2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
已閱讀1頁(yè),還剩31頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>  題 目 機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)   </p><p>  指導(dǎo)教師             </p><p>  系  部         </p><p>  專 業(yè)  機(jī)電一體化

2、        </p><p>  姓 名               </p><p>  學(xué)  號(hào)      </p><p><b>  年  月   日</b></p><p><b>  目 錄</b></p><p>

3、;<b>  1 前言2</b></p><p>  2 總體方案設(shè)計(jì)4</p><p>  2.1 總體分析4</p><p>  2.2 方案框圖4</p><p>  3 單元模塊設(shè)計(jì)5</p><p>  3.1 鍵盤與顯示模塊5</p><p>  3

4、.1.1 模塊工作原理5</p><p>  3.1.2 芯片CH452介紹6</p><p>  3.1.2.1 特點(diǎn)6</p><p>  3.1.2.2 顯示驅(qū)動(dòng)原理7</p><p>  3.2 單片機(jī)控制單元模塊電路10</p><p>  3.2.1 控制原理10</p><

5、p>  3.2.2 光電耦合電路11</p><p>  3.2.3 芯片介紹12</p><p>  3.3 串行通信模塊15</p><p>  3.3.1 RS232通信協(xié)議15</p><p>  3.3.2 串行通信電路17</p><p>  4 電機(jī)與電氣控制電路設(shè)計(jì)18</p&g

6、t;<p>  4.1 步進(jìn)電機(jī)模塊18</p><p>  4.1.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理18</p><p>  4.2.2 步進(jìn)電機(jī)的步距角與工作拍數(shù)20</p><p>  4.3.3 步進(jìn)電機(jī)的頻率特性21</p><p>  4.2 交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理23</p><p>  4

7、.3 交流電機(jī)的星—三角形啟動(dòng)24</p><p>  4.4 電氣元件介紹24</p><p>  5 設(shè)計(jì)總結(jié)、致謝26</p><p><b>  6 參考文獻(xiàn)27</b></p><p>  附錄Ⅰ:?jiǎn)纹瑱C(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖設(shè)計(jì)28</p><p>  附錄Ⅱ:電氣控制原理圖1

8、29</p><p>  附錄Ⅲ:電氣控制原理圖231</p><p>  機(jī)電一體化綜合課程設(shè)計(jì)</p><p>  摘 要:本設(shè)計(jì)是完成一兩坐標(biāo)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì);完成交流電機(jī)啟停的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其硬件部分共包括鍵盤操作、單片機(jī)控制、輸入電路、控制電路、顯示電路等五個(gè)主要組成部分。設(shè)計(jì)的總體思路是準(zhǔn)確安全的對(duì)工作臺(tái)和電機(jī)進(jìn)行控制。<

9、;/p><p>  位置信號(hào)和按鍵信息通過傳輸線傳送給單片機(jī)和鍵盤接口芯片,數(shù)據(jù)經(jīng)過處理,將按鍵信息串行方式傳送給單片機(jī),單片機(jī)通過相應(yīng)的程序,向控制回路發(fā)送控制信號(hào),進(jìn)而控制工作臺(tái)的動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件設(shè)備的控制。</p><p>  關(guān)鍵詞:鍵盤操作,單片機(jī)控制,數(shù)碼管顯示。</p><p><b>  1 前言</b></p>&l

10、t;p>  機(jī)電一體化是以機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)為主題,多門技術(shù)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物,是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣學(xué)科。機(jī)電一體化使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。</p><p>  本設(shè)計(jì)中提到的微機(jī)數(shù)控機(jī)床是利用單板或單片微機(jī)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行數(shù)控及對(duì)機(jī)床輔助功能動(dòng)作進(jìn)行程序控制的

11、一種自動(dòng)化機(jī)械加工設(shè)備。采用微機(jī)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工的最大優(yōu)點(diǎn)是能夠有效地提高中、小批零件的加工生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量。此外,由于微型計(jì)算機(jī)具有價(jià)格低、體積小、性能可靠和使用靈活等特點(diǎn),微機(jī)數(shù)控機(jī)床的一次性投資比全功能數(shù)控機(jī)床節(jié)省得多,且又便于一般工人掌握操作和維修。因此將專用機(jī)床設(shè)計(jì)成微機(jī)數(shù)控機(jī)床已成為機(jī)床設(shè)計(jì)的發(fā)展方向之一。本設(shè)計(jì)中用到的步進(jìn)電機(jī)是一種將數(shù)字信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的控制驅(qū)動(dòng)元件,具有快速起動(dòng)和停止的特點(diǎn)。其驅(qū)動(dòng)速

12、度和指令脈沖能嚴(yán)格同步,具有較高的重復(fù)定位精度,并能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和平滑速度調(diào)節(jié)。它的運(yùn)行速度和步距不受電源電壓波動(dòng)及負(fù)載的影響,因而被廣泛應(yīng)用于數(shù)模轉(zhuǎn)換、速度控制和位置控制系統(tǒng)。</p><p>  本設(shè)計(jì)完成了如下要求:</p><p> ?。?)單片機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖的設(shè)計(jì)</p><p> ?。?)控制系統(tǒng)電路印制版的繪制</p><p&g

13、t; ?。?)利用單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)系統(tǒng)的手動(dòng)、自動(dòng)和回位等運(yùn)動(dòng)</p><p>  (4)實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)工作臺(tái)極限移動(dòng)的保護(hù)及顯示、報(bào)警</p><p> ?。?)設(shè)計(jì)交流電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制和星-三角形啟動(dòng)的電氣控制原理圖</p><p> ?。?)電氣控制電路有相應(yīng)的保護(hù)電路(過載、過壓、欠壓等)</p><p> ?。?)熟悉機(jī)電系統(tǒng)

14、常用元器件(PLC、交流電機(jī)、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī))</p><p>  此次 “機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)”主要簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)出數(shù)控機(jī)床系統(tǒng),其實(shí)離實(shí)際真正工業(yè)用數(shù)控機(jī)床還有很大的距離。經(jīng)過小組討論,擬設(shè)計(jì)兩坐標(biāo)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)控制系統(tǒng)和交流電機(jī)啟停的電器控制系統(tǒng),單元模塊包括:?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路,鍵盤接口電路,鍵盤電路,顯示電路,輸入電路,控制電路,PC接口電路等。由于時(shí)間倉(cāng)促和自己知識(shí)水平有限,在設(shè)計(jì)中難免會(huì)有些許瑕疵,

15、懇請(qǐng)老師指正。</p><p><b>  2 總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>  2.1 總體分析</b></p><p>  本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是一兩座標(biāo)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)采用單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制,單片機(jī)的包括鍵盤與顯示的控制、與PC機(jī)的串口通訊、以及電機(jī)輸入輸入輸出信號(hào)的控制。電機(jī)的

