàn)角位移傳遞的同時，能夠吸收車床的部分振動，從而使脈

9、沖發(fā)生器平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。23 進(jìn)給系統(tǒng)的改造拆除掛輪架所有齒輪并尋找主軸，安裝主軸脈沖發(fā)生器；拆除原機床進(jìn)給箱、溜板箱、滑動絲杠、光桿、操縱桿、齒條等；在縱溜板、橫溜板的下面絲杠螺母座托架；在原進(jìn)給箱位置安裝縱向伺服電機與減速箱總成，在橫溜板后部安裝橫向伺服電機與減速箱總成；拆除四方刀架及上溜板總成，在橫溜板上方安裝電動刀架。24 安裝防護普通車床的數(shù)控化改造中應(yīng)根據(jù)實際情況采取相應(yīng)的防護措施，比如滾珠絲杠副由于精度要求較高，工作時需防塵防灰，尤其不能讓金屬削進(jìn)入滾道，所以縱向絲杠應(yīng)安裝防護罩。大托板與導(dǎo)軌接觸的兩端面要貼上橡膠片，防止雜質(zhì)進(jìn)入滑動導(dǎo)軌面損傷導(dǎo)軌。三 縱向進(jìn)給傳動部件的計算和選型31

10、 切削力的計算切削力是指在切屑過程中產(chǎn)生的作用在工件和刀具上的大小相等、方向相反的切削力，或通俗的講是在切削加工時，工件材料抵抗刀具切削時產(chǎn)生的阻力。車削外圓時的切削力如圖3-1所示。主切削力與切削速度的方向一致，垂直向下，是計算車床主軸電動機切削功率的依據(jù)；進(jìn)給力與進(jìn)給方向平行且方向相反；背向力與進(jìn)給方向相垂直，對加工精度的影響較大。FzFxFy 圖3-1 車削力分析設(shè)工件材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，b=650MPa；選用刀具材料為硬質(zhì)合金YT15；刀具幾何參數(shù)為：主偏角60，前角10，刃傾角-5,；切削用量為：背吃刀量ap=3mm，進(jìn)給量f=0.6mm/r，切削速度為105m/min。查表3-1，得

11、： =2795 =1.0 =0.75 =-0.15查表3-3，得主偏角的修正系數(shù)=0.94；刀傾角、前角和刀尖圓弧半徑的修正系數(shù)均為1.0.由經(jīng)驗公式 得：=2673.4N 由：=1:0.35:0.4，算得縱向進(jìn)給切削力=935.69N，=1069.36N3.2滾珠絲杠螺母副的計算和選型 滾珠絲杠副的作用是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，其螺旋傳動是在絲杠和螺母滾道之間放人適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動摩擦。絲杠轉(zhuǎn)動時，帶動滾珠沿螺紋滾道滾動。螺母上設(shè)有返向器，與螺紋滾道構(gòu)成滾珠的循環(huán)通道。為了在滾珠與滾道之間形成無間隙甚至有過盈配合，可設(shè)置預(yù)緊裝置。為延長工作壽命，可設(shè)置潤滑件和密封件。321 精度

12、的選擇滾珠絲杠副的精度直接影響數(shù)控機床的定位精度，在滾珠絲杠精度參數(shù)中，其導(dǎo)程誤差對機床定位精度最明顯。一般在初步設(shè)計時設(shè)定絲杠的任意300行程變動量應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定定位精度值的1/31/2,在最后精度驗算中確定。對于車床，選用滾珠絲杠的精度等級X軸為13級（1級精度最高），Z軸為25級，考慮到本設(shè)計的定位精度要求和改造的經(jīng)濟性，選擇X軸精度等級為3級，Z軸為4級。322 絲杠導(dǎo)程的確定 選擇導(dǎo)程跟所需要的運動速度、系統(tǒng)等有關(guān)，通常在：4、5、6、8、10、12、20中選擇，規(guī)格較大，導(dǎo)程一般也可選擇較大（主要考慮承載牙厚）。在速度滿足的情況下，一般選擇較小導(dǎo)程（利于提高控制精度），本設(shè)計中初選

13、縱向絲杠導(dǎo)程為8，橫向絲杠導(dǎo)程為5。3 23 最大工作載荷的計算最大工作載荷是指滾珠絲杠螺母副在驅(qū)動工作臺時所承受的最大軸向力，也叫進(jìn)給牽引力,其實驗計算公式如表3-1所示。表3-1 實驗計算公式及參考系數(shù)導(dǎo)軌類型實驗公式矩形導(dǎo)軌1.10.15燕尾導(dǎo)軌1.40.2綜合或三角導(dǎo)軌1.150.15-0.18表中為考慮顛覆力矩影響時的實驗系數(shù)；為滑動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；為移動部件總重量。查表3-1選擇綜合導(dǎo)軌，取1.15,取0.16,為1500；算得=1.15935.69+0.16（2673.4+1500） =1743.8324 最大動載荷的計算載荷隨時間急劇變化且使構(gòu)件的速度有顯著變化（系統(tǒng)產(chǎn)生慣性力）

