1 緒論 1.1數(shù)字控制技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展 最早采用數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工的思想，是在20世紀(jì)40年代提出的。當(dāng)時(shí)美國(guó)北密執(zhí)安的一個(gè)小型飛機(jī)葉片輪廓樣板時(shí)，利用全數(shù)字電子計(jì)算機(jī)對(duì)葉片輪廓的加工路徑進(jìn)行了處理，并考慮了刀具對(duì)加工路徑的影響，使加工精度達(dá)到±0.0381mm。以當(dāng)時(shí)的水平來看，是相當(dāng)高的。 1952年，美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出一套實(shí)驗(yàn)性數(shù)字控制系統(tǒng)，并把它裝在一臺(tái)數(shù)字立式銑床上，成功地實(shí)現(xiàn)了同時(shí)控制三軸的運(yùn)動(dòng)。這臺(tái)數(shù)控機(jī)床被大家稱為世界上的第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，是數(shù)控機(jī)床的第一代。但是這臺(tái)機(jī)床畢竟是一臺(tái)實(shí)驗(yàn)性機(jī)床，到了1954年11月，在帕爾森專利的基礎(chǔ)上，第一臺(tái)工業(yè)用的數(shù)控機(jī)床由美國(guó)本迪克公司生產(chǎn)出來的。 1959年，電子行業(yè)研制出晶體管元器件，因而數(shù)控系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印刷電路版，從而使數(shù)控機(jī)床跨入了第二代。同年3月，由美國(guó)克耐·杜列克公司發(fā)明了帶有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱為“加工中心”?，F(xiàn)在加工中心已成為數(shù)控機(jī)床中一種非常重要的品種，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家中占數(shù)控機(jī)床總量的1/4左右。 1960年，研制出了小規(guī)模集成電路。由于它的體積小，功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得以進(jìn)一步提高，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。 以上三代，都是采用專用控制的硬件數(shù)控系統(tǒng)（NC）。 1967年，英國(guó)首先把幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床聯(lián)成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是最初的FMS－Flexible Manufacturing System 柔性制造系統(tǒng)。之后，美、歐、日等國(guó)也相繼進(jìn)行了開發(fā)和應(yīng)用。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，小型計(jì)算機(jī)的價(jià)格和使用了微處理器。1974年，美、日等國(guó)首先先研制出以微處理器為核心的數(shù)控機(jī)床。30多年來，微處理機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床得到飛速發(fā)展和應(yīng)用，這是第五代數(shù)控。后來，人們將MNC也統(tǒng)稱為CNC。 20世紀(jì)80年代初，國(guó)際上又出現(xiàn)了柔性制造單元FMC。這種單元投資少、見效快，既可單獨(dú)長(zhǎng)時(shí)間少人看管運(yùn)行，也可集成制造系統(tǒng)中使用。所以近幾十年來，得到快速發(fā)展和應(yīng)用。 FMC和FMS被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)CIMS－Computer Integrated Manufacturing System 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的必經(jīng)階段和基礎(chǔ)。 1.2我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展情況 我國(guó)從1958年開始研究數(shù)控技術(shù)，一直到20世紀(jì)60年代中期處于研制、開發(fā)時(shí)期。 1965年，國(guó)內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代末70年代初研制成功X53K－1G立式數(shù)控銑床、CJK-18數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控非圓齒輪插齒機(jī)。 從20世紀(jì)70年代開始，數(shù)控技術(shù)在車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工、電加工等領(lǐng)域全面開展，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。但數(shù)控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性未得到解決。在這一時(shí)期，數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。20世紀(jì)80年代，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)部分系列的數(shù)控系統(tǒng)和直流主軸電機(jī)技術(shù)和一些新的技術(shù)，使我國(guó)的數(shù)控機(jī)床在性能上有了質(zhì)的飛躍。 1995年以后，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的品種有了新的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床品種不斷增多，規(guī)格齊全。許多技術(shù)復(fù)雜的大型數(shù)控機(jī)床、重型數(shù)控機(jī)床都相繼研制出來。 現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)建立了以中，低檔數(shù)控機(jī)床為主的產(chǎn)業(yè)體系，未來幾十年，我國(guó)將成為數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)，使用大國(guó)。 1.3數(shù)控機(jī)床中十字滑臺(tái)的設(shè)計(jì) 隨著制造業(yè)的發(fā)展，人們深刻的感受到數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)中的地位是越來越重要，雖然近幾年我國(guó)組合機(jī)床的技術(shù)在不斷的發(fā)展，然而組合機(jī)床通用部件中的大型滑臺(tái)，至今仍主要是單坐標(biāo)的滑臺(tái)。而有些國(guó)家的組合機(jī)床早在70年代（或更早些）就有了雙坐標(biāo)的十字滑臺(tái)。 