16、輸入信號(hào)包含報(bào)警監(jiān)測(cè),在機(jī)床邊緣運(yùn)用一個(gè)接近開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)此目的。</p><p><b>  2.2 方案框圖</b></p><p>  單片機(jī)作為控制的核心,一方面對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方向和位移量進(jìn)行控制,另外還將與鍵盤對(duì)應(yīng)的位移信息顯示在LED上,并實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的通信以及對(duì)報(bào)警的處理。</p><p>  圖2.1 總體方案設(shè)計(jì)圖</p&g

17、t;<p><b>  3 單元模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>  3.1 鍵盤與顯示模塊</p><p>  3.1.1 模塊工作原理</p><p>  本單元模塊電路的功能是通過對(duì)單片機(jī)編程,使當(dāng)前按鍵信息在8個(gè)LED上顯示出來(lái),由芯片CH452來(lái)對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行驅(qū)動(dòng),并對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描。</p><p>

18、;  圖3.1所示為一來(lái)個(gè)八位LED動(dòng)態(tài)顯示電路。在同一時(shí)刻,如果各位位選線都處于選通狀態(tài)的話,8位LED將顯示相同的字符。若要各位LED能夠同時(shí)顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符,就必須采用動(dòng)態(tài)顯示方式,即在某一時(shí)刻,只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài),而其他各位的位選線則處于關(guān)閉狀態(tài),同時(shí),段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符段碼。這樣,在同一時(shí)刻,8位LED中只有選通的那一位顯示出字符,而另一位則是熄滅的。同樣,在下一時(shí)刻,只讓下一位的位選線處于選

19、通狀態(tài),在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼,則同一時(shí)刻,只有選通位顯示出相應(yīng)的字符,而其他各位則是熄滅的。如此循環(huán)下去,就可以使兩位分別顯示出將要顯示的字符。</p><p>  雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的,而在同一時(shí)刻,只有一位顯示,其他各位熄滅,但由于LED顯示器的余輝和人眼的視覺暫留作用,只要每位顯示間隔時(shí)間足夠短,則可以造成多位同時(shí)亮的假象,達(dá)到同時(shí)顯示的效果。</p><p>

20、  圖3.1 顯示單元模塊電路圖</p><p>  鍵盤的掃描原理與數(shù)碼管的掃描顯示原理類似,依次將矩陣鍵盤的某行或某列置一,再逐個(gè)判斷改行或該列上是否有信號(hào)為高,有則說明兩座標(biāo)相交處的按鍵按下了。</p><p>  3.1.2 芯片CH452介紹</p><p>  CH452是數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤掃描控制芯片。CH452 內(nèi)置時(shí)鐘振蕩電路,可以動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)8

21、 位數(shù)碼管或者64 位LED,具有BCD 譯碼、閃爍、移位、段位尋址、光柱譯碼等功能;同時(shí)還可以進(jìn)行64鍵的鍵盤掃描;CH452 通過可以級(jí)聯(lián)的4線串行接口或者2 線串行接口與單片機(jī)等交換數(shù)據(jù);并且可以對(duì)單片機(jī)提供上電復(fù)位信號(hào)。</p><p>  圖3.2 CH452工作原理圖</p><p>  3.1.2.1 特點(diǎn)</p><p><b> ?。?

22、)顯示驅(qū)動(dòng)</b></p><p>  內(nèi)置電流驅(qū)動(dòng)級(jí),段電流不小于15mA,字電流不小于80mA。</p><p>  動(dòng)態(tài)顯示掃描控制,直接驅(qū)動(dòng)8 位數(shù)碼管、64 位發(fā)光管LED 或者64 級(jí)光柱。</p><p>  可選數(shù)碼管的段與數(shù)據(jù)位相對(duì)應(yīng)的不譯碼方式或者BCD 譯碼方式。</p><p>  BCD 譯碼支持一個(gè)自定

23、義的BCD 碼,用于顯示一個(gè)特殊字符。</p><p>  數(shù)碼管的字?jǐn)?shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)。</p><p>  各數(shù)碼管的數(shù)字獨(dú)立閃爍控制,可選快慢兩種閃爍速度。</p><p>  任意段位尋址,獨(dú)立控制各個(gè)LED 或者各數(shù)碼管的各個(gè)段的亮與滅。</p><p>  64 級(jí)光柱譯碼,通過64 個(gè)LED 組成的光柱顯示光柱值。&

24、lt;/p><p>  掃描極限控制,支持1 到8 個(gè)數(shù)碼管,只為有效數(shù)碼管分配掃描時(shí)間。</p><p>  可以選擇字驅(qū)動(dòng)輸出極性,便于外部擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電壓和電流。</p><p><b> ?。?)鍵盤控制</b></p><p>  內(nèi)置64 鍵鍵盤控制器,基于8×8 矩陣鍵盤掃描。</p>&l

25、t;p>  內(nèi)置按鍵狀態(tài)輸入的下拉電阻,內(nèi)置去抖動(dòng)電路。</p><p>  鍵盤中斷,可以選擇低電平有效輸出或者低電平脈沖輸出。</p><p>  提供按鍵釋放標(biāo)志位,可供查詢按鍵按下與釋放。</p><p>  支持按鍵喚醒,處于低功耗節(jié)電狀態(tài)中的CH452 可以被部分按鍵喚醒。</p><p><b>  3、外部接口

26、</b></p><p>  同一芯片,可選高速的4 線串行接口或者經(jīng)濟(jì)的2 線串行接口。</p><p>  4 線串行接口:支持多個(gè)芯片級(jí)聯(lián),時(shí)鐘速度從0 到2MHz,兼容CH451 芯片。</p><p>  4 線串行接口:DIN 和DCLK 信號(hào)線可以與其它接口電路共用,節(jié)約引腳。</p><p>  2 線串行接口:支

27、持兩個(gè)CH452 芯片并聯(lián)(由ADDR 引腳電平設(shè)定各自地址)。</p><p>  2 線串行接口:時(shí)鐘速度從500Hz 到200KHz,兼容兩線I2C 總線,節(jié)約引腳。</p><p>  內(nèi)置上電復(fù)位,可以為單片機(jī)提供高電平有效和低電平有效復(fù)位輸出。</p><p><b>  4、其它</b></p><p> 

28、 內(nèi)置時(shí)鐘振蕩電路,不需要外部提供時(shí)鐘或者外接振蕩元器件,更抗干擾。</p><p>  支持低功耗睡眠,節(jié)約電能,可以被按鍵喚醒或者被命令操作喚醒。</p><p>  可選兩種封裝:SOP28、DIP24S,引腳與CH451 芯片兼容。</p><p>  經(jīng)過授權(quán)采用了1 項(xiàng)專利技術(shù),低成本,簡(jiǎn)便易用。</p><p>  3.1.2.