14、，此類載荷為動載荷。比如起重機以等速度吊起重物，重物對吊索的作用為靜載，起重機以加速度吊起重物，重物對吊索的作用為動載。對于滾珠絲杠螺母副的最大動載荷計算公式如下： 式中：滾珠絲杠副的壽命系數(shù)，單位為r，（T為使用壽命，普通機床T取5000-10000h，數(shù)控機床T取15000h；n為絲杠每分鐘轉(zhuǎn)速）； 載荷系數(shù)，一般取1.21.5，本設(shè)計取1.2； 硬度系數(shù)（HRC58時取1.0；等于55時取1.11；等于52.5時取1.35；等于50時取1.56；等于45時取2.40）； 滾珠絲杠副的最大工作載荷，單位為N。本設(shè)計中車床Z向承受最大切削力條件下最快的進(jìn)給速度,初選絲杠基本導(dǎo)程，則絲杠轉(zhuǎn)速。

15、取滾珠絲杠使用壽命，帶入得=90（單位r）；加工過程平穩(wěn)或輕度沖擊，取載荷系數(shù)，硬度系數(shù)，代入，求得 ：=9377.6N。325 滾珠絲杠螺母副的選型初選滾珠絲桿副時應(yīng)使其額定動載荷, 當(dāng)滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速狀態(tài)下長時間承受工作載荷時，還應(yīng)使額定靜載荷。根據(jù)計算出的最大動載荷=9377.6N,選擇江蘇啟東潤澤機床附件有限公司生產(chǎn)的FL5008-3型內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠副，采用雙螺母螺紋式預(yù)緊，精度等級為4級，其參數(shù)如表3-2所示。表3-2 FL5008-3型滾珠絲杠相關(guān)參數(shù)公稱直徑/導(dǎo)程/鋼球直徑/絲杠外徑/絲杠底徑/額定載荷/接觸剛度/ 18975084.76348.645.246631326

16、 滾珠絲杠副的支承方式 滾珠絲杠副的支承主要用來約束絲杠的軸向竄動，為了提高軸向剛度，絲杠支承常用推力軸承為主的軸承組合?？紤]到縱向絲杠長度較大，本設(shè)計縱向絲杠采用雙推雙推支承方式，該方式臨界轉(zhuǎn)速、壓桿穩(wěn)定性高，有熱膨脹的余地。327 傳動效率的計算滾珠絲杠的傳動效率一般在0.80.9之間，其計算公式如下： =式中：螺距升角，根據(jù),可得=2.91； 摩擦角，一般取=10。算得： =94.57%3 28 剛度的驗算滾珠絲杠副工作時受軸向力和轉(zhuǎn)矩的作用，引起導(dǎo)程的變化，從而影響定位精度和運動的平穩(wěn)性。軸向變形主要包括絲杠的拉伸或壓縮變形、絲杠與螺母間滾道的接觸變形、支承滾珠絲桿的軸承的軸向接觸變形

17、。因轉(zhuǎn)矩和絲杠-螺母滾道接觸對絲杠產(chǎn)生的導(dǎo)程變化很小，所以、可以忽略不計，所以絲杠的拉伸或壓縮變形量為：=（“+”號代表拉伸，“-”代表壓縮）式中：絲杠的最大工作載荷，單位為； 滾珠絲杠兩端支承間的距離，單位為； 絲杠材料的彈性模量，鋼； 絲杠的橫截面面積，單位按絲杠螺紋的底徑確定。根據(jù)前面的設(shè)計，為1743.8，取1990，為45.24，算得： 查表3-3可知，,所以剛度足夠。表3-3 有效行程內(nèi)的目標(biāo)行程公差和行程變動量有效行程精度等級12345大于至3156688121216162323400500871091513201927261600200018132518352548366551

18、3 29 壓桿穩(wěn)定性校核由于滾珠絲杠本身比較細(xì)長又受軸向力的作用，若軸向負(fù)載過大，則會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，不失穩(wěn)時的臨界載荷Fk應(yīng)該滿足： =式中：絲杠支承系數(shù)，雙推-雙推方式時，取4，其他方式如表3-4所示； 滾珠絲杠穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取2.54，垂直安裝時取最小值，本設(shè)計取4； 滾珠絲杠兩端支承間的距離，單位為，本設(shè)計中該值為1990； 按絲杠底徑確定的截面慣性矩（，單位為）,本設(shè)中將代入算出=205513.36。 由以上數(shù)據(jù)可以算出： 臨界載荷遠(yuǎn)大于工作載荷（3233.76N），故絲杠不會失穩(wěn)。表3-4 絲杠支承系數(shù)支承方式雙推-雙推雙推-簡支單推-單推雙推-自由取值4210.2533 同步帶

19、減速機構(gòu)設(shè)計 同步帶也叫同步齒形帶，它綜合了帶傳動、鏈條傳動以及齒輪傳動的優(yōu)點，主要用在驅(qū)動帶輪與被動帶輪之間要求有固定傳動比的情況。同步帶是通過帶上的凸齒與帶輪上的齒槽強制嚙合而工作，即當(dāng)主動帶輪轉(zhuǎn)動時能通過帶齒與帶輪的依次嚙合將動力傳給從動輪，因此主動輪和從動輪的線速度相同。同步帶的張緊力小，輪軸上的壓力輕，因此可以延長軸承的使用壽命。同步帶結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作時不會打滑，線速度可達(dá)，可用于高速場合，傳動比可達(dá)到10，效率可達(dá)98%，維護保養(yǎng)方便，運轉(zhuǎn)費用低，因此應(yīng)用日益廣泛。331 傳動比的確定初選電機型號為110BYG2602，四相混合式，最大靜轉(zhuǎn)矩為，步距角為由和可得：式中：電機編碼

