2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  緒 論</b></p><p>  數(shù)控設(shè)計是機(jī)電一體化工程專業(yè)(高等本科)教學(xué)中最后一個實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是我們學(xué)完基礎(chǔ)課和專業(yè)課,特別是《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程之后進(jìn)行的,是培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際、解決生產(chǎn)實(shí)際問題能力的重要步驟。它起到畢業(yè)設(shè)計的作用。</p><p>  機(jī)電一體化專業(yè)的數(shù)控設(shè)計是機(jī)電一體化的典型課題——數(shù)控機(jī)床的應(yīng)

2、用和設(shè)計為主線,通過對數(shù)控機(jī)床加工程序的編制、數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計總體方案的擬定,進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計、計算以及控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計,使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械、電子和微機(jī)的知識,進(jìn)行一次機(jī)電結(jié)合的全面訓(xùn)練。從而培養(yǎng)學(xué)生具有加工編程能力、初步設(shè)計計算的能力以及分析和處理生產(chǎn)中所遇到的機(jī)、電方面技術(shù)問題的能力。</p><p>  本設(shè)計首先要感謝xxxx教授的指導(dǎo)和支持,使我在設(shè)計中少走了許多的彎路,排除了許多困難,

3、在設(shè)計中他們給予了我很多支持和幫</p><p>  總體方案的設(shè)計與選擇</p><p><b>  設(shè)計任務(wù)</b></p><p>  用數(shù)控技術(shù)改造最大加工直徑為320毫米的普通車床的進(jìn)給系統(tǒng)。要求車床有自動回轉(zhuǎn)刀架,具有切削螺紋的功能。在縱向和橫向具有直線和圓弧插補(bǔ)功能。</p><p><b>  

4、設(shè)計參數(shù)如下:</b></p><p><b>  最大加工直徑:</b></p><p>  在床身上:320mm 在床鞍上:175mm</p><p>  最大加工長度:750mm</p><p><b>  溜板及刀架重量:</b></p>

5、<p>  縱向:800N 橫向:400N</p><p><b>  刀架快移速度:</b></p><p>  縱向: 2m/min 橫向:1m/min</p><p><b>  最大進(jìn)給速度:</b></p><

6、p>  縱向:0.8m/min 橫向:0.4m/min</p><p><b>  最小分辨率:</b></p><p>  縱向:0.01mm 橫向:0.005mm</p><p>  定位精度: 0.02mm</p><p>  主電機(jī)

7、功率: 3KW</p><p>  起動加速時間:25ms</p><p><b>  總體方案的確定</b></p><p>  系統(tǒng)運(yùn)動方式與伺服系統(tǒng)的選擇</p><p>  由于改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床應(yīng)具有定位、直線插補(bǔ)、順、逆圓弧插補(bǔ)、暫停、循環(huán)加工、公英制螺紋加工等功能,固應(yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)??紤]到屬于經(jīng)濟(jì)

8、型數(shù)控機(jī)床加工精度要求不高,為了簡化結(jié)構(gòu)、降低成本,采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng),步進(jìn)電機(jī)采用混合式步進(jìn)電機(jī)。</p><p><b>  計算機(jī)系統(tǒng)</b></p><p>  根據(jù)機(jī)床要求,采用8位微機(jī)。由于MCS-51系列單片機(jī)具有集成度高,可靠性強(qiáng)、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng),具有很高的性能價格比等特點(diǎn),決定采用MCS-51系列的8051單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。<

9、/p><p>  控制系統(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進(jìn)電機(jī)功率放大電路等組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實(shí)現(xiàn),顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息。</p><p><b>  機(jī)械傳動方式</b></p><p>  為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率,采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速再傳動絲桿,為保證一定的傳動精度和平

10、穩(wěn)性,盡量減小摩擦力,選用滾珠絲桿螺母副。同時,為提高傳動剛度和消除間隙,采用有預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。齒輪傳動也要采用消除齒輪側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。</p><p><b>  系統(tǒng)總體方案框圖</b></p><p>  經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床進(jìn)給伺服系統(tǒng)方案框圖2-1</p><p>  數(shù)控車床機(jī)械的計算和選型</p><p><

11、b>  切削力的計算</b></p><p><b>  縱車外圓</b></p><p>  N切削功率=KηN額</p><p>  =1×0.8×3=2.4(KW)</p><p>  式中取 K=1∽1.25 間斷時間越長K值越大; </p><p&