29、2 顯示驅(qū)動(dòng)原理</p><p>  CH452對(duì)數(shù)碼管和發(fā)光管采用動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng),順序?yàn)镈IG0 至DIG7,當(dāng)其中一個(gè)引腳吸入電流時(shí),其它引腳則不吸入電流。CH452內(nèi)部具有電流驅(qū)動(dòng)級(jí),可以直接驅(qū)動(dòng)0.5英寸至1 英寸的共陰數(shù)碼管,段驅(qū)動(dòng)引腳SEG6~SEG0 分別對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的段G~段A,段驅(qū)動(dòng)引腳SEG7 對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn),字驅(qū)動(dòng)引腳DIG7~DIG0分別連接8 個(gè)數(shù)碼管的陰極;CH452 也可以連接8&#

30、215;8矩陣的發(fā)光二級(jí)管LED陣列或者64 個(gè)獨(dú)立發(fā)光管或者64級(jí)光柱;CH452可以改變字驅(qū)動(dòng)輸出極性以便直接驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)數(shù)碼管(不譯碼方式),或者通過外接反相驅(qū)動(dòng)器支持共陽(yáng)數(shù)碼管,或者外接大功率管支持大尺寸的數(shù)碼管。</p><p>  CH452支持掃描極限控制,并且只為有效數(shù)碼管分配掃描時(shí)間。當(dāng)掃描極限設(shè)定為1時(shí),唯一的數(shù)碼管DIG0 將得到所有的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)間,從而等同于靜態(tài)驅(qū)動(dòng);當(dāng)掃描極限設(shè)定為8 時(shí),8

31、 個(gè)數(shù)碼管DIG7~DIG0各得到1/8的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)間;當(dāng)掃描極限設(shè)定為4 時(shí),4個(gè)數(shù)碼管DIG3~DIG0 各得到1/4 的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)間,此時(shí)各數(shù)碼管的平均驅(qū)動(dòng)電流將比掃描極限為8時(shí)增加一倍,所以降低掃描極限可以提高數(shù)碼管的顯示亮度。</p><p>  CH452內(nèi)部具有8 個(gè)8 位的數(shù)據(jù)寄存器,用于保存8 個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù),分別對(duì)應(yīng)于CH452所驅(qū)動(dòng)的8個(gè)數(shù)碼管或者8 組每組8 個(gè)的發(fā)光二極管。CH452支持?jǐn)?shù)據(jù)寄

32、存器中的字?jǐn)?shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán),并且支持各數(shù)碼管的獨(dú)立閃爍控制,在字?jǐn)?shù)據(jù)左右移動(dòng)或者左右循環(huán)移動(dòng)的過程中,閃爍控制的屬性不會(huì)隨數(shù)據(jù)移動(dòng)。</p><p>  CH452 支持任意段位尋址,可以用于獨(dú)立控制64 個(gè)發(fā)光管LED 中的任意一個(gè)或者數(shù)碼管中的特定段(例如小數(shù)點(diǎn)),段位編址順序與鍵盤編址一致,編址從00H 到3FH。當(dāng)用“段位尋址置1”命令將某個(gè)地址的段位置1 后,該地址對(duì)應(yīng)的發(fā)光管LED 或者

33、數(shù)碼管的段會(huì)點(diǎn)亮,該操作不影響任何其它LED 或者數(shù)碼管其它段的狀態(tài)。</p><p>  CH452支持64級(jí)的光柱譯碼,用64 個(gè)發(fā)光管或者64級(jí)光柱表示65種狀態(tài),加載新的光柱值后,編址小于指定光柱值的發(fā)光管會(huì)點(diǎn)亮,而大于或者等于指定光柱值的發(fā)光管會(huì)熄滅。</p><p>  CH452默認(rèn)情況下工作于不譯碼方式,此時(shí)8個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中字?jǐn)?shù)據(jù)的位7~位0分別對(duì)應(yīng)8 個(gè)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)和段

34、G~段A,對(duì)于發(fā)光二極管陣列,則每個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位唯一地對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二級(jí)管。當(dāng)數(shù)據(jù)位為1時(shí),對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)管的段或者發(fā)光管就會(huì)點(diǎn)亮;當(dāng)數(shù)據(jù)位為0 時(shí),則對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)管的段或者發(fā)光管就會(huì)熄滅。例如,第三個(gè)數(shù)據(jù)寄存器的位0為1,所以對(duì)應(yīng)的第三個(gè)數(shù)碼管的段A點(diǎn)亮。通過設(shè)定,CH452 還可以工作于BCD譯碼方式,該方式主要應(yīng)用于數(shù)碼管驅(qū)動(dòng),單片機(jī)只要給出二進(jìn)制數(shù)BCD 碼,由CH452 將其譯碼后直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)的字符。BCD 譯碼方式是指對(duì)

35、數(shù)據(jù)寄存器中字?jǐn)?shù)據(jù)的位4~位0進(jìn)行BCD譯碼,控制段驅(qū)動(dòng)引腳SEG6~SEG0的輸出,對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的段G~段A,同時(shí)用字?jǐn)?shù)據(jù)的位7 控制段驅(qū)動(dòng)引腳SEG7 的輸出,對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn),字?jǐn)?shù)據(jù)的位6和位5不影響B(tài)CD譯碼。下表為數(shù)據(jù)寄存器中字?jǐn)?shù)據(jù)的位4~位0 進(jìn)行BCD 譯碼后,所對(duì)應(yīng)的段G~段A 以及數(shù)碼管顯示的字符。參考下表,如果需要在數(shù)碼管上顯示字符0,只要置入數(shù)據(jù)0xx00000B 或者00H;需要顯示字符0.(0 帶小數(shù)點(diǎn)),

36、只要置入數(shù)據(jù)</p><p>  3.1.2.2 鍵盤掃描原理</p><p>  CH452 的鍵盤掃描功能支持8×8 矩陣的64 鍵鍵盤。在鍵盤掃描期間,DIG7~DIG0 引腳用于列掃描輸出,SEG7~SEG0 引腳都帶有內(nèi)部下拉電阻,用于行掃描輸入。當(dāng)啟用鍵盤掃描功能后,4線串行接口中的DOUT 引腳的功能由串行接口的數(shù)據(jù)輸出變?yōu)殒I盤中斷輸出以及按鍵數(shù)據(jù)輸出。</p

37、><p>  CH452 定期在顯示驅(qū)動(dòng)掃描過程中插入鍵盤掃描。在鍵盤掃描期間,DIG7~DIG0 引腳按照DIG0至DIG7 的順序依次輸出高電平,其余7個(gè)引腳輸出低電平;SEG7~SEG0引腳的輸出被禁止,當(dāng)沒有鍵被按下時(shí),SEG7~SEG0都被下拉為低電平;當(dāng)有鍵被按下時(shí),例如連接DIG3與SEG4的鍵被按下,則當(dāng)DIG3輸出高電平時(shí)SEG4 檢測(cè)到高電平;為了防止因?yàn)榘存I抖動(dòng)或者外界干擾而產(chǎn)生誤碼,CH452