20、器分辨率，單位為度/脈沖； 絲杠分辨率，單位為度/脈沖； 絲杠導(dǎo)程，其值為8； 脈沖當(dāng)量，本設(shè)計中Z軸為0.01/脈沖。初選電機型號為130BYG2502，查表4-5知：步距角為0.9。所以傳動比 由縱向床鞍的最快移動速度，可以算出主動輪的最高轉(zhuǎn)速：332 傳遞功率的估算 由運動學(xué)可知，對該傳動機構(gòu)傳遞功率的研究只要考慮三種工作狀態(tài)，他們分別是：最大負(fù)載且最大工進(jìn)速度、快速空載啟動、最快空載移動。由運動學(xué)可知，最后一種狀態(tài)的傳遞功率一定小于快速空載啟動（最后時刻）的瞬時傳遞功率，所以只需要比較前二者。 預(yù)選步進(jìn)電機在轉(zhuǎn)速為 750時，對應(yīng)的步進(jìn)電機脈沖頻率為。 從表6-4查得，當(dāng)脈沖頻率為60

21、00Hz時，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩約為 對應(yīng)的輸出功率為 據(jù)表3-18取工作情況系數(shù)KA=1.2，則由公式（3-14），求得帶的設(shè)計功率。333 選擇帶型和節(jié)距 根據(jù)帶的設(shè)計功率Pd，查表3-6選擇同步帶，型號為H型，節(jié)距。表3-6 同步帶型號型號節(jié)距/基準(zhǔn)帶寬傳遞功率范圍/基準(zhǔn)帶寬/說明XL(特輕型)5.0800.0040.5739.5GB/T 11616-1989GB/T 11362-1989L（輕型）9.5250.054.7625.4H（重型）12.7000.65576.2 334 確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑 型小帶輪轉(zhuǎn)速在時的最少許用齒數(shù)為14，為了提高傳動精度，取小齒輪數(shù)，則小帶輪節(jié)圓直徑，根

22、據(jù)傳動比算出大齒輪數(shù)，則大帶輪節(jié)圓直徑。當(dāng)主動輪最高轉(zhuǎn)速時，同步帶的線速度為：遠(yuǎn)小于型帶的極限速度，所以滿足要求。335 中心距、節(jié)線長度和帶齒數(shù)的確定 初選中心距，圓整后取。則帶的節(jié)線長度。根據(jù)，數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)書表3-13，選取接近的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長度，相應(yīng)的齒數(shù)z=。實際中心距。336 校驗帶與小帶輪的嚙合齒數(shù) 嚙合齒數(shù) ，式中為取整函數(shù)。一般情況下，應(yīng)該保證。當(dāng)不滿足要求時，可以增大或不變時減小節(jié)距。通過計算，得出，滿足要求。337 計算基準(zhǔn)額定功率基準(zhǔn)額定功率就是所選型號同步帶在基準(zhǔn)寬度下所允許傳遞的額定功率，其計算公式如下： 式中： 單位為； 帶寬為基準(zhǔn)帶寬b時的許用工作拉力，單位N

23、，如表3-8所示； 帶寬為基準(zhǔn)帶寬b時的單位長度質(zhì)量（線密度），單位； 同步帶線速度，上述3.3.4中已算出其值為2.38。表3-8 同步帶基準(zhǔn)寬度下的許用拉力和線密度帶型號基準(zhǔn)帶寬b/許用拉力/線密度/XL9.550.170.022L25.4244.460.095H76.22100.850.448經(jīng)計算， 338 確定實際同步帶寬度實際所需同步帶寬度的計算公式如下： 式中：選定型號的基準(zhǔn)寬度，型其值為19.1； 小帶輪嚙合系數(shù)，根據(jù)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)書表3-22，當(dāng)時，其值為1。經(jīng)計算得出：17.2。根據(jù)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)書表3-11，選定最接近的帶寬19.1，若選擇雙邊擋圈，則最小寬度

24、20.3mm，擋圈厚度為2mm。339 同步帶工作能力的驗算用下式來計算同步帶的額定功率: 式中：齒寬系數(shù)，其值為。 小帶輪嚙合系數(shù)，取1；經(jīng)計算得出：,所以滿足要求。四電動機的選擇及其驅(qū)動電路設(shè)計直流電動機是最早出現(xiàn)的電動機，也是最早能實現(xiàn)調(diào)速的電動機。長期以來一直占據(jù)著調(diào)速控制的統(tǒng)治地位。它具有良好的線性調(diào)速特性，簡單的控制性能，較高的效率，優(yōu)異的動態(tài)特性。隨著永磁材料和工藝的發(fā)展，已將直流電動機的勵磁部分用永磁材料代替，產(chǎn)生永磁直流電動機，這種電機結(jié)構(gòu)簡單，用電量少，所以目前在中小功率范圍內(nèi)運用廣泛。近年來，直流電動機的結(jié)構(gòu)和控制方式都發(fā)生了很大的變化。隨著計算機進(jìn)入控制領(lǐng)域以及新型電力