12、gt;  η=0.7∽0.85; N額=3KW </p><p>  主切削力 Fz(N) 按經(jīng)驗(yàn)公式估算(取為η=0.8)</p><p>  Fz=60000×N切削功/V線=60000×2.4÷90=1600N</p><p>  式中取 V線=90m/min</p><p><b

13、>  按切削力各分力比</b></p><p>  Fz:Fx:Fy=1:0.5:0.6 可得:</p><p>  Fx=Fz×0.5=1600×0.5=800N</p><p>  Fy=Fz×0.6=1600×0.6=960N</p><p><b>  橫切

14、端面時</b></p><p>  主切削力Fz´(N)取縱切力的1/2</p><p>  Fz´=0.5×Fz=0.5×2400=800N</p><p>  Fx´=1200×0.5=400N</p><p>  Fy´=1440×0.5=400

15、N</p><p>  滾珠絲杠螺母副的計算和選型</p><p><b>  縱向進(jìn)給絲杠</b></p><p>  計算進(jìn)給牽引力Fm(N) Fm=KFx+f(Fz+G)</p><p>  =1.15×800+0.17(1600+800)</p><p><b>

16、;  =1328N </b></p><p>  式中 K=1.15 三角形導(dǎo)軌/綜合導(dǎo)軌(滑動導(dǎo)軌)</p><p>  f=0.15∽0.18為滑動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)。鑄鐵對鋼鐵導(dǎo)軌f取0.17計算;</p><p>  G:為溜板及刀架重力,取800N</p><p><b>  選擇導(dǎo)程(L) </b>

17、</p><p>  選擇合適的導(dǎo)程,使馬達(dá)的最大轉(zhuǎn)速和最大快速移動度能滿足下式:</p><p><b>  = =4(mm)</b></p><p>  Vmax 快速移動速度 mm/min</p><p>  Nmax 驅(qū)動馬達(dá) min-1</p><p>&l

18、t;b>  本例選擇L=5mm</b></p><p><b>  螺母的設(shè)計</b></p><p>  必需的基本額定動態(tài)負(fù)載(C) 當(dāng)導(dǎo)程為5mm時計算得出如下結(jié)果:</p><p><b>  C=Fmfw</b></p><p>  Lh 壽命(h)(15000h

19、為一個單位)</p><p>  C 基本額定動態(tài)負(fù)載 (N)</p><p>  Fm 平均軸向負(fù)載(N)</p><p>  Nm 平均轉(zhuǎn)速 (min-1)</p><p>  fw 負(fù)載因子(由運(yùn)動情況決定的系數(shù))</p><p>  無沖擊平滑運(yùn)轉(zhuǎn)      fw=1.0~1.

20、2</p><p>  普通狀態(tài)下的運(yùn)轉(zhuǎn)     fw=1.2~1.5</p><p>  有沖擊和振動情況下的運(yùn)轉(zhuǎn) fw=1.5~2.0</p><p>  Nm=1000Vs/L0</p><p>  =1000×0.8×0.5÷5</p><p><b> ?。?0<

21、/b></p><p><b>  Fm=1328N </b></p><p><b>  C=Fmfw</b></p><p>  =×1328×1.5</p><p><b> ?。?287</b></p><p>  校核

22、必需的基本額定動態(tài)負(fù)載和允許的轉(zhuǎn)速(DmN值)</p><p><b>  〈導(dǎo)程為5的情況〉</b></p><p><b>  縱向進(jìn)給時: </b></p><p>  Fm=1328(N) Nm=80(min-1) C=8287(N)</p><p>  直徑 20,導(dǎo)程 5 和 2.5 圈

23、 1個回路</p><p>  這時,DmN值為:DmN=20.8×500=10400≤50000 符合設(shè)計要求</p><p>  [研磨滾珠絲杠] DmN≤70000 [軋制滾珠絲杠] DmN≤50000</p><p><b>  這里:</b></p><p>  Dm:絲杠直徑(mm)

24、+A</p><p>  N:最大轉(zhuǎn)數(shù)(min-1)</p><p><b>  表3-1</b></p><p>  表明該型號螺母滿足允許值。</p><p>  選擇GR2005 DS-AALR 插管式單螺母(表3-2)</p><p><b>  絲杠的設(shè)計</b>&