38、實(shí)行兩次掃描,只有當(dāng)兩次鍵盤掃描的結(jié)果相同時(shí),按鍵才會(huì)被確認(rèn)有效。如果CH452檢測(cè)到有效的按鍵,則記錄下該按鍵代碼,并通過4 線串行接口中的DOUT引腳或者2 線串行接口中的INT#引腳產(chǎn)生低電平有效的鍵盤中斷(當(dāng)INTM為1 時(shí)輸出低電平脈沖中斷,參考5.5 節(jié)和5.6節(jié)中的說明),此時(shí)單片機(jī)可以通過串行接口讀取按鍵代碼;在沒有檢測(cè)到新的有效按鍵之前,CH452 不再產(chǎn)生任何鍵盤中斷。CH452 不支持組合鍵,也就是說,同一時(shí)刻,不

39、能有兩個(gè)或者更多的鍵被按下;如果多個(gè)鍵同時(shí)按下,那么按鍵代碼較小的按鍵優(yōu)先。</p><p>  CH452 所提供的按鍵代碼為7 位,位2~位0 是列掃描碼,位5~位3 是行掃描碼,位6 是狀態(tài)碼(鍵按下為1,鍵釋放為0)。例如,連接DIG3 與SEG4 的鍵被按下,則按鍵代碼是1100011B 或者63H,鍵被釋放后,按鍵代碼通常是0100011B或者23H(也可能是其它值,但是肯定小于40H),其中,對(duì)應(yīng)D

40、IG3的列掃描碼為011B,對(duì)應(yīng)SEG4的行掃描碼為100B。單片機(jī)可以在任何時(shí)候讀取按鍵代碼,但一般在CH452檢測(cè)到有效按鍵而產(chǎn)生鍵盤中斷時(shí)讀取按鍵代碼,此時(shí)按鍵代碼的位6總是1,另外,如果需要了解按鍵何時(shí)釋放,單片機(jī)可以通過查詢方式定期讀取按鍵代碼,直到按鍵代碼的位6為0。</p><p>  下表是在DIG7~DIG0 與SEG7~SEG0之間8×8 矩陣的順序編址,既是按鍵編址,也是數(shù)碼管段位

41、、發(fā)光管LED 陣列以及光柱的編址。由于按鍵代碼是7位,鍵按下時(shí)位6總是1,所以當(dāng)鍵按下時(shí),CH452 所提供的實(shí)際按鍵代碼是表中的按鍵編址加上40H,也就是說,此時(shí)的按鍵代碼應(yīng)該在40H到7FH之間。</p><p>  表3.1 CH452按鍵編址</p><p>  3.2 單片機(jī)控制單元模塊電路</p><p>  3.2.1 控制原理</p>

42、<p>  本次設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在整個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)中,CPU既是運(yùn)算處理中心,又是控制中心,是控制系統(tǒng)最關(guān)鍵的器件。本系統(tǒng)中選用與MCS-51系列完全兼容的AT89C52單片機(jī),AT89C52可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng),縮小系統(tǒng)體積,提高系統(tǒng)可靠性,降低系統(tǒng)成本。</p><p>  89C52的P2口輸出的矩形脈沖信號(hào)直接控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn),兩臺(tái)電機(jī)需4個(gè)控制信號(hào),一根信號(hào)

43、線備用。工作臺(tái)上行程開關(guān)的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)光電隔離器件后送到單片機(jī),這樣可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與電機(jī)工作電路的隔離,起到了抗干擾和保護(hù)的作用,也有3個(gè)備用。工作臺(tái)工作時(shí)的指示燈則由P14-P17和T0、T1控制,分別用于提示操作人員工作臺(tái)是在哪個(gè)坐標(biāo)上朝哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。</p><p>  圖3.2 單片機(jī)控制單元模塊電路</p><p>  3.2.2 光電耦合電路</p><p&g

44、t;  電機(jī)的那個(gè)輸入信號(hào)先經(jīng)光電耦合器后送至單片機(jī)處理,這是由于步進(jìn)電機(jī)的大功率、高電平會(huì)對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生較嚴(yán)重的干擾,不能直接把單片機(jī)產(chǎn)生的控制信號(hào)直接連在步進(jìn)電機(jī)上,需要進(jìn)行強(qiáng)弱電隔離。在實(shí)際運(yùn)用中,對(duì)于強(qiáng)弱電隔離一般采用電子開關(guān)方法或光電隔離的方法,在這里我們采用光電隔離的方法,如圖3.3所示。光電耦合器件是把發(fā)光器件(如發(fā)光二極管)和光敏器件(如光敏三極管)集成在一起,通過光線實(shí)現(xiàn)耦合構(gòu)成電--光和光--電的轉(zhuǎn)換器件。</p

45、><p>  圖3.3 光電耦合電路</p><p>  3.2.3 芯片介紹</p><p>  設(shè)計(jì)所使用的單片機(jī)AT89C52是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓,高性能COMS8位單片機(jī),如圖3.5基本外圍電路圖所示。它片內(nèi)含有8k bytes的可反復(fù)檫寫的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)和256 bytes的隨機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、

46、非易失性技術(shù)生產(chǎn),與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容,片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲(chǔ)單元,功能強(qiáng)大AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。</p><p>  AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能:8k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器,256字節(jié)內(nèi)部RAM,32個(gè)I/O口線,3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器,一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu),一個(gè)全雙工川行通信口,片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí),AT89C

47、52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式??臻e方式停止CPU的工作,但允許RAM,定時(shí)/計(jì)數(shù)器,串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容,但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。</p><p>  圖3.4 AT89C52基本外圍電路圖</p><p>  AT89C52的內(nèi)部邏輯框圖如圖3.6所示,其管腳功能如下:</p&

48、gt;<p><b>  (1)電源引腳:</b></p><p>  Vcc(40引腳):接+5V電源。</p><p>  Vss(20引腳):接地。</p><p><b>  (2)時(shí)鐘引腳:</b></p><p>  2個(gè)時(shí)鐘引腳XTAL1、XTAL2外接晶體與片內(nèi)的反向放

49、大器構(gòu)成了一個(gè)晶體振蕩器,它為單片機(jī)提供了時(shí)鐘控制信號(hào)。兩個(gè)引腳也可以外接獨(dú)立的晶體振蕩器。</p><p>  XTAL1(19引腳):接外部晶體的一個(gè)引腳。該引腳內(nèi)部是一個(gè)反向放大器的輸入端,這個(gè)反向放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。</p><p>  XTAL1(18引腳):接外部晶體的另一端,在該引腳的內(nèi)部接至內(nèi)部反向放大器的輸出端。若采用外部時(shí)鐘振蕩器時(shí),該引腳接收時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)。&l

50、t;/p><p>  圖3.5 AT89C52的內(nèi)部邏輯框圖</p><p><b>  (3)控制引腳:</b></p><p>  此類引腳提供控制信號(hào),有的引腳還有復(fù)用功能。</p><p>  RST/VPD(9引腳):RST(RESET)是復(fù)位信號(hào)輸入端,高電平有效。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí),在此引腳上加上持續(xù)時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)