機(jī)電一體化技術(shù)的數(shù)控機(jī)械如數(shù)控機(jī)床、繪圖機(jī)、火焰切割機(jī)、電加工機(jī)床以及衣料開片機(jī)等都有一個(gè)在X-Y平面內(nèi)作配合運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)。這種工作臺(tái)通常與整機(jī)設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，其形狀，尺寸，結(jié)構(gòu)因機(jī)器類型不同而有較大差異，但其工作原理有著共同點(diǎn)。該設(shè)計(jì)的數(shù)控X-Y工作臺(tái)是一個(gè)既能用于生產(chǎn)實(shí)際又可用于數(shù)控教學(xué)的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品?？紤]到8031單片微機(jī)具有較高的性能價(jià)格比，具有強(qiáng)有力的指令系統(tǒng)，決定選用INTER公司生產(chǎn)的8位8031單片機(jī)芯片作為本系統(tǒng)的微處理器。 X－Y工作臺(tái)是指能分別沿著X向和Y向移動(dòng)的工作臺(tái)。本文通過對(duì)X－Y工作臺(tái)的機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及接口電路的設(shè)計(jì)，闡述了機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的共性和關(guān)鍵的技術(shù)。 在超精密機(jī)床和超精密加工中，為使機(jī)床微位移的分辨率進(jìn)一步提高；為進(jìn)行機(jī)床和加工誤差的在線補(bǔ)償，以提高加工精度；為進(jìn)行某些特殊的非軸對(duì)稱表面的加工，都需要使用微量進(jìn)給裝置。高精度微量進(jìn)給裝置現(xiàn)在已成為超精度機(jī)床的一個(gè)重要的關(guān)鍵裝置?，F(xiàn)在高精度微量進(jìn)給裝置已可達(dá)到0.001～0.01μm的分辨率。這對(duì)實(shí)現(xiàn)超薄切削，實(shí)現(xiàn)高精度尺寸加工和實(shí)現(xiàn)在線誤差補(bǔ)償是十分有用的。 數(shù)控X-Y工作臺(tái)、數(shù)控鉆床等設(shè)備實(shí)際上是2軸半的系統(tǒng)，即工作臺(tái)的兩個(gè)方向聯(lián)動(dòng)、垂直于工作臺(tái)的刀具不必與工作臺(tái)聯(lián)動(dòng)。在對(duì)一些X－Y工作臺(tái)的研究調(diào)查中發(fā)現(xiàn)目前的簡(jiǎn)易數(shù)控控制系統(tǒng)基本上是基于普通單片機(jī)，顯示為L(zhǎng)ED數(shù)碼管的系統(tǒng)，操作很不方便而且通用性不強(qiáng)。為此，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了通用的2軸半數(shù)控控制器。其基本思想是采用最新的微處理技術(shù)和集成電路技術(shù)，提高系統(tǒng)集成度，從而提高可靠性，降低成本，減小體積。它具有良好的人－機(jī)交互界面，滿足一般2軸半數(shù)控系統(tǒng)的需要。 2 機(jī)床改造總體方案設(shè)計(jì) 對(duì)數(shù)控十字滑臺(tái)而言，主要是縱橫方向兩個(gè)坐標(biāo)的傳動(dòng)，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，決定采用點(diǎn)位控制，用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)控制系統(tǒng)，這樣可以使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本低，調(diào)試維修容易，為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，此工作臺(tái)采用滾珠絲杠螺母副和滾珠滾動(dòng)導(dǎo)軌，為盡量消除齒側(cè)間隙，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仍采用MCS-51系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。 X-Y數(shù)控十字滑臺(tái)的總體框圖如下： 圖 2－1（結(jié)構(gòu)總體框圖） 3 確定機(jī)械傳動(dòng)改造方案 3.1 設(shè)計(jì)原始參數(shù) (1)、工作滑臺(tái)面長(zhǎng)X寬（mm） 250mmX250mm (2)、銑刀 Φ20mm (3)、銑削深度 αp=5mm (4)、銑刀齒數(shù) Z=3 (5)、齒進(jìn)給量 (6)、被加工材料 HB=250 (7)、工作臺(tái)移動(dòng)速度 x=2 、y=2m/min 3.2 確定切削用量 根據(jù)加工方式不同，切削用量選擇方式也不同。對(duì)銑削而言，主要是切削速度V，切削深度,切削寬度,每齒進(jìn)給量,銑刀齒數(shù)z,銑刀直徑D。切削用量主要根據(jù)刀具的類型，刀具的材料，被加工工件的材料等參數(shù)和有關(guān)手冊(cè)及教科書確定。除了工作進(jìn)給速度而外，還有一個(gè)快進(jìn)速度問題，一般情況下，推薦快進(jìn)速度為V≤0.2/min。這里要注意把機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給速度分開。 3.3 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的切削負(fù)載分析及計(jì)算方法 設(shè)計(jì)參數(shù)為：銑刀的直徑D=20mm，齒數(shù)Z=3，切削深度，每齒進(jìn)給量,被加工材料HB=250。據(jù)實(shí)際工作情況可認(rèn)為同時(shí)工作的齒數(shù)為2齒，每齒切削層面積為S=0.2×5=1.00mm,兩齒為2×1=2mm,則圓周力 Fc=2×250=500kgf=5000N 3.3.1、各個(gè)方向的分力 沿進(jìn)給方向的水平分力 Fh=0.4×Fc=2000N 沿進(jìn)給方向的垂直分力 Fv=0.90×Fc=4500N 沿銑刀軸向分力 Fa=0.55×Fc=2750N 3.3.2、摩擦阻力 銑床工作臺(tái)與導(dǎo)軌間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為滑動(dòng)摩擦，取摩擦系數(shù)u=0.1。摩擦力等于正壓力乘摩擦系數(shù)。正壓力應(yīng)包括主切削力及工作臺(tái)之動(dòng)力矩，設(shè)工作臺(tái)重量為100kg，故可算出其摩擦阻力為：F摩=（100×10+2750）×0.1=375N 3.3.3、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 其中： i—齒輪傳動(dòng)比，—步距角，—螺距，δ—脈沖當(dāng)量 i=0.75×6/360×0.01=1.25 Z1=20;Z2=25;m=1.5(模數(shù));b=20mm(齒寬)；壓力角為20 df1=mZ1=30mm;df2=mZ2=37.5mm;de1=33mm;de2=40.5mm 若將齒輪看作近似的圓柱體，齒輪材料為45鋼，則齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為： Jz1= Jz2= 根據(jù)類比的方法，滾珠系直徑選擇為d0=32mm;L=0.55 m;材料為45鋼，則系杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可近似算出為 Js= 查手冊(cè)預(yù)選電機(jī)為110BF003 查得的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為,拆算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 3.3.4、絲杠摩擦阻力矩的計(jì)算 由于床用的是滾珠絲杠，摩擦阻力矩很小，可以忽略不計(jì)。 