25、lt;/p><p>  校核絲杠的總長(l)、允許軸向負(fù)載(P0)和臨界速度(Nc)。假定:</p><p>  L=最大行程+螺母長度+余量+兩軸端的尺寸</p><p>  =700+50+70+180=1000</p><p>  為了獲得允許軸向負(fù)載,應(yīng)校核彎曲負(fù)載。</p><p>  假定受力點(diǎn)之間的距離L1=

26、800,</p><p><b>  彎曲負(fù)載P0</b></p><p><b>  P0=</b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> ?。?8501.78N</p><p>  P0=58501.78(N)</p>

27、<p><b>  這里:</b></p><p>  P0 : 開始發(fā)生彎曲變形時的負(fù)載(N) </p><p>  l: 負(fù)載點(diǎn)之間的距離(mm)</p><p>  E : 彈性模量(2.06×105N/mm2)</p><p>  I : 滾珠絲杠軸

28、截面的最小二次力矩(mm4) </p><p>  I=(π/64)×d4 </p><p>  d : 絲杠根徑(mm),參見尺寸表 </p><p>  n : 由滾珠絲杠的支撐方式?jīng)Q定的系數(shù)</p><p>  支撐—支撐     n=1</p><p>

29、;  固定—支撐     n=2</p><p>  固定—固定     n=4</p><p>  固定—自由     n=0.25</p><p><b>  滾珠絲杠的剛度</b></p><p>  滾珠絲杠的剛度(Ke)</p><p>  假定軸承端面之間的的距離 L3=1005,由于

30、在 l3/2處軸的變形量最大,</p><p>  所以在該處進(jìn)行計算。下面的公式</p><p><b>  Kl</b></p><p> ?。?57.57(N/μm)</p><p>  E: 彈性模量(2.06×105N/mm2)</p><p>  d: 絲杠的根徑

31、(mm)</p><p>  螺母的剛度(Knw)</p><p>  任何大小預(yù)壓下的剛度是指在預(yù)壓力(PL)為最大的1/3時的值,</p><p><b>  Knw=Kns</b></p><p><b> ?。?40×</b></p><p> ?。?142

32、(N/μm)</p><p><b>  精度選擇</b></p><p>  參考下表格定(表3-3)</p><p>  位精度選擇±0.018/700 < 0.02, 允許偏差(ec)選擇C3(ec=±0.013 ) </p><p>  GE2005DS-AALR-1005×

33、925 C3S 型滾珠絲杠</p><p><b>  橫向進(jìn)給絲杠的計算</b></p><p>  進(jìn)給牽引力Fm´(選導(dǎo)軌為燕尾形)</p><p>  Fm´=KFy´+f´(Fz´+2Fx´+G)</p><p>  式中 K=1.4;

34、 f´=0.2; G=400N</p><p>  所以 Fm´=1.4×480+0.2(800+2×400+400)=1072N</p><p><b>  計算最大動負(fù)載C´</b></p><p><b>  C=Fmfw</b>&l

35、t;/p><p>  =×1072×1.5</p><p> ?。?309.06 N</p><p>  絲杠螺母副的選擇(次處具體計算參考縱向選擇)</p><p>  選擇GR2004 ES-AALR 插管式雙螺母</p><p>  選擇GE2004 ES-AALR-0605×525-C

36、4S 絲杠</p><p>  絲杠名稱代號意義參見附表1</p><p><b>  齒輪傳動比的計算</b></p><p>  縱向進(jìn)給齒輪箱傳動比的計算</p><p>  已確定縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量為δp=0.01;滾珠絲杠導(dǎo)程L0=5mm,選不進(jìn)電動機(jī)的步距角θb =0.6º??捎嬎銈鲃颖萯為:<

37、/p><p>  i=360δQ/ L0/θb=360×0.01÷0.6÷5=1.2</p><p>  可選定齒輪數(shù)為 Z1=20, Z2=24 模數(shù)m取2。</p><p><b>  滾珠絲杠的幾何參數(shù)</b></p><p>  橫向進(jìn)給齒輪箱傳動比的計算</p>

38、<p>  橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量δp´=0.005,滾珠絲杠導(dǎo)程取L0´=4mm,選步進(jìn)電動機(jī)的步距角為θb´=0.6º  計算總傳動比: </p><p>  i´=360δQ´/ L0´/θb´=360×0.005÷0.6÷4=0.75</p><p>  Z1=40