51、器周期的高電平時(shí),就可以完成復(fù)位工作。在單片機(jī)正常工作時(shí),此引腳應(yīng)為≤0.5V低電平。VPD為本引腳的第二功能,即備用電源輸入端。 </p><p>  ALE/PROG(30引腳):ALE引腳輸出為地址鎖存允許信號(hào),當(dāng)單片機(jī)上電正常工作以后,ALE引腳不斷輸出正脈沖信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),ALE輸出信號(hào)的負(fù)跳沿用于單片機(jī)發(fā)出的低8位地址經(jīng)外部鎖存器鎖存的鎖存控制信號(hào)。PROG為本引腳

52、的第二功能,為低電平有效。在對(duì)片內(nèi)EPROM型單片機(jī)編程寫入,此引腳作為編程脈沖輸入端。</p><p>  PSEN(29引腳):程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端,為低電平有效。在單片機(jī)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí),此引腳輸出脈沖負(fù)跳沿作為讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。</p><p>  EA/VPP(31引腳):EA功能為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端,為低電平有效。EA為高電平時(shí),單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器

53、,反之則選擇片外程序存儲(chǔ)器。VPP為本引腳的第二功能。在對(duì)Flash閃速存儲(chǔ)器編程時(shí),該引腳加上+12V或是+5V的編程允許電源。</p><p>  (4)I/O口引腳:</p><p>  P0口:雙向8位三態(tài)I/O口,此口為地址總線(低8位)及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口,可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。</p><p>  P1口:8位準(zhǔn)雙向I/O口,可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TT

54、L負(fù)載。</p><p>  P2口:8位準(zhǔn)雙向I/O口,與地址總線(高8位)復(fù)用,可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。</p><p>  P3口:8位準(zhǔn)雙向I/O口,雙功能復(fù)用口,可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。除此之外,P3口還有第二功能,如表3.2所示:</p><p>  表3.2 P3口的第二功能</p><p>  3.3 串行通信模塊&

55、lt;/p><p>  串行通信有很多種,目前較常用的有RS232、RS422和RS485,根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況,RS232串行通信可以滿足要求,232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換使用已廣泛使用且效果良好的MAX232芯片。</p><p>  3.3.1 RS232通信協(xié)議</p><p>  (1)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)介紹</p><p>  串行通

56、信接口標(biāo)準(zhǔn)中,RS-232C是目前最常用的一種串行通信接口。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的全稱是EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信的連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能以及傳輸過程都進(jìn)行了明確的規(guī)定,適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0-20kb/s范圍內(nèi)的通信。</p><p>  RS-232C的推薦最大電纜長(zhǎng)度為15m,實(shí)際通信中可以以降低通信速率為代價(jià)適當(dāng)延長(zhǎng)通信距離。如果要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的傳輸(數(shù)百米),需要使用專門的長(zhǎng)線

57、驅(qū)動(dòng)器來(lái)延長(zhǎng)RS-232C的通信距離。</p><p>  (2)RS232C中的引腳定義和電氣特性</p><p>  RS-232C中定義了20根信號(hào)線,使用25芯D型連接器DB25實(shí)現(xiàn),后來(lái)為了簡(jiǎn)化串口的線路連接,出現(xiàn)了9芯D型連接器DB9,DB9引腳的分布和信號(hào)說明分別如圖3.6和表3.3所示。</p><p>  圖3.6 DB9連接器引腳定義</p

58、><p>  表3.3 DB9連接器信號(hào)說明</p><p>  RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性參數(shù)有帶3-7KΩ時(shí)驅(qū)動(dòng)器的輸出電平、輸出開路時(shí)接受器的輸出邏輯、輸入經(jīng)300Ω接地時(shí)接收器的輸出邏輯和驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換速率等。不同于傳統(tǒng)的TTL等數(shù)字電路的邏輯電平,RS-232C的邏輯電平以公共地為對(duì)稱,其邏輯“0”電平規(guī)定在+3V-+25V之間,邏輯“1”電平規(guī)定在-3V—25V之間,因此需要使用正負(fù)

59、極性的雙電源供電。由于其與TTL等數(shù)字電路的邏輯電平不兼容,因此二者之間的連接必須使用電平轉(zhuǎn)換。一般使用中,只需要連接好TXD、RXD、DSR、RTS、GND5根線即可正常通信。如果去掉握手信號(hào),最少使用3根線即可實(shí)現(xiàn)正常的串口通信。</p><p>  本設(shè)計(jì)采用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和上位機(jī)之間電平的轉(zhuǎn)換,而且該芯片本身對(duì)電流具有一定的泵升的作用,因此廣泛應(yīng)用于串行通信中。</p><

60、p>  3.3.2 串行通信電路</p><p>  RS-232C接口電路包括RS-232C接口電平轉(zhuǎn)換部分和RS-232C總線連接部分。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換用MAX232芯片實(shí)現(xiàn),單片機(jī)的TXD、RXD分別連到MAX232的T2in、R1out端。在RS-232C的總線連接上采用最簡(jiǎn)單的三線連接模式,即連接DB9的TXD、RXD和GND三端。</p><

61、p>  圖3.7 RS-232C接口電路</p><p>  4 電機(jī)與電氣控制電路設(shè)計(jì)</p><p>  4.1 步進(jìn)電機(jī)模塊</p><p>  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電動(dòng)機(jī),它的運(yùn)行需要專門的驅(qū)動(dòng)電源,驅(qū)動(dòng)電源的輸出受外部的脈沖信號(hào)控制。每一個(gè)脈沖信號(hào)可使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度,這個(gè)角度稱為步距角。脈沖的數(shù)量決定了旋

62、轉(zhuǎn)的總角度,脈沖的頻率決定了電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度,改變繞組的通電順序可以改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向。在數(shù)字控制系統(tǒng)中,它既可以用作驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),也可以用作伺服電動(dòng)機(jī)。它在工業(yè)過程控制中得到廣泛的應(yīng)用,尤其在智能儀表和需要精確定位的場(chǎng)合應(yīng)用更為廣泛。</p><p>  圖4.1 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理圖</p><p>  4.1.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理</p><p>  

63、步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化的關(guān)鍵部件之一,被廣泛應(yīng)用于需要精確定位、同步、行程控制等場(chǎng)合。</p><p>  一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有三線式、五線式、六線式三種,但其控制方式均相同,必須以脈沖電流來(lái)驅(qū)動(dòng)。若每旋轉(zhuǎn)一圈以200 個(gè)勵(lì)磁信號(hào)來(lái)計(jì)算,則每個(gè)勵(lì)磁信號(hào)前進(jìn)18 度,其旋轉(zhuǎn)角度與脈沖數(shù)成正比,正、反轉(zhuǎn)可由脈沖順序來(lái)控制。二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式可分為全部勵(lì)磁及半步勵(lì)磁,其中全步勵(lì)磁又有1相勵(lì)磁及2 相勵(lì)磁之分,而半步勵(lì)磁