3.3.5、等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm的計(jì)算 Tm=1/2×3.14(F縱+F摩) V溜/n Tm=1/(2×23.14)×(2000+375)×2/416.67=1.81Nm 3.3.6、起動(dòng)慣性阻力矩的計(jì)算 以最不利條件下的快速起動(dòng)計(jì)算，設(shè)起動(dòng)加速式制動(dòng)減速的時(shí)間△t=0.3S，由于步進(jìn)電機(jī)的角速度==2×3.14×416.67/60=43.63 則角加速度為：=43.63/0.3=145.4 則: T慣=JΣ×=0.85×103?×145.4=0.124(Nm) 3.3.7、步進(jìn)電機(jī)輸出軸總的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 JΣ=Tm+T慣 JΣ=1.81+0.124=1.934（Nm） 3.4 步進(jìn)電機(jī)的匹配選擇 考慮到機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的效率為n，安全系數(shù)取K，此時(shí)的負(fù)載總轉(zhuǎn)矩 TΣ=(1.5/0.7) ×1.934=4.15Nm 由預(yù)選的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為三相六拍，步距角0.75，其最大靜轉(zhuǎn)矩Tymax=7.84Nm,為保證正常的起動(dòng)與停止，步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tg必須大于或等于TΣ由下表可以查出Tg/Tymax之比值。 電機(jī)相數(shù) 3 4 5 6 運(yùn)行拍數(shù) 3 6 4 8 5 10 6 Tg/Tymax 0.5 0.866 0.707 0.707 0.809 0.915 0.866 則可算出 Tg=0.866×7.84=6.789(Nm)，因?yàn)楸?.15 Nm大，所以選擇合適。 3.5 滾珠絲杠的選擇與校核 3.5.1、工作原理及結(jié)構(gòu) 絲杠和螺母的螺紋滾道間置有滾珠，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)，則絲杠與螺母之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的滾動(dòng)摩擦，為防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺母的旋轉(zhuǎn)槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置。 3.5.2、滾珠絲杠副的特點(diǎn) （1）剛度好 通過給螺母組件內(nèi)施加預(yù)壓來獲得較高的系統(tǒng)剛度，可滿足各種機(jī)械傳動(dòng)要求，無爬行現(xiàn)象，始終保持傳動(dòng)高效率，效率高達(dá)90%~95%，耗費(fèi)的能量?jī)H為滑動(dòng)絲杠的1/3。 （2）傳動(dòng)具有可逆性 既可將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，又可將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且逆?zhèn)鬟f可保持運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和靈敏性。 （3）傳動(dòng)精度高 經(jīng)過淬硬并精磨螺紋滾道后的滾珠絲杠副本身就具有很高的制造精度，又由于摩擦小，絲杠副工作時(shí)溫升和熱變形小，容易獲得較高的傳動(dòng)精度。 （4）使用壽命長(zhǎng) 滾珠是在淬硬的滾道上作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，磨損極小，長(zhǎng)期使用后仍能保持其精度，因而受命長(zhǎng)，具有很高的可靠性。其壽命一般比滑動(dòng)絲杠要高5～6倍。 （5）不能自鎖 特別是垂直安裝的絲杠，當(dāng)運(yùn)動(dòng)停止后，螺母將在重力作用下下滑，故常需設(shè)置制動(dòng)裝置。 （6）制造工藝復(fù)雜 滾珠絲杠和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高，制造成本高。 滾珠絲杠的選擇，一般是根據(jù)機(jī)床原來絲杠的大小，按類比法來選擇直徑，因此必須進(jìn)行以下項(xiàng)目的校核。 3.5.3、承載能力的校核 式中——滾珠絲杠壽命系數(shù)=60nT/ fw——載荷系數(shù)，中等沖擊1.2-1.5 T——使用壽命時(shí)間 15000 ——硬度系數(shù) 1.0 =F縱+F摩=2000+375=2375N 則Q= 查表可知道滿足要求。 3.5.4、壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 式中 Pk——實(shí)際承受載荷的能力 FK——壓桿穩(wěn)定的支承系數(shù),雙推-雙推時(shí)為4,單推-單推時(shí)為1,又推簡(jiǎn)支時(shí)為2,雙推自由式為0.25; E——?jiǎng)偟膹椥阅Ａ?.1×10 (Mpa); I——絲桿穩(wěn)定安全系數(shù),一般取2.5---4,垂直安裝取小值. 由上例，取 由上例,取Fk=2,I=3.14/32*2.5=3.83,d1=25mm;取K=4,L=La=120cm(系杠長(zhǎng)度) 4 則 Pk=1.72×10N≥Pmax(Pmax=2375N) 3.5.5、剛度驗(yàn)算 絲杠的剛度是要保證第一導(dǎo)程的變形量在允許的范圍內(nèi),起變形計(jì)算公式為: △L= 式中 S-絲杠最小截面積; M-扭距(N.m),系數(shù)符號(hào)同上. 式中的正號(hào)用于拉伸,負(fù)號(hào)用于壓縮.若都為拉伸,有如下計(jì)算結(jié)果: 設(shè) t=0.6mm,S=3.1416×R1^2=3.14160× (1.42/2)^2=1.58mm2 I=0.4cm,M=Tmax.i=7.84×1.25=9.0(N.m),P=Pmax=2375N 則: ΔL=2375×0.6/(2.1*10)×1.58+9808×0.62/(2×3.1416×0.4×2.1×) =496.4× Cm=5.0u 滿足使用要求 所以,我們的電機(jī)選擇型號(hào):110BF003 絲杠選 LL32×6。 圖3－1(滾珠絲杠螺母副) 即螺紋調(diào)隙式的滾珠絲杠螺母副，其一個(gè)螺母的外端有凸緣而另一個(gè)螺母的外端沒有凸緣而制有螺紋，它伸出在套筒外，并用兩個(gè)圓螺母固定著。旋轉(zhuǎn)圓螺母時(shí)，即可消除間隙，并產(chǎn)生預(yù)緊拉力，調(diào)整好后再用另一個(gè)圓螺母把它鎖緊。 