25、電子功率元件的不斷出現(xiàn)，使采用全控型的開關(guān)功率元件進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制方式已成為主流，并作為其數(shù)字控制的基礎(chǔ)。如果直流電機要求工作在正反轉(zhuǎn)場合，這時還需要使用可逆PWM控制方式，其又分為單極性驅(qū)動與雙極性驅(qū)動兩種，一般大功率電機驅(qū)動采用單極性驅(qū)動方式。電動機的驅(qū)動離不開半導(dǎo)體功率器件，在對直流電機電樞電壓的控制和驅(qū)動中，對半導(dǎo)體功率器件的使用上又可以分為兩種方式：線性放大驅(qū)動和開關(guān)驅(qū)動，由于前者在工作時有大量功率消耗在元器件上，致使效率很低，因此絕大多數(shù)直流電機采用開關(guān)驅(qū)動方式，該方式是使半導(dǎo)體功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，通過脈寬調(diào)制來控制電動機的電樞電壓，實現(xiàn)調(diào)速。41 縱向步進(jìn)電動機

26、的計算與選型411 轉(zhuǎn)動慣量的折算 折合到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量如下： 式中： 電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，單位為，本設(shè)計初選電機值為15；、同步帶帶輪的轉(zhuǎn)動慣量，單位為； 、分別為帶輪的外徑和寬度，單位為； 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量，取值為112.13； 、分別為重力加速度，取9.8和導(dǎo)程，其值換算為 0.8。計算得出： =412 計算加在步進(jìn)電動機轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩加在步進(jìn)電動機轉(zhuǎn)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量分為快速空載啟動和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計算。1) 快速空載啟動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩由數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)書式4-8式可知包括三部分：快速空載啟動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩、移動部件運動時

27、折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩、滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩。因為滾珠絲杠副傳動效率很高，根據(jù)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)書式4-12式可知，相對于和很小，可以忽略不計。則有根據(jù)式4-9，考慮縱向傳動鏈的總效率=0.9，計算快速空載啟動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩：其中對應(yīng)縱向空載最快移動速度的步進(jìn)電機最高轉(zhuǎn)速，為750r/min 步進(jìn)電機由靜止到加速至轉(zhuǎn)速所需要的時間，為0.2s其中：式中縱向空載最快移動速度，為3600mm/min縱向步進(jìn)電機步距角，為0.75縱向脈沖當(dāng)量，本設(shè)計中為0.01mm/脈沖帶入=750r/min。將上面數(shù)值帶入=2.301Nm由式4-10可知，移動

28、部件運動時，折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為: 式中導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)，滑動導(dǎo)軌取1.6垂直方向的負(fù)載，空載取0縱向傳動鏈總效率，取0.9將上面數(shù)據(jù)帶入=0.17Nm最后帶入=.+0.17Nm=.Nm2） 最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 由式4-13可知: 包括三部分：折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩、移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩、滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩。相對于和很小，可忽略不計。則有： 其中，折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩由式計算可得 =0.662Nm再由式4-10計算承受最大工作負(fù)載狀態(tài)下，移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩：

29、將數(shù)值帶入上式得=0.473Nm最后由式，求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：=0.662+0.473=1.135Nm經(jīng)過上述計算后，得到加在步進(jìn)電機轉(zhuǎn)軸上的最大 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩：=max，=2.47Nm3）步進(jìn)電動機最大靜轉(zhuǎn)矩的選定考慮到步進(jìn)電動機采用的是開環(huán)控制，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低時，其輸出轉(zhuǎn)矩會下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)來選擇步進(jìn)電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足：Nm對于前面預(yù)選的110BYG2602型步進(jìn)電動機，由表4-5可知，其最大靜轉(zhuǎn)矩=20Nm，可見完全滿足上式的要求。4）步進(jìn)電動機的性能校核最快工進(jìn)速度時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核任務(wù)書給定縱向最快工進(jìn)速度=800mm/m

30、in，脈沖當(dāng)量=0.01mm/脈沖，由式4-16求出電動機對應(yīng)的運行頻率從表4-7可以看出，在此頻率下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩=14.6Nm，遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩=2.47Nm ，滿足要求。最快空載移動時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核任務(wù)書給定縱向最快空載移動速度，仿照式4-16求出電動機對應(yīng)的運行頻率從表4-7可以看出，在此頻率下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩=10 Nm，大于快速空載啟動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩=2.47Nm，滿足要求。最快空載移動時電機運行頻率校核最快空載移動速度，對應(yīng)電動機運行頻率=6000Hz。查表4-5可知110BYG2602的極限運行頻率為20000Hz，可見沒有超出極限。啟動頻率的計算已知電動機轉(zhuǎn)軸上