64、又稱1-2 相勵(lì)磁。圖為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制等效電路,適應(yīng)控制A、B、/A、/B 的勵(lì)磁信號(hào),即可控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。每輸出一個(gè)脈沖信號(hào),步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只走一步。因此,依序不斷送出脈沖信號(hào),即可步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p><b>  分述如下:</b></p><p>  A、1 相勵(lì)磁法:在每一瞬間只有一個(gè)線圈導(dǎo)通。消耗電力小,精確度良好,但轉(zhuǎn)矩小,振動(dòng)較大,每

65、送一勵(lì)磁信號(hào)可走1.8 度。若欲以1 相勵(lì)磁法控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn),其勵(lì)磁順序如圖所示。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送,則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><p>  B、2 相勵(lì)磁法:在每一瞬間會(huì)有二個(gè)線圈同時(shí)導(dǎo)通。因其轉(zhuǎn)矩大,振動(dòng)小,故為目前用最多的勵(lì)磁方式,每送一勵(lì)磁信號(hào)可走1.8 度。若以2 相勵(lì)磁法控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn),其勵(lì)磁順序如圖所示。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送,則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><p>  C、

66、1-2 相勵(lì)磁法:為1 相與2 相輪流交替導(dǎo)通。因分辨率提高,且運(yùn)轉(zhuǎn)平滑,每送一勵(lì)磁信號(hào)可走0.9 度,故亦廣泛被采用。若以1 相勵(lì)磁法控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn),其勵(lì)磁順序如圖所示。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送,則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。勵(lì)磁順序: A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A</p><p>  3、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與速度成反比,速度愈快負(fù)載轉(zhuǎn)矩愈小,當(dāng)速度快至其極限時(shí),步進(jìn)電動(dòng)機(jī)即不再運(yùn)轉(zhuǎn)。所以在每走一步后,程序必

67、須延時(shí)一段時(shí)間。 下面介紹的是國(guó)產(chǎn)20BY-0型步進(jìn)電機(jī),它使用+5V直流電源,步距角為18度。電機(jī)線圈由四相組成,即A、B、C、D四相,驅(qū)動(dòng)方式為二相激磁方式,電機(jī)示意圖和各線圈通電順序如圖4.2和表4.1所示:</p><p>  圖4.2 步進(jìn)電機(jī)原理圖</p><p>  表4.1 線圈通電順序</p><p>  相順序從0到1稱為一步,電機(jī)軸將轉(zhuǎn)

68、過18度,01234則稱為通電一周,轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)過72度,若循環(huán)進(jìn)行這種通電一周的操作,電機(jī)便連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),而進(jìn)行相反的通電順序如4321將使電機(jī)同速反轉(zhuǎn)。通電一周的周期越短,即驅(qū)動(dòng)頻率越高,則電機(jī)轉(zhuǎn)速越快,但步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也不可能太快,因?yàn)樗孔咭徊叫枰欢ǖ臅r(shí)間,若信號(hào)頻率過高,可能導(dǎo)致電機(jī)失步,甚至只在原步顫動(dòng)。</p><p>  4.2.2 步進(jìn)電機(jī)的步距角與工作拍數(shù)</p><p&g

69、t;  對(duì)于一個(gè)步進(jìn)電機(jī),如果它的轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為,它的齒距角為:=2Π/,而步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行k拍可使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距位置。實(shí)際上步進(jìn)電機(jī)每一拍就執(zhí)行一次步進(jìn),所以步進(jìn)電機(jī)的步距角可以表示如下:</p><p><b>  公式(4.1)</b></p><p>  或 公式(4

70、.2)</p><p>  其中:k是步進(jìn)電機(jī)工作拍數(shù),Nr是轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。</p><p>  例如:對(duì)于三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)而言,工作方式有三拍和六拍之分。三拍就是在轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距時(shí)換相三次;六拍則是換相六次。而在三拍方式中還有單三拍和雙三拍之分。從公式(4.2)可知:為了使步進(jìn)電機(jī)工作的步距角減小,也即:使控制精度增高,步進(jìn)電機(jī)在相數(shù)一定的情況下應(yīng)增加工作拍數(shù)。</p>&l

71、t;p>  4.3.3 步進(jìn)電機(jī)的頻率特性</p><p>  對(duì)于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī),在其繞組中通電的相序不同時(shí),步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和步進(jìn)精度有所不同。步進(jìn)電機(jī)對(duì)繞組的通電頻率有一定的要求。如果通電頻率過高,超過步進(jìn)電機(jī)的最大步進(jìn)速度,就會(huì)產(chǎn)生失步。一般步進(jìn)電機(jī)的通電頻率,即起動(dòng)頻率為 ?50步/秒到2000步/秒。步進(jìn)電機(jī)的頻率特性曲線,是步進(jìn)電機(jī)的工作頻率及其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩所作出的曲線,典型的步進(jìn)電機(jī)頻率特

72、性曲線如圖2所示。步進(jìn)電機(jī)的頻率特性曲線和很多因素有關(guān),這些因素包括步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑、轉(zhuǎn)子鐵心有效長(zhǎng)、.控制線路的電壓、齒數(shù)、齒形、齒槽比、步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的磁路、繞組的繞線方式、定轉(zhuǎn)子間的氣隙、轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距所需的拍數(shù)等。在使用中會(huì)影響到步進(jìn)電機(jī)頻率特性而又能由用戶確定的因素有:控制拍數(shù)、控制線路的電壓、線路時(shí)間常數(shù)等。</p><p>  下面分析這幾種因素對(duì)步進(jìn)電機(jī)頻率特性的影響。</p><

73、;p>  (1)工作方式對(duì)頻率特性的影響</p><p>  在步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中,它的工作方式是以一個(gè)齒距所用的拍數(shù)來(lái)表示的。拍數(shù)本質(zhì)上也就是轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距所需的電源電壓換相次數(shù),值得指出的是換相是指對(duì)步進(jìn)電機(jī)各相繞組進(jìn)行轉(zhuǎn)換,而電源電壓是單極性的固定的。一般而言反應(yīng)式電機(jī)拍數(shù)越多矩頻特性就越好。因此設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇多拍的控制方式。</p><p>  (2)線路時(shí)間常數(shù)對(duì)頻率特性的影響&l

74、t;/p><p>  步進(jìn)電機(jī)的每相繞組供電都是通過功率開關(guān)電路進(jìn)行的。步進(jìn)電機(jī)一相繞組的開關(guān)電路如圖3.2所示。其中L為步進(jìn)電機(jī)繞組電感;RL為繞組電阻;Rc為晶體管T的集電極電阻;D是續(xù)流二極管,它為繞組放電提供回路;晶體管T是大功率開關(guān)管。Rc也是個(gè)外接的功率電阻,它是一個(gè)消耗性負(fù)載,一一般為數(shù)歐姆。這時(shí)線路的時(shí)間常數(shù) 為:</p><p><b>  公式(4.3)</