這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便，雖軸向位移不太精確，但應(yīng)用較廣泛。 3.6 齒輪的校核計(jì)算 所選齒輪參數(shù)如下： Z1=20;Z2=25;m=1.5(模數(shù));b=20mm(齒寬)；壓力角為20 df1=mZ1=30mm;df2=mZ2=37.5mm;de1=33mm;de2=40.5mm 小齒輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度為241HB-286HB,平均為260HB。大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為229HB-286HB，平均取240HB。 齒間載荷分布系數(shù)： 齒向載荷分布系數(shù)： 查表得： 荷系數(shù)： 彈性系數(shù)：查表得=189.8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：查圖得 接觸最小安全系數(shù)：由表得 工作時(shí)間： 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：查表可估計(jì) 則指數(shù)m=8.78 故原估計(jì)應(yīng)力次數(shù)正確。 接觸壽命系數(shù)查圖得： 由查表得： 許用接觸應(yīng)力： 算接觸應(yīng)力： 故選擇合適 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算： 重合度系數(shù)： 齒間載荷分配系數(shù)： 齒向載荷分布系數(shù)： 由查圖可得： 載荷系數(shù)K： 齒形系數(shù) 查圖得：=2.8， 應(yīng)力修正系數(shù) 查圖得：=1.54， 彎曲疲勞極限 查圖得： 彎曲最小安全系數(shù) 由表估計(jì)得： 原估計(jì)循環(huán)次數(shù)正確 彎曲壽命系數(shù)由圖得： 尺寸系數(shù)由圖得： 許用彎曲應(yīng)力： 校核： 3.7 軸承的選擇與校核 在軸承的選擇上選用深溝球軸承和推力球軸承配合。深溝球軸承承受軸向力，推力球軸承承受軸向力。 預(yù)選軸承： 深溝球軸承6205 d=25 D=52 B=18 推力球軸承51305 d=25 D=52 B=18 有輕微沖擊，預(yù)期使用壽命為：=5000h 采用脂潤(rùn)滑 E查機(jī)械零件設(shè)計(jì)表18.7得 e=0.38 故查表18.7得：X=1，Y=0 故所選軸承合格。 3.8 導(dǎo)軌的選擇 根據(jù)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)要求，選擇滾動(dòng)導(dǎo)軌。 滾動(dòng)導(dǎo)軌是在導(dǎo)軌面之間放置滾珠，滾針，滾柱等滾動(dòng)體，使相配的兩個(gè)導(dǎo)軌面只同滾動(dòng)體接觸而不直接接觸導(dǎo)軌。 滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)是導(dǎo)軌面之間是滾動(dòng)摩擦，而不是滑動(dòng)摩擦。由于摩擦阻力小，故使工作部件移動(dòng)起來很靈敏。滾動(dòng)摩擦的摩擦系數(shù)小，并且它和運(yùn)動(dòng)速度快慢無關(guān)，低速時(shí)運(yùn)動(dòng)也均勻，工作部件的定位精度高，并且不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。因?yàn)闈L動(dòng)摩擦阻力小，所以工作部件的啟動(dòng)和運(yùn)行的功率小。滾動(dòng)導(dǎo)軌的磨損小，它的精度持久性好。但滾動(dòng)導(dǎo)軌對(duì)贓物比較敏感，故必須有良好的防護(hù)裝置。 經(jīng)比較，選用滾動(dòng)導(dǎo)軌中的滾珠導(dǎo)軌。 4 控制系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計(jì) 4.1 確定控制系統(tǒng)方案 微機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化方法有兩種：一種是以微機(jī)為中心設(shè)計(jì)控制部件；另一種是采用標(biāo)準(zhǔn)的步進(jìn)電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)作為主要控制裝置。前者需要重新設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，比較復(fù)雜；后者選用單片機(jī)控制系統(tǒng)，由單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)及專用控制程序組成的開環(huán)控制。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，對(duì)機(jī)床的控制過程大多是由單片機(jī)接照輸入的加工程序進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，產(chǎn)生進(jìn)給，由軟件或硬件實(shí)現(xiàn)脈分配，輸出一系列脈沖，經(jīng)功率放大，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)，縱橫運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)按規(guī)定的輪廓線軌跡運(yùn)動(dòng)。擬訂方案如圖（2－1）。 4.2 單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 對(duì)十字滑臺(tái)X-Y軸控制要求作如下規(guī)定：步進(jìn)電機(jī)3相6拍，脈沖當(dāng)量為0.01，能用鍵盤輸入命令，控制X,Y向運(yùn)動(dòng)及實(shí)現(xiàn)其它功能，能實(shí)時(shí)顯示工作臺(tái)的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)位置，具有越程指示報(bào)警及提示功能，采用硬件進(jìn)行環(huán)形分配，字符發(fā)生及鍵盤掃描均由軟件實(shí)現(xiàn)。 4.2.1、單片機(jī)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 現(xiàn)選用8031單片機(jī)芯片為主芯片。它有P0-P3四個(gè)8位口，P0可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL 圖4－1（硬件構(gòu)成） 門電路，16根地址線由它經(jīng)地址鎖存器（74LS373）提供第8位A0-A7，而高8位A8-A15由由P2口提供。數(shù)據(jù)總線由P0口提供?？刂瓶偩€有P3口的第二功能狀態(tài)和4根獨(dú)立的控制線RESET，-EA，ALE，-PSEN組成。僅剩P1口可供控制外設(shè)，因此不能滿足上述要求，又由8031總片無ROM，且只有128字節(jié)的RAM，也不夠用，故需要擴(kuò)展?，F(xiàn)采用8155和2764，6264作為I/O和存儲(chǔ)器擴(kuò)展芯片，顯示器采用LED數(shù)碼顯示，從控制要求來看，需要5位數(shù)碼顯示，其中整數(shù)部分3位，小數(shù)部分3位。