31、的總轉(zhuǎn)動慣量=，電動機轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動慣量，查表4-5可知電動機轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時最高空載啟動頻率=1800Hz，則由式4-17可以求出步進(jìn)電機克服慣性負(fù)載的啟動頻率為： 783Hz上式說明，要想保證步進(jìn)電機起步時不失步，任何時候的啟動頻率都必須小于783Hz。實際上，在采用軟件升降頻時，啟動頻率選的很低，通常只有100Hz。綜上所述，本例中縱向進(jìn)給系統(tǒng)選用110BYG2602步進(jìn)電動機，可以滿足設(shè)計要求。42同步帶傳遞功率的校核分兩種工作情況，分別進(jìn)行校核。（1）快速空載啟動 電動機從靜止到加速至=750r/min，同步帶傳遞的負(fù)載轉(zhuǎn)矩=2.47Nm,傳遞的功率為（2）最大工作負(fù)載、最快工進(jìn)速

32、度 帶需要傳遞的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩=1.135Nm，任務(wù)書給定的最快工進(jìn)速度，對應(yīng)電動機轉(zhuǎn)速160r/min，傳遞的功率為可見，兩種情況下同步帶傳遞的負(fù)載功率均小于帶的額定功率668.73W。因此選擇的同步帶功率合格。5電動機驅(qū)動電路設(shè)計51 光電隔離電路光電隔離電路的作用是在電隔離的情況下,以光為煤介傳送信號,對輸入和輸出電路可以進(jìn)行隔離.因而具有良好的電絕緣能力并能夠有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路的干擾，具有響應(yīng)速度較快、壽命長、體積小耐沖擊等特點。光電隔離在強-弱電接口、特別是在微機系統(tǒng)的前向和后向通道中獲得廣泛應(yīng)用。光電耦合器分為兩種：一種為非線性光耦，另一種為線性光耦。非線性光耦的電

33、流傳輸特性曲線是非線性的，這類光耦適合于開關(guān)信號（數(shù)字信號）的傳輸，不適合于傳輸模擬量；線性光耦的電流傳輸手特性曲線接進(jìn)直線，并且小信號時性能較好，能以線性特性進(jìn)行隔離控制。52 單極性可逆PWM電路設(shè)計可逆PWM電路分雙極性和單極性兩種，前者有低速運行平穩(wěn)的優(yōu)點，但存在著電流波動大，功率損耗大的缺點，尤其是必須增加死區(qū)來避免開關(guān)直通的危險，限制了開關(guān)頻率的提高，因此只用于中小功率直流電機的控制。由于本設(shè)計選用的直流電機功率較大，尤其是在啟動加速時刻，故選擇后者。單極性驅(qū)動又分T型和H型，以H型應(yīng)用最多。一般對中大功率的直流電機驅(qū)動電路可以用相應(yīng)的MOS管和續(xù)流二級管（肖特基管）搭建H橋驅(qū)動電

34、路。使用MOS管，其開關(guān)速度快，同時又是電壓驅(qū)動型，驅(qū)動電路簡單而且導(dǎo)通后內(nèi)阻小，通過電流大，這樣加在電機的電壓就接近電源電壓，使電機能正常工作。使用續(xù)流二級管，用來保護元器件不被感應(yīng)電壓擊穿或燒壞，以及提供電機制動回路。 6 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的“大腦”，其設(shè)計也是普通機床進(jìn)行數(shù)控化改造的核心工程，對機床而言，數(shù)控系統(tǒng)通過對輸入的加工程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運算后，輸出控制信號，控制主軸、進(jìn)給軸和其他輔助裝置正確、及時和可靠地執(zhí)行加工程序所規(guī)定的任務(wù)，同時接受從機床反饋來的各種信息，對機床控制進(jìn)行調(diào)整。任何一個數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成，在處理信息方面，軟件和硬件對要完成的任務(wù)是

35、等價的，硬件處理速度快，線路復(fù)雜，軟件設(shè)計靈活，適應(yīng)性強，但速度較慢。隨著高性能微處理器的誕生，現(xiàn)代數(shù)控已越來越傾向于軟件控制。數(shù)控系統(tǒng)最核心的控制是位置控制，最重要的運算是插補運算，最主要的數(shù)據(jù)處理是刀具補償。位置控制的實質(zhì)就是位置負(fù)反饋，即指令位置和實際位置進(jìn)行比較，用位置偏差進(jìn)行控制；插補運算就是根據(jù)加工程序所確定的坐標(biāo)點，通過一定的運算法則實時獲得位置指令；刀具補償就是要解決編程軌跡和刀具中心不相符的矛盾。61 硬件電路設(shè)計611 數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)其使用微機結(jié)構(gòu)的劃分，一般可分為單微處理器和多微處理器結(jié)構(gòu)兩大類。單微處理器數(shù)控系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，在一些標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控

36、系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。多微處理器數(shù)控系統(tǒng)可以滿足當(dāng)今數(shù)控機床高速度、高精度和許多復(fù)雜功能的要求，代表當(dāng)今數(shù)控發(fā)展的水平。根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，本設(shè)計將采用較經(jīng)濟的單微處理器數(shù)控結(jié)構(gòu)，對于一般切削加工而言，其速度和精度已能滿足實際要求。 數(shù)控機床單微處理器硬件結(jié)構(gòu)電路概括起來有以下幾個部分組成：（1）中央處理單元CPU；（2）總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線；（3）存儲器，包括只讀可編程存儲器和隨機讀寫存儲器；（4）輸入輸出接口電路；（5）外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器及光電編碼器等。612 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路的功能 根據(jù)設(shè)計要求，確定數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：(1) 讀取鍵盤輸入數(shù)據(jù)；(2) 讀取操作面板開