75、b></p><p>  其中:L單位為亨,Rc、RL單位為歐姆,單位為秒。</p><p>  圖4.3 步進(jìn)電機(jī)一線繞組的開關(guān)回路</p><p>  開關(guān)回路時(shí)間常數(shù)對(duì)注入電機(jī)繞組的電流達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間有極大關(guān)系,它影響到步進(jìn)電機(jī)的工作頻率。并且有:越小,電流達(dá)穩(wěn)定時(shí)間小,相應(yīng)電機(jī)工作頻率高;反之,越大,電流達(dá)穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng),電機(jī)工作頻率低。</p&g

76、t;<p>  從式(4.3)可知:要減少,可以采用增大Rc的辦法。但是,增大Rc時(shí),又會(huì)使穩(wěn)態(tài)電流值減小,從而影響電機(jī)的力矩。為了減少 ,而不使穩(wěn)態(tài)電流減小,可采用在增大Rc的同時(shí),也提高供電電壓的辦法。</p><p>  在高頻應(yīng)用中,要盡量減小 以改善步進(jìn)的特性,所以常在開關(guān)回路中采用較大的Rc,同時(shí)也提高回路的電源電壓U。但這樣也會(huì)使效率降低,在低頻段工作時(shí)也會(huì)使步進(jìn)電機(jī)的振蕩加劇。在實(shí)際

77、中,可根據(jù)客觀情況來(lái)考察選擇恰當(dāng)?shù)耐獠侩娮鑂c,使步進(jìn)電機(jī)處于合適的工作頻率狀態(tài)。</p><p>  (3)開關(guān)回路電壓對(duì)頻率的影響</p><p>  在一般應(yīng)用中,開關(guān)電路的脈寬和流人繞組的電流的最大值,必定會(huì)隨開關(guān)電路換相頻率的提高而相應(yīng)減小。開關(guān)電路產(chǎn)生的控制電壓是以矩形波方式加在繞組上的。隨著換相頻率的提高,矩形脈沖電壓波頻率相應(yīng)提高,這樣,矩形脈沖電壓的寬度和周期也就會(huì)變小,

78、當(dāng)矩形脈沖電壓窄到一定程度,流入電機(jī)繞組的電流就無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定值I ,步進(jìn)電機(jī)就難以步進(jìn)工作了。為了保證在矩形脈沖電壓相當(dāng)窄時(shí),也即頻率足夠高時(shí),步進(jìn)電機(jī)仍能正常步進(jìn)工作,可以提高開關(guān)回路的電壓。</p><p>  開關(guān)回路加到繞組的是矩形脈沖電壓,故電流也是脈沖。在步進(jìn)電機(jī)中要設(shè)法增大起動(dòng)電流,以提高步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,即提高其工作頻率。由于步進(jìn)電機(jī)是感性負(fù)載,所以進(jìn)入繞組的電流脈沖是以指數(shù)形式上升,即這時(shí)電流脈

79、沖i為:</p><p><b>  公式(4.4)</b></p><p>  其中:i是電流脈沖瞬時(shí)值;</p><p>  是在開關(guān)回路電壓為u時(shí)的電流穩(wěn)態(tài)值;</p><p>  是開關(guān)回路的時(shí)間常數(shù),</p><p>  綜上所述,本設(shè)計(jì)選用三相步進(jìn)反應(yīng)式電機(jī),采用運(yùn)行中根據(jù)工作頻率對(duì)電

80、源電壓升壓補(bǔ)償?shù)目刂品椒ā?lt;/p><p>  4.2 交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理</p><p>  在生產(chǎn)實(shí)踐過程中,常要求用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制方向相反的兩個(gè)運(yùn)動(dòng),如小車的左行、右行;機(jī)械手的上升、下降等。</p><p>  本設(shè)計(jì)對(duì)交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制的電氣原理圖如下所示:</p><p>  圖4.4 交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的電氣原

81、理圖</p><p>  要實(shí)現(xiàn)三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制,只要把三相線當(dāng)中的任意兩相調(diào)換一下位置就可以了。如圖4.4所示:假如接觸器KM1閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn),則當(dāng)接觸器KM1斷開,接觸器KM2閉合時(shí),電動(dòng)機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。從圖中我們可以看出:要改變?nèi)嘟涣麟姍C(jī)的旋轉(zhuǎn)方向,只需要任意交換其中兩相就可以達(dá)到目的。圖中各元器件的作用如表所示: </p><

82、;p>  表4.2 元器件作用列表</p><p>  4.3 交流電機(jī)的星—三角形啟動(dòng)</p><p>  對(duì)于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的鼠籠型異步電動(dòng)機(jī),在啟動(dòng)時(shí),為了保護(hù)電動(dòng)機(jī),一般采用Y/△降壓?jiǎn)?dòng)方法來(lái)達(dá)到限制啟動(dòng)電流的目的。Y/△降壓?jiǎn)?dòng)的原理如圖1所示:在啟動(dòng)過程中將電動(dòng)機(jī)定子繞組接成星形,即接觸器KMY閉合。此時(shí)電動(dòng)機(jī)每相繞組承受的電壓為額定電壓的,啟動(dòng)電流為三角

83、形接法時(shí)啟動(dòng)電流的1/3。接觸器KMY閉合的同時(shí)定時(shí)器開始定時(shí),定時(shí)時(shí)間到,接觸器KMY斷開,接觸器KM△閉合。電動(dòng)機(jī)繞組為三角形接法,進(jìn)入正常運(yùn)行階段。</p><p>  控制電路要有自鎖、互鎖、定時(shí)等常用電路,要求合上啟動(dòng)(正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn))按鈕后,電機(jī)先作星型連接啟動(dòng),經(jīng)延時(shí)6秒后自動(dòng)換接到三角形連接運(yùn)轉(zhuǎn)。按下停止,電機(jī)停轉(zhuǎn)。按下反轉(zhuǎn)按鈕后,進(jìn)行反轉(zhuǎn)的Y/△啟動(dòng)。要求正反轉(zhuǎn)互鎖、Y/△互鎖。</p>

84、<p>  4.4 電氣元件介紹</p><p><b> ?、?繼電器</b></p><p>  繼電器是根據(jù)某種輸入信號(hào)來(lái)接通或斷開小電流控制電路,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和保護(hù)的自動(dòng)控制電器。其輸入量可以是電流、電壓等電量。也可以的溫度、時(shí)間、速度、壓力等非電量,而輸出則是觸頭的動(dòng)作或者是電路參數(shù)的變化。</p><p>  繼電器

85、的種類很多,按輸入信號(hào)的性質(zhì)分為:電壓繼電器、電流繼電器、時(shí)間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等。按工作原理分為:電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動(dòng)式繼電器、熱繼電器、電子式繼電器等。按輸出形式分為:有觸點(diǎn)和無(wú)觸點(diǎn)兩類。本設(shè)計(jì)主要用電磁繼電器、時(shí)間繼電器、熱繼電器等。</p><p><b>  ⑵ 接觸器</b></p><p>  接觸器是用來(lái)接通或分?jǐn)嚯?/p>