其它輔助電路有復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，越位報(bào)警指示電路，延時(shí)可利用8155的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的引腳TMRIN和TMROUT。 4.2.2、單片機(jī)引腳及其功能 (1)電源線 2根 Vcc：編程和正常操作時(shí)的電源電壓，接+5V Vss：地電平 (2)晶振 2根 XTAL1：震蕩器的反相放大器輸入。使用外部震蕩器時(shí)必須接地。 XTAL2：震蕩器的反相放大器輸出和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。當(dāng)使用外部震蕩器時(shí)用于輸入外邊震蕩信號(hào)。 (3)I/O口共有p0 p1 p2 p3四個(gè)8位口，32根I/O線，其功能 p0.0-p0.7 (AD0-AD7)：是I/O端口O的引腳。端口O是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O端口。在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)，該端口分時(shí)地用作低8位的地址線和8位雙向的數(shù)據(jù)端口。 p1.0-p1.7：端口1的引腳，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口通道，專供用戶使用。 p2.0-p2.7 (A8-A15)：端口2的引腳。端口2是一個(gè)百內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址A8-A15。 p3.0-p3.7：端口3的引腳。端口3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，該口的每一位均可獨(dú)立地定義第一I/O口功能或第二I/O口功能。作為第一功能使用時(shí)，口的結(jié)構(gòu)與操作與p1口完全相同。 4.2.3、控制線 (1)PSEN：程序存儲(chǔ)器的使能引腳，是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，低電平有效。從外部程序存儲(chǔ)器取數(shù)時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)二次有效。 (2)Vpp：EA為高電平時(shí)，CPU執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。EA為低電平時(shí)CPU僅執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令。因8031沒有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，故EA必須接地。Vpp是在8751EPROM編程時(shí)為+21的編程電源輸入端。 (3)PROG，ALE是地址鎖存使能信號(hào)。作為地址鎖存允許時(shí)高電平有效。因?yàn)閜0端口是分時(shí)傳送數(shù)據(jù)和低8位地址。故訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE信號(hào)鎖存低8位地址。即使在不訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，也可以1/6振蕩頻率的固定頻率產(chǎn)生ALE，因此可以用它作為外部的時(shí)鐘信號(hào)。ALE主要是提供一個(gè)定時(shí)信號(hào)，在從外部程序存儲(chǔ)器取令時(shí)，把p0口的低8位地址字節(jié)鎖存到外接的地址鎖存器中。 (4)T/VPD 是復(fù)位/備用電源端。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，使RST行腳至少保持兩個(gè)機(jī)器周期為高電平，可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器清零，即程序從0000H單元開始執(zhí)行。在Vcc關(guān)斷之前加上VPD（掉電保護(hù)）RAM的內(nèi)容將不變。 單片機(jī)時(shí)鐘利用內(nèi)部振蕩電路，在XTL1，XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，晶振可以在1.2-12MHz間任選，電容在5-30PF之間，對(duì)時(shí)鐘有微調(diào)作用。越界報(bào)警，指示電路，采用4個(gè)點(diǎn)位開關(guān)。一旦越界，應(yīng)立即停止工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，這里采用中斷方式，利用8031外部中斷-INT0，只要有一個(gè)開關(guān)閉合，即工作臺(tái)的X向或Y向有一越界，便能產(chǎn)生中斷信號(hào)-INT0。為了報(bào)警，設(shè)置了兩個(gè)發(fā)光二極管燈，一個(gè)紅用于報(bào)警，綠的為正常工作，兩燈均由8031的P1.4控制。為了整體控制需要，應(yīng)將8155的輸出端TMROUT與8031的T0端相連，而且應(yīng)與不進(jìn)電機(jī)控制用環(huán)形分配器的CP端相連接。 4.3 單片機(jī)的選擇 由于對(duì)機(jī)床進(jìn)行數(shù)控，其控制功能簡(jiǎn)單，為了結(jié)約成本，因而，采用價(jià)格低廉的MCS—51系列的8031單片機(jī)作為該控制系統(tǒng)的CPU已能滿足控制要求。該單片機(jī)內(nèi)部集成ROM存儲(chǔ)器，需要對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。 4.4 存儲(chǔ)器的選用與擴(kuò)展 由控制系統(tǒng)所遷用單片機(jī)內(nèi)部集成ROM存儲(chǔ)器，同時(shí)128位的RAM輸出不能滿足控制系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量，因此要進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展。 4.5 存儲(chǔ)器的選用及連接 程序存儲(chǔ)器選用Inter2764，它是一種5V的8K UVEPROM存儲(chǔ)器芯片，采用HMOS工藝制成，標(biāo)準(zhǔn)存取時(shí)間250ns具有可擦除特性，管腳數(shù)28。 由于車削加工的指令數(shù)量較少，因而所需程序存儲(chǔ)器容量較少，所以選用Inter6264靜態(tài)RAM足夠，該存儲(chǔ)器具有8K的容量，200ns的存取時(shí)間，所需電源 為5V，采用HMOS工藝， 管腳數(shù)28。 圖4－2（8031與2764，6264的擴(kuò)展接線圖） 4.6 地址鎖存器 由于單片機(jī)8031芯片的p0口是分時(shí)傳送低8位地址線和數(shù)據(jù)線，故8031擴(kuò)展系統(tǒng)中一定要有地址鎖存器。常用的地址鎖存器芯片是74LS373。74LS373是帶三態(tài)緩沖輸入的8D觸發(fā)器。其引腳結(jié)構(gòu)如下圖： 圖4－3（8031引腳結(jié)構(gòu)） 4.7 鍵盤與顯示電路及其程序 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤掃描只是CPU工作的內(nèi)容之一。