37、關(guān)及按鈕信號；(3) 讀取螺紋/光電編碼器信號 ；(4) 讀取電動刀架刀位信號；(5) 接受車床行程開關(guān)信號；(6) 控制LED顯示；(7) 控制電動刀架自動選刀；(8) 控制縱向、橫向電動機驅(qū)動；(9) 控制主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止；(10) 控制交流變頻器；(11) 控制冷卻泵啟停；(12) 可與PC進(jìn)行串行通信。綜合上述所要實現(xiàn)的功能，選用intel8031作為主控芯片，接晶振電路、復(fù)位電路，由于8031無內(nèi)部存儲器，選用2764作為程序存儲器，選6264作為數(shù)據(jù)存儲器，8031P0口8位地址數(shù)據(jù)分時復(fù)用，因此得選74LS373鎖存器，另外考慮到8031IO口較少，用8155擴展IO口，之后

38、分別接刀架電機、縱橫向電機、6位數(shù)碼管、報警顯示等外圍電路。由于由8031控制的芯片較多，選74LS138譯碼器做片選，保證8031能夠準(zhǔn)確尋址并發(fā)送、接受控制指令。74ls06 六高壓輸出反相緩沖器-驅(qū)動器用來提高電路的驅(qū)動能力。613 主控芯片及相關(guān)芯片的簡介 1、8031單片機 8031是最常見的mcs51系列單片機，是inter公司早期的成熟的單片機產(chǎn)品，應(yīng)用范圍涉及到各行各業(yè),下面介紹一下它的引腳圖等資料。 8031引腳功能（1）主電源引腳Vss和Vcc Vss接地 Vcc正常操作時為+5伏電源（2）外接晶振引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接

39、晶體的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接地。 XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。（3）控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD，ALE/ ， 和 /Vpp RST/VPD 當(dāng)振蕩器運行時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機復(fù)位在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。 ALE/ 正常操作時為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的 ）周期性地發(fā)出正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，

40、或用于定時目的。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖，ALE 端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）八個LSTTL電路。 對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（ 功能） 外部程序存儲器讀選通信號輸出端，在從外部程序存儲取指令（或數(shù)據(jù)）期間， 在每個機器周期內(nèi)兩次有效。 同樣可以驅(qū)動八LSTTL輸入。 /Vpp 、 /Vpp為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲器選擇端。當(dāng) /Vpp為高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng) /Vpp 為低電平時，則訪問外部程序存儲器。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源（Vpp）。 8031引腳

41、功能： Vcc:+5V電源電壓。 Vss:電路接地端。 P0.0P0.7:通道0，它是8位漏極開路的雙向I/O通道，當(dāng)擴展外部存貯器時，這也是低八位地址和數(shù)據(jù)總線，在編程校驗期間，它輸入和輸出字節(jié)代碼，通道0吸收/發(fā)出二個TTL負(fù)載。 P1.0P1.7:通道1是8位擬雙向I/O通道，在編程和校驗時，它發(fā)出低8位地址。 通道1吸收/發(fā)出一個TTL負(fù)載。 P2.0P2.7:通道2是8位擬雙向I/O通道，當(dāng)訪問外部存貯器時，用作高8位地址總線。通道2能吸收/發(fā)出一個TTL負(fù)載。 P3.0P3.7:通道3準(zhǔn)雙向I/O通道。通道3能吸收/發(fā)出一個TTL負(fù)載，P3通道的每一根線還有 另一種功能： P3.0

42、:RXD，串行輸入口。 P3.1:TXD，串行輸出口。 P3.2:INT0，外部中斷0輸入口。 P3.3:INT1，外部中斷1輸入口。 P3.4:T0，定時器/計數(shù)器0外部事件脈沖輸入端。 P3.5:T1，定時器/計數(shù)器1外部事件脈沖輸入端 P1.0- 1 40 -VCC P1.1- 2 39 -P0.0/AD0 P1.2- 3 38 -P0.1/AD1 P1.3- 4 37 -P0.2/AD2 P1.4- 5 36 -P0.3/AD3 P1.5- 6 35 -P0.4/AD4 RTS P1.6- 7 34 -P0.5/AD5 CTS P1.7- 8 33 -P0.6/AD6 RST/Vpp-

43、 9 32 -P0.7/AD7 I/O RXD/P3.0- 10 31 -EA/VPP DATA TXD/P3.1- 11 30 -ALE/PLOG INT0/P3.2- 12 29 -PSEN INT1/P3.3- 13 28 -P2.7/A15 T0/P3.4- 14 27 -P2.6/A14 SCLK T1/P3.5- 15 26 -P2.5/A13 WR/P3.6- 16 25 -P2.4/A12 RD/P3.7- 17 24 -P2.3/A11 XTAL1- 18 23 -P2.2/A10 XTAL2- 19 22 -P2.1/A9 VSS 20 21 -P2.0/A8 P3.6:W