86、動(dòng)機(jī)主電路或其他負(fù)載電路的控制電器。用它可以實(shí)現(xiàn)頻繁的遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制,接觸器最主要的用途是控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)和調(diào)速等。因此它是電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)中最重要的控制電器之一。它具有低電壓釋放保護(hù)功能。它具有比工作電流大數(shù)倍乃至十幾倍的接通和分?jǐn)嗄芰Γ荒芊謹(jǐn)喽搪冯娏?。它是一種執(zhí)行電器,即使在先進(jìn)是可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)中.它一般也不能被取代。</p><p>  接觸器種類很多,按驅(qū)動(dòng)力不同分為電磁式、氣動(dòng)式、

87、和液壓式,以電磁式應(yīng)用最廣泛。</p><p><b> ?、?熔斷器</b></p><p>  熔斷器基于電流熱效應(yīng)原理和發(fā)熱元件熱熔斷原理設(shè)計(jì),具有一定的瞬動(dòng)特性,用于電路的短路保護(hù)和嚴(yán)重過載保護(hù)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用維護(hù)方便、分?jǐn)嗄芰^高、限流性能良好等特點(diǎn),以內(nèi)功用十分廣泛。</p><p>  熔斷器在結(jié)構(gòu)上主要由熔斷管(或

88、蓋、或座) 、熔體及導(dǎo)電部件等部分組成。其中熔體是主要部分,它既是感測(cè)元件又是執(zhí)行元件。熔斷管的作用是便于安裝熔體和有利于熔體熔斷時(shí)熄滅電弧。</p><p><b> ?、?行程開關(guān)</b></p><p>  行程開光又稱限位開關(guān),是一種利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件的碰撞來(lái)發(fā)出控制命令的主令電器。用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、速度、行程大小或位置的一種自動(dòng)控制器件。&l

89、t;/p><p>  行程開關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床、起重機(jī)械以及輕工機(jī)械的行程控制。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)到某一預(yù)定位置時(shí),行程開關(guān)通過機(jī)械可動(dòng)部分的動(dòng)作,將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的控制,限制它們的動(dòng)作和位置,借此對(duì)生產(chǎn)機(jī)械給以必要的保護(hù)。</p><p><b>  5 設(shè)計(jì)總結(jié)、致謝</b></p><p>  本次課程設(shè)計(jì)是我所做的最綜

90、合的一個(gè)題目,它跨越了機(jī)械和電氣兩大領(lǐng)域。在做設(shè)計(jì)時(shí),我們第一步是按照設(shè)計(jì)要求來(lái)確定該題目可能需要的元器件,再慢慢根據(jù)個(gè)電子元件的功能及題目的要求一一進(jìn)行篩選,最終確定用那些元件。第二步是設(shè)計(jì)方案并確定。最開始我們選擇了兩個(gè)方案,但經(jīng)過方案的比較及論證后去掉不合理的一個(gè),最終用那個(gè)最好的方案來(lái)設(shè)計(jì)。方案確定后便開始設(shè)計(jì)實(shí)際電路,我們是在Protel 99 SE軟件上設(shè)計(jì)原理圖的,實(shí)際電路圖設(shè)計(jì)好之后,便開始寫設(shè)計(jì)報(bào)告。</p>

91、;<p>  這次課程設(shè)計(jì)是我又一次親自動(dòng)手設(shè)計(jì)東西,收獲很多,體會(huì)也很深刻。在這次設(shè)計(jì)中我也學(xué)會(huì)了很多新的東西,例如Protel 99 SE軟件使用、WORD軟件的一些細(xì)節(jié)地方的應(yīng)用、以及一些常用的文本處理方法。當(dāng)然最重要的是學(xué)到了基于單片機(jī)的機(jī)床設(shè)計(jì)的一些基本方法,同時(shí)也加深了對(duì)一些常用的電子元件的理解及其基本用法的掌握,比如單片機(jī)AT89S52、通訊接口芯片MAX232、鍵盤掃描顯示芯片CH452等元器件,除了這些具

92、體的東西,我覺得在這次設(shè)計(jì)的過程中學(xué)到的另外的更重要東西是一種精神,一種同學(xué)與同學(xué)之間的團(tuán)隊(duì)與合作精神,很多時(shí)候一個(gè)人的力量是有限的,一個(gè)人不可能什么都會(huì),我覺得人與人之間的相互幫助很有必要,這樣不僅能幫助大家很快的解決問題,還能提高我們每個(gè)人的實(shí)際水平,也培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)合作精神,這些能力對(duì)于我們今后的學(xué)習(xí)和工作都很有幫助。</p><p>  通過這次課程設(shè)計(jì)我深刻的感到了理論和實(shí)踐之間的巨大差距極其之間的聯(lián)

93、系。平時(shí)理論知識(shí)學(xué)的很好,但是在課程設(shè)計(jì)中并不能得心應(yīng)手,會(huì)遇到很多不會(huì)的操作,這就需要加強(qiáng)實(shí)踐能力,一個(gè)同學(xué)的知識(shí)變成多個(gè)同學(xué)的知識(shí),多個(gè)同學(xué)的知識(shí)變成一個(gè)同學(xué)的知識(shí),這樣才能相互促進(jìn)、相互提高。另外,理論與實(shí)踐也存著必然的聯(lián)系,在指導(dǎo)老師的幫助下才能使課程設(shè)計(jì)最終成功。</p><p>  在此特別感謝我的指導(dǎo)老師XX老師和XX老師,感謝XX學(xué)院給我們提供這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)和器材,同時(shí)要感謝我班的幾位同學(xué),正是因

94、為有了你們的指導(dǎo)和幫助,我的設(shè)計(jì)才能進(jìn)行和順利結(jié)束。</p><p><b>  6 參考文獻(xiàn)</b></p><p>  【1】爾桂花. 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 清華大學(xué)出版社 2002</p><p>  【2】張宏建,蒙建波.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與裝置 化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>  【3】潘永雄. 電子線路CAD實(shí)用教程.

95、 西安電子科技大學(xué)出版社</p><p>  【4】黃惟公 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù) 西安電子科大出版社 2007</p><p>  【5】張毅剛 MCS—51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)大學(xué)出版社</p><p>  【6】張萬(wàn)忠 電器與PLC控制技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社2004</p><p>  【7】鄧星鐘 機(jī)電傳動(dòng)控制

96、 華中理工大學(xué)出版社 </p><p>  【8】胡泓,姚伯威主編《機(jī)電一體化原理及應(yīng)用》北京:國(guó)防工業(yè)出版社</p><p>  【9】梁景凱主編《機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)》北京:機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>  【10】華東紡織工學(xué)院主編  機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè)   上??茖W(xué)技術(shù)出版社</p><p>  附錄Ⅰ:?jiǎn)?/p>

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫(kù)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論