CPU在忙于各項(xiàng)工作任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤掃描又不占用過多的時(shí)間。則采用程序掃描工作方式，它是利用CPU在完成其他工作的空閑，調(diào)用鍵盤掃描子程序，來響應(yīng)鍵輸入要求。在執(zhí)行鍵功能程序時(shí)，CPU不再響應(yīng)鍵輸入要求。 由于非編碼鍵盤，硬件電路極為簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，因而選用非編碼鍵盤作為數(shù)據(jù)輸入鍵盤。非編碼鍵盤常用一些按鍵排列成行列矩陣按鍵的作用只是使相應(yīng)接點(diǎn)接通或數(shù)據(jù)開，在相應(yīng)程序配合下也可產(chǎn)生被按按鍵的鍵碼。 為了減少硬件開鎖，提高系統(tǒng)可靠性和降低成本，單片機(jī)控制系采用動(dòng)態(tài)顯示。 這里用8155來實(shí)現(xiàn)鍵盤、顯示的接口控制。 8155的結(jié)構(gòu)框圖及引腳排列見下圖： 圖4－4（8155的邏輯結(jié)構(gòu)和引腳圖） 8155具有40條引腳的雙列直插式芯片，其引腳的功能見下表： 引腳 含義 引腳 含義 AD0~AD7 地址數(shù)據(jù)線 ALE 地址鎖存 PA0~PA7 A口 RD 讀 PB0~PB7 B口 WR 寫 PC0~PC7 C口 RESET 復(fù)位 TIMERIN 定時(shí)輸入 Vss 地 TIMEROUT 定時(shí)輸出 Vcc 電源 IO/M IO/RAM口選擇 CE 片選 其中IO/M是內(nèi)部RAM和I/O口的選擇線，IO/M=0（低電平時(shí)）選擇片內(nèi)RAM，AD0~AD7上的地址信息為8155中的RAM單元地址。當(dāng)IO/M=1時(shí)，選擇I/O口，AD0~AD7上的地址信息為I/O口地址。它利用ALE的下降沿將此信息鎖存到片 鎖存器中。 4.7.1、8155工作方式設(shè)定 8155I/O工作方式選擇通過對(duì)8155內(nèi)部命令寄存器（命令口）設(shè)定命令控制字實(shí)現(xiàn)。命令寄存器格式及對(duì)應(yīng)的工作方式見下圖： 圖4－5（8155工作方式） 8155I/O有四種工作方式，即ALT1，ALT2，ALT3，ALT4。其中各符號(hào)說明如下： AINTR：A口中斷，請(qǐng)求輸入信號(hào)，高電平有效。 BINTR：B口中斷，請(qǐng)求輸入信號(hào)，高電平有效。 ABF（BBF）：A口（B口）緩沖器滿狀態(tài)標(biāo)志輸出線，（緩沖器有數(shù)據(jù)時(shí)BF為高電平）；ASTB（BSTB）：A口（B口）設(shè)備選通信號(hào)輸入線，低電平有效。 4.7.2、狀態(tài)查詢 8155還有一個(gè)狀態(tài)寄存器，用于鎖存I/O口和定時(shí)器的當(dāng)前狀態(tài)，供CPU 查詢用。其格式如下： 圖4－6（8155狀態(tài)查詢格式） 狀態(tài)寄存器和命令寄存器共用一個(gè)地址，命令寄存器只能寫入不能讀出，而狀態(tài)寄存器只能讀出不能寫入。所以可以認(rèn)為，CPU讀該地址時(shí)，作為狀態(tài)寄存器，讀出的是當(dāng)前I/O口和定時(shí)器的狀態(tài)，而寫該地址時(shí)，則作為命令寄存器對(duì)I/O口工作方式的選擇。 4.7.3、8155定時(shí)功能 8155芯片內(nèi)有一個(gè)14位減法計(jì)數(shù)器，可對(duì)輸入脈沖進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。外部有兩個(gè)定時(shí)器引腳TINEIN 和TIMEOUT。TINEIN為定時(shí)器時(shí)鐘輸入，有外部輸入時(shí)鐘脈沖，TIMEOUT為定時(shí)器輸出，輸出各種信號(hào)脈沖波形。 定時(shí)器的格式、輸出波形見下： 圖4－7（8155記數(shù)方式和輸出波形圖） 由上圖可見，定時(shí)器的低8位和高6位計(jì)數(shù)器定時(shí)是出方式由04H、05H寄存器確定。對(duì)定時(shí)器編程時(shí)，首先將計(jì)數(shù)器及定時(shí)器方式送入定時(shí)器口，（定時(shí)器的低8位和高6位，定時(shí)器方式M）04H，05H。計(jì)數(shù)常數(shù)在002H~3FFF之間。計(jì)數(shù)器的起動(dòng)和停止由命令寄存器的最高兩位TM2和TM1決定。但何時(shí)讀都可以置定時(shí)器的長(zhǎng)度和工作方式，然后必須將起動(dòng)命令寫入命令寄存器。既使計(jì)數(shù)器已經(jīng)計(jì)數(shù)，在寫入起動(dòng)命令后，仍可改變定時(shí)器的工作方式。 圖4－8（8031與8155接線圖） 上圖中畫出了8031通過8155對(duì)六只共陰極LED的接口和30個(gè)按鍵的鍵盤。按鍵分為三類：一是數(shù)字鍵0—F，二是功能鍵12個(gè)；三是兩個(gè)鍵沒有定義，作為擴(kuò)展有鍵位。 4.7.4、鍵盤顯示電路工作原理 (1)判數(shù)是否有鍵按下 CPU把全“1”送到8155C口就可以在所有行線L5—L0上得到TTL低電平，然后讀取B口的列值就可以判斷是否有鍵按下，若無鍵按下則所讀列值必為1FH；若有鍵按下，則列值必因被按按鍵的行列線接通而不等于1FH。 (2)被按按鍵行值和列值的讀取 若CPU發(fā)現(xiàn)有鍵按下，CPU獲取被按接鍵行值和列值只要逐行對(duì)、鍵盤掃描，即輪流地使C口中每條行線變?yōu)榈碗娖揭约白x取和判斷B口的值。若列值為1FH，則表明有被按按鍵不在本行，若列值不為1FH，則對(duì)應(yīng)的行值和列值就是被按按鍵的的列值和行值。 (3)按鍵的去抖動(dòng)和竄鍵處理 在按下某個(gè)按鍵時(shí)，被按按鍵的簧片總會(huì)能輕微的抖動(dòng)，這個(gè)科動(dòng)常會(huì)持續(xù)10ms左右時(shí)間。因此，CPU在按鍵拌動(dòng)期間掃描鍵盤必然會(huì)得到錯(cuò)誤的行值和列值，最好的辦法是使CPU在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)延時(shí) 20ms再進(jìn)行行掃描。 較低當(dāng)用戶在操作時(shí)常常不小心同時(shí)按下個(gè)以上的鍵時(shí)，即發(fā)生竄鍵盤，CPU處理竄鍵是以最后放開的按鍵認(rèn)和真正被按的鍵。CPU在行掃描時(shí)必須不以發(fā)現(xiàn)第一個(gè)被近鍵為滿足，而是繼續(xù)完成對(duì)所有行的一遍掃描，并在該行掃描結(jié)束后根據(jù)竄鍵標(biāo)志來判斷是否發(fā)生竄鍵。 如果未發(fā)現(xiàn)竄鍵，則本遍掃描的行值和列值就是被按按鍵的行值和列值；如果發(fā)現(xiàn)了竄鍵，則CPU再進(jìn)行一遍行掃描就可獲取最后放開鍵的行值和列值了。 求鍵值 求鍵值必須選先求關(guān)鍵字，求關(guān)鍵字必須知道行值和列值 求行號(hào)：行序號(hào)和行值的關(guān)可以從鍵盤電路中看出CPU把被按按鍵的行值右移到全“0”時(shí)得到的移位次數(shù)減1必為行序號(hào)。 求鍵字：由鍵值表可以看到，CPU把行序號(hào)移到高四位并和列值低四位相加便可得到相應(yīng)關(guān)鍵字。 求鍵值：被按按鍵的鍵值是查表次數(shù)減1。 被按按鍵的類型判別：在鍵值表中，數(shù)字鍵的鍵值必小于10H，功能鍵的鍵值大于10H的。