44、R，外部數(shù)據(jù)存貯器寫脈沖。 P3.7:RD，外部數(shù)據(jù)存貯器讀脈沖。 RST/VpD:引腳9，復(fù)位輸入信號，振蕩器工作時，該引腳上2個機器周期的高電平可以實現(xiàn)復(fù)位操作，在掉電情況下（Vcc降到操作允許限度以下）， 后備電源加到此引腳，將只給片內(nèi) RAM供電。 ALE/PROG:引腳30,地址鎖存有效信號，其主要作用是提供一個適當(dāng)?shù)亩〞r信號，在它的下降沿用于外部程序存儲器或外部數(shù)據(jù)存貯器的低8位地址鎖存，使總線P0輸出/輸入口分時用作地址總線（低8位）和數(shù)據(jù)總線,此信號每個機器出現(xiàn)2次,只是在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間才不輸出ALE。所以，在任何不使用外部數(shù)據(jù)存貯器的系統(tǒng)中，ALE以1/6振蕩頻率的固

45、定速率 輸出，因而它能用作外部時鐘或定時，8751內(nèi)的EPROM編程時，此端輸編程脈沖信號。 PSEN:引腳29,程序選通有效信號,當(dāng)從外部程序存貯器讀取指令時產(chǎn)生，低電平時，指令寄存器的內(nèi)容讀到數(shù)據(jù)總線上。 EA/VPP:引腳31，當(dāng)保持TTL高電平時，如果指令計數(shù)器小于4096，8051執(zhí)行內(nèi)部ROM的指令，8751執(zhí)行內(nèi)部EPROM的指令，當(dāng)使TTL為低電平時， 從外部程序存貯器取出所有指令，在8751內(nèi)的EPROM編程時，此端為21V編程電源輸入端。 XTAL1:引腳18，內(nèi)部振蕩器外接晶振的一個輸入端，HMOS芯片使用外部振蕩源時，此端必須 接地。 XTAL2:引腳19，內(nèi)部振蕩器外

46、接晶振的另一個輸入端，HMOS芯片使用外部振蕩器時，此端用于輸入外部振蕩信號。2、74LS373八 D 鎖存器(3S,鎖存允許輸入有回環(huán)特性)373 的輸出端 Q0Q7 可直接與總線相連。當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時，Q0Q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時，Q0Q7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時，Q 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平時，D 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng) LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。引出端符號：D0D7 數(shù)據(jù)輸入端OE

47、 三態(tài)允許控制端（低電平有效）LE 鎖存允許端Q0Q7 輸出端真值表：DnLEOEQnHHLHLHLLXLLQ0XXH高阻態(tài)3、74LS13874LS138 為3 線8 線譯碼器共有 54/74S138和 54/74LS138 兩種線路結(jié)構(gòu)型式。工作原理當(dāng)一個選通端（E1）為高電平，另兩個選通端（(/E2)和/(E3)）為低電平時，可將地址端（A0、A1、A2）的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：A2A1A0=110時，則Y6輸出端輸出低電平信號。利用 E1、E2和E3可級聯(lián)擴展成 24 線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成 32 線譯碼器。若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸

48、入端時，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器?？捎迷?086的譯碼電路中，擴展內(nèi)存。4、27642764是8K*8字節(jié)的紫外線镲除、電可編程只讀存儲器，單一+5V供電，工作電流為75mA，維持電流為35mA，讀出時間最大為250nS，28腳雙列直插式封裝。各引腳的含義為： A0-A12為13根地址線，可尋址8K字節(jié)；O0-O7為數(shù)據(jù)輸出線；CE為片選線；OE為數(shù)據(jù)輸出選通線；PGM為編程脈沖輸入端；Vpp是編程電源；Vcc是主電源。正常工作（只讀）時，Vpp=Vcc=+5V,PGM=+5V。編程時，Vpp+25V（高壓），PGM端加入寬度為50ms的負(fù)脈沖。EPROM電路EPROM 2764的外部引

49、線如圖所示。這是一塊8K8bit的EPROM芯片，它的引線與SRAM芯片6264是兼容的。這給使用者帶來很大方便。因為在軟件調(diào)試過程中，程序經(jīng)常需要修改，此時可將程序先放在6264中，讀寫修改都很方便。調(diào)試成功后，將程序固化在2764中，由于它與6264的引腳兼容，所以可以把2764直接插在原6264的插座上。這樣，程序就不會由于斷電而丟失。l下面介紹2764各引腳的含義:A0一A12：13根地址輸入線。用于尋址片內(nèi)的8K個存儲單元。D0D7：8根雙向數(shù)據(jù)線，正常工作時為數(shù)據(jù)輸出線。編程時為數(shù)據(jù)輸入線。OE：輸出允許信號。低電平有效。當(dāng)該信號為0時，芯片中的數(shù)據(jù)可由D0D7端輸出。CE：選片信