因此，CPU用被按按鍵的鍵值是大于10H或是小于10H來判斷按鍵的類型。 鍵盤按鍵分布圖、鍵盤掃描程序流程圖、求鍵值子程序流程圖。 鍵盤按鍵分布圖 關(guān)鍵字 鍵值 行值 列值 按鍵 0F H 00 H 01 H 0F H 0 1F H 01 H 02 H 0F H 1 17 H 02 H 02 H 17 H 2 1B H 03 H 02 H 1B H 3 2F H 04 H 04 H 0F H 4 27 H 05 H 04 H 17 H 5 1B H 06 H 04 H 1B H 6 3F H 07 H 08 H 0F H 7 37 H 08 H 08 H 17 H 8 3B H 09 H 08 H 1B H 9 3D H 0A H 08 H 1D H A 2D H 0B H 04 H 1D H B 1D H 0C H 02 H 1D H C 0D H 0D H 01 H 1D H D 0B H 0E H 01 H 1B H E 07 H 0F H 01 H 17 H F 0E H 10 H 01 H 1E H 1E H 11 H 02 H 1E H 2E H 12 H 04 H 1E H 3E H 13 H 08 H 1E H 4F H 14 H 10 H 0F H 47 H 15 H 10 H 17 H 4B H 16 H 10 H 1B H 4D H 17 H 10 H 1D H 5F H 18 H 20 H 0F H 57 H 19 H 20 H 17 H 5B H 1A H 20 H 1B H 5D H 1B H 20 H 1D H 鍵盤掃描程序流程圖 圖4－9 求鍵值子程序流程圖 圖4－10 顯示子程序 ORG 0600 MOV B ,A DISPIY: MOV A, #105 MOV DPTR, #8000H MOVX @DPTR, A DISPIY1: MOV R5, #FEH MOV A, R5 LD: MOV DPTR, #8003H MOVX @DPTR, A MOV DPTR, #8001H MOV A, B ADD A, #DTAB MOVC @DPTR, A ACALL DELAY MOV A, R3 JNB ACC.5 LD1 RL A MOV R5, A LD1: RET DTAB: DB 0C0H, 0F9H, 0A4H, 0B0H, 99H DB 92H, 82H, 0F8H, 80H, 90H DB 88H, 83H, 0C6H, 0A1H, 86H DB 83H, 0FFH, 0CH, 89H, 7FH DB 0BFH DELAY: MOV R7, #02H DELAY1: MOV R6, #0FFH DELAY2: DJNZ R6, DELAY2 DJNZ R7, DELAY1 RET END 鍵盤掃描子程序 GRG 0900H SCAN:MOV A,#00H MOV DPTR, #8001H MOVX @DPTR, A MOV A #3FH MOV DDPTR, #8003H MOVX #DPTR, A MOV DPTR, #8002H MOVX A, @DPTR ANL A, #1FH CJNE3 A, #1FH, NEXT1 SJMP NEXT4 NEXT1: ACALL DS20ms CLR C MOV R2, #00H MOV R1, #01H LOOP: INC DPTR MOV A,R1 MOVX #DPTR, A MOV DOTR, #8002H MOVX A, @DPTR ANL A, #1FH CJNE A, #1FH, NEXT2 SJMP NEXT3 NEXT2: INC R2 CJNE R2, #01H, NEXT4 MOV R4, A MOV A,R1 MOV R3,A NEXT3: MOV A,R1 RLC A MOV R1,A CJNE A,#40H, LOOP AJMP KCODE NEXT4:CLR A RET END 求鍵值子程序 ROG 0960H KCODE：MOV R1，#00H MOV A， R3 CLR C LOOP： RRC A JZ NEXT1 INC R1 SJMP LOOP NEXT1：MOV A， R1 SWAP A MOV R1，A MOV A， R4 ANL A， #0FH ORL A， R1 MOV B， A MOV DPTR， #KTAB MOV R0， #00H CLR A REPE：MOVC A，@A+DPTR CJNE A, B,NEXT2 SJMP RESV NEXT2:INC R0 MOV A, R0 SJMP REPE RESV: MOV A, R0 RET KTAB:DB 0FH,1FH,17H,1BH,2FH,27H DB 2BH,3FH,37H,3BH,3DH,2DH DEB1DH,0DH,0BH,07H,03H,1EH DB 23H,3EH,4FH,47H,4BH,4DH DB 5FH,57H,5BH,5DH END 4.8 步進(jìn)電機(jī)接口電路 由于該數(shù)控改造機(jī)床采用步進(jìn)電機(jī)控制，步進(jìn)電機(jī)是否轉(zhuǎn)動(dòng)是由控制繞組輸入脈沖的個(gè)數(shù)來控制，每步的角度和方向是由三相控制繞組中的通電方式?jīng)Q定的，因此，步進(jìn)電機(jī)的控制是要求單片機(jī)和軟件產(chǎn)生按上述規(guī)律變化的序脈沖,然后通過接口和驅(qū)動(dòng)放大電路來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)控制繞組工作。 由于采用三相六拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其工作方式為： A→AB→B→BC→C→CA→A 控制模型表 圖4－11 R4 放X軸步進(jìn)電機(jī)要走的步數(shù) R5 放Y軸步進(jìn)電機(jī)要走的步數(shù) PWS.4 放X軸步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向標(biāo)志。若要正轉(zhuǎn)，則F0H中放“0”；否則，放“1”。 PWS.5 放Y軸步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向標(biāo)志。若要正轉(zhuǎn)，則F0H中放“0”；否則，放“1”。 20H—25H 放X軸步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)模型。 26H放X軸步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)模型結(jié)束標(biāo)志00H。 27H—2CH放X軸步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)模型。 2DH放X軸步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)模型結(jié)束標(biāo)志00H。 30H—35H 放Y軸步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)模型。 36H放Y軸步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)模型結(jié)束標(biāo)志00H。 37H—3CH放Y軸步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)模型。 3DH放Y軸步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)模型結(jié)束標(biāo)志00H。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序： ORG 2100H PUSH ACC MOV R5,#N MOV R6,#N CLR C ORL C,PWS.4 JC ROTEX MOV R0,#20H AJMP NEXT1 ROTEX: MOV R0,#27H MEXT1: CLR C ORL C,PSW.5 JC ROTEY MOV R1,#30H AJMP NEXT2 ROTEY:MOV R1,#37H NEXT2: DJNZ R4,ABC1 NEXT3: DJNZ R5,ABC2 MOV A,R4 MOV 40H,R5 CJNE A,40H,NEXT2 AJMP END ABC1: MOV A,@R0 MOV P1,A ACALL DELAY INC R0 MOV A, #00H ORL A, @R0 JZ TPL1 AJMP NEXT3 ABC2:MOV A,@R1 MOV P1,A ACALL DELAY INC R1 MOV A, #00H ORL A,@R1 JZ TPL2 AJMP NEXT2 TPL1:MOV A,R0 CLR C SUBB A, #06H MOV R0,A AJMP NEXT3 TPL2:MOV A, R1 CLR C SUBB C MOV R0,A AJMP NEXT2 DELAY:MOV R2,#M1 DELAY1:MOV A,#M2 DELAY2:DELA JNZ DELAY2 DJNE R2,DELAY1 RET END 5 總結(jié) 本數(shù)控十字滑臺(tái)主要是針對(duì)中小型零件的加工，要求自動(dòng)化程度和精度較高而設(shè)計(jì)的，所以在整體結(jié)構(gòu)上較為緊湊而且輕巧，這樣的設(shè)計(jì)可以保證它作為獨(dú)立部件而達(dá)到安裝拆卸方便的要求。 機(jī)械傳動(dòng)方面，設(shè)計(jì)時(shí)仍采用的傳統(tǒng)方式。一軸配備一對(duì)減速齒輪，選滾珠螺母副，軸承支撐。結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但可以滿足強(qiáng)度各方面的要求，而且所有零部件價(jià)格便宜訂購(gòu)方便,這樣就減小了生產(chǎn)的難度。 由于在設(shè)計(jì)要求中明確指出此工作臺(tái)為數(shù)控裝置，有獨(dú)立的數(shù)控操作和控制系統(tǒng)，這就對(duì)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的控制提出了要求，在設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先選擇步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源，采用單片機(jī)控制，這樣就能滿足設(shè)計(jì)所提出的要求。 該數(shù)控十字滑臺(tái)可靈活用于銑床和鉆床的數(shù)控改造，而且改造簡(jiǎn)單方便，技術(shù)難度不大，可廣泛應(yīng)用。 參考文獻(xiàn) [1] 吉林工業(yè)大學(xué)等主編 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》 上?？萍汲霭嫔?1979年11月出版 :65-67 [2] 李慶余、張佳 主編 《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社 2003年 :34-40 [3] 梁景凱主編 《機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)》 機(jī)械工業(yè)出版社 1995年 :19-22 [4] 陳寧、施高義 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 浙江大學(xué)出版社 1995年 :40-43 [5] 戴暑主編 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社 1987年 :8-12 [6] 趙松年、張李鵬 《機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社 1996年 :15-17 [7] 機(jī)械設(shè)計(jì)編委會(huì) 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)2》（新版） 機(jī)械工業(yè)出版社 2004年 :2-5 [8] 狄瑞紳、潘曉弘等編 《 機(jī)械制造工程》 浙江大學(xué)出版社 1999年 :24-26 [9] 邱宣懷主編 《 機(jī)械設(shè)計(jì)》（第四版） 高等教育出版社 1997年 :33-36 [10] 黃茂林 主編 《 機(jī)械原理》 重慶大學(xué)出版社 2002年 :45-46 [11] 鄒慧軍 主編 《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 高等教育出版社 1998年:8-15 [12] 司徒忠 主編 《機(jī)械工程專業(yè)英語》 武漢理工大學(xué)出版社 2001年 :36-39 [13] 胡漢才主編 《 單片機(jī)原理及其接口技術(shù)》 清華大學(xué)出版社 1996 :50-55 [14] 電子科技大學(xué)教育學(xué)院函授部 《機(jī)電一體化工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 :14-18 [15] 唐增全、何永然、劉安俊主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（第二版） :47-49 華中科技大學(xué)出版社 1999年 :102-112 [16] 齒輪手冊(cè)編委會(huì) 《齒輪手冊(cè)2》（ 上冊(cè)） 機(jī)械工業(yè)出版社 2000年8月:145-168 [17]Masao. Car Detection using curved mirrby Automotive Millimeter Wave Rader 《Department of information and Computer Science KEIO Univercity》15-18-2003:40-45 [18]A.G.Store Obstade detection radar for cars 《ELECTRONICS and COMMUNICATION ENGINEERING JONRNAL OCTOBER》10-1999:20-25 [19]T.Lukina and Yu Shiyan W-BAND NOISE RADAR SENSOR FOR CAR COLLISION WARNING SYSTEM 《MSMW^2001Symposition Procedings》 9-2001:100-105 致謝 首先衷心感謝趙小林、劉學(xué)敏、張桂菊三位老師，論文的選題、研究的方向和設(shè)計(jì)內(nèi)容都得到兩位老師的精心指導(dǎo)與熱情的幫助。兩位老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的作風(fēng)，豐富的理論知識(shí)給了我很深的啟迪，使我受益匪淺。 感謝張桂菊老師，我的論文是在您的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，我的每一點(diǎn)進(jìn)步和提高都得益于老師的指導(dǎo)、鼓勵(lì)、影響和支持 感謝葛動(dòng)員老師對(duì)單片機(jī)和PLC控制方面的指導(dǎo)和幫助。 感謝所有關(guān)心和幫助過我的老師們、同學(xué)們！ 36