50、號。低電平有效。當(dāng)該信號為0時表示選中此芯片。PGM:編程脈沖輸入端。對EPROM編程時，在該端加上編程脈沖。讀操作時該信號為1。VPP：編程電壓輸入端。編程時應(yīng)在該端加上編程高電壓，不同的芯片對VPP的值要求的不一樣，可以是+12.5V，+15V，+21V，+25V等。說明：EPROM的一個重要優(yōu)點是可以擦除重寫，而且允許擦除的次數(shù)超過上萬次。一片新的或擦除干凈EPROM芯片，其每一個存儲單元的內(nèi)容都是FFH。要對一個使用過的EPROM進(jìn)行編程，則首先應(yīng)將其放到專門的擦除器上進(jìn)行擦除操作。擦除器利用紫外線光照射EPROM的窗口，一般經(jīng)過1520min即可擦除干凈。擦除完畢后可讀一下EPROM

51、的每個單元，若其內(nèi)容均為FFH，就認(rèn)為擦除干凈了。5、Intel6264芯片Intel 6264的特性及引腳信號Intel 6264的容量為8KB，是28引腳雙列直插式芯片，采用CMOS工藝制造A12A0（address inputs）：地址線，可尋址8KB的存儲空間。D7D0（data bus）：數(shù)據(jù)線，雙向，三態(tài)。OE（output enable）：讀出允許信號，輸入，低電平有效。WE（write enable）：寫允許信號，輸入，低電平有效。CE1（chip enable）：片選信號1，輸入，在讀/寫方式時為低電平。CE2（chip enable）：片選信號2，輸入，在讀/寫方式時為高電

52、平。VCC：+5V工作電壓。GND：信號地。Intel 6264的操作方式Intel 6264的操作方式由OE,WE, CE1 , CE2的共同作用決定 寫入：當(dāng)WE和CE1為低電平，且OE和CE2為高電平時，數(shù)據(jù)輸入緩沖器打開，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線D7D0寫入被選中的存儲單元。 讀出：當(dāng)OE和CE1為低電平，且WE和CE2為高電平時，數(shù)據(jù)輸出緩沖器選通，被選中單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線D7D0上。 保持：當(dāng)CE1為高電平，CE2為任意時，芯片未被選中，處于保持狀態(tài)，數(shù)據(jù)線呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。 6、8155I/O口擴展芯片 （1）、8155的結(jié)構(gòu)和引腳 8155有40個引腳，采用雙列直插封裝，其引腳圖和組成框圖如

53、圖所示。（a）、 地址/數(shù)據(jù)線AD0AD7（8條） （b）、 I/O口總線（22條）：PA0PA7、PB0PB7、 PC0PC5。 （c）、控制總線（8條）ALE 地址鎖存（輸入）IO / /M IO口/RAM選擇， 0：選內(nèi)RAM； 1：選內(nèi)IO口/CE 片選線/RD、/WR 讀、寫控制TIMERIN 定時器輸入（輸入定時器所需時鐘）TIMEROUT 定時器輸出（輸出所產(chǎn)生的方波脈沖）（2） 8155的RAM和I / O口地址編碼（3） 8155的工作方式與基本操作有三種基本操作：a、作單片機片外256B數(shù)據(jù)存儲器IO / /M = 0，與其它數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址。用MOVX訪問。b、作擴展I

54、 / O口使用IO / /M = 1，PA口、PB口、PC口，可通過編程決定如何使用。1）命令寄存器（命令控制字） I / O口工作方式I / O口工作方式有四種：A口、B口 基本I / O口， C口輸入；A口、B口 基本I / O口， C口輸出；A口選通I / O、B口基本I / O、C口作聯(lián)絡(luò)線；A口、B口選通I / O、C口作聯(lián)絡(luò)線。2）狀態(tài)標(biāo)志寄存器 PA口、PB口狀態(tài)標(biāo)志。狀態(tài)標(biāo)志寄存器： BF 緩沖器滿標(biāo)志； INTR 端口中斷請求標(biāo)志； INTE 端口中斷允許標(biāo)志； TIMER 定時器中斷請求。命令寄存器，只寫不讀；狀態(tài)標(biāo)志寄存器，只讀不寫； 這二者使用同一地址c、作定時器擴展使

55、用可以通過編程決定輸出4種信號，即有四種工作臺方式。 單方波； 連續(xù)方波； 單脈沖； 連續(xù)脈沖。由兩個8位寄存器，決定14位定時器計數(shù)常數(shù)及四種工作方式。由命令寄存器的最高兩位對定時器進(jìn)行四種控制。簡單的I/O接口擴展 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，經(jīng)常采用TTL電路或CMOS電路鎖存器、三態(tài)門電路作為I/O口擴展芯片。這種I/O口一般都是通過P0口擴展，不占用單片機的I/O口資源，只需一根地址線作片選線用。這種方法具有電路簡單、成本低、配置靈活方便等特點。7、 六位數(shù)碼管 數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。 led數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封

56、裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等.，led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場合。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。下面

57、將介紹常用LED數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖片圖1 這是一個7段兩位帶小數(shù)點 10引腳的LED數(shù)碼管 圖2 引腳定義每一筆劃都是對應(yīng)一個字母表示 DP是小數(shù)點. LED數(shù)碼管引腳定義 10引腳的LED數(shù)碼管驅(qū)動方式概述數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。靜態(tài)顯示驅(qū)動靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58=40根I/O端口來驅(qū)動，要知道一個89S51單片機可用的I/O端口才32個呢：），實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。動態(tài)顯示驅(qū)動數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將