39、 Z2=30 </p><p>  因進(jìn)給運(yùn)動齒輪受力不大,模數(shù)m取2。其參數(shù)見下表表 </p><p><b>  傳動齒輪幾何參數(shù)</b></p><p>  步進(jìn)電動機(jī)的計算和選型</p><p>  縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)的計算和選型</p><p><b>  初

40、選步進(jìn)電機(jī)</b></p><p><b>  進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm</b></p><p>  Tm=36Fmδp/(2πθbη)=(36×0.01×1832)÷(2×3.14×0.6×0.98×0.99×0.94)=191.83N·cm</p><

41、;p>  式中 δp 為脈沖當(dāng)量取0.01mm/sep;</p><p>  Fm 為進(jìn)給牽引力,取1832N;</p><p>  θb 為電動機(jī)的步距角,選雙拍制為0.6º</p><p>  η 為電動機(jī)—絲杠的傳動效率,為齒輪,軸承,絲杠的</p><p>  效率之 積,分別取0.98, 0.

42、99,0.99和0.94;</p><p>  估算步進(jìn)電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩Tq</p><p>  Tq= Tm/(0.3∽0.5)=191.83÷0.3=639.42N·cm </p><p>  計算最大靜轉(zhuǎn)矩Tmax</p><p>  步進(jìn)電動機(jī)的其動轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系</p><p>&l

43、t;b>  取三相6拍,則:</b></p><p>  Tjmax= Tq /0.866=537.5÷0.866=738.36N·cm</p><p>  計算步進(jìn)電動機(jī)運(yùn)行頻率fe和最高起動頻率fk</p><p>  fe=1000Vs/60δp =1000×0.8÷60÷0.01=1333.

44、3Hz</p><p>  fk=1000Vmax/60δp =1000×2÷60÷0.01=3333.3Hz</p><p>  式中 Vs 為最大切削進(jìn)給速度,取0.8m/min; </p><p>  Vmax 為最大快速移動速度,取2m/min;</p><p>  δp 為脈沖當(dāng)量,取0

45、.01mm/step。 </p><p><b>  選步進(jìn)電動機(jī)的型號</b></p><p>  根據(jù)估算出的最大靜轉(zhuǎn)矩在下表可查出110BYG350M型的最大靜轉(zhuǎn)矩為1000N·cm> Tjmax可以滿足要求。因數(shù)控機(jī)床有較大的切削用量,應(yīng)選稍大一點(diǎn)轉(zhuǎn)矩的步進(jìn)電動機(jī),以保證有一定的余量。</p><p><b>

46、  校核步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>  等效轉(zhuǎn)動慣量的計算</b></p><p>  傳動系統(tǒng)折算到電動機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量J∑可以由下式計算:</p><p>  J∑=JΜ+J1+(Z1/Z2)²[(J2+JZ)+G/g×L0²/(2π)²]</p>&

47、lt;p>  這里:?。? 絲杠導(dǎo)程(mm)J∑:施加于馬達(dá)的轉(zhuǎn)動慣量(kg·cm2)</p><p>  J1:小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量(kg·cm2)</p><p>  J2:齒輪的轉(zhuǎn)動慣量(kg·cm2)</p><p>  JZ:滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量(kg·cm2)</p><p>  JM:馬達(dá)

48、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量(kg·cm2)</p><p>  參考同類型的機(jī)床,應(yīng)選的步進(jìn)電動機(jī)為110BYG350M型,</p><p>  其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量JΜ JΜ=5.6kg·cm²</p><p>  圓柱形的轉(zhuǎn)動慣量,如滾珠絲杠和齒輪,可由下述公式計算</p><p>  這里: D:圓柱體的外徑(

49、cm) L:圓柱體的長度(cm)</p><p>  :材料的密度 =7.8×10-3(kg/cm3)</p><p>  J1=0.784kg·cm² </p><p>  J2=2.032kg·cm² </p><p>  JZ=1.231kg·cm<

50、/p><p>  G=800N (g為重力加速度 9.8 kg/s2)</p><p>  代入上式可得: J∑=44.55kg·cm²</p><p>  因步進(jìn)電動機(jī)與傳動系統(tǒng)的慣量應(yīng)相匹配:JΜ/J∑=0.125<0.25 不滿足設(shè)計的匹配要求。  重新選擇110BYG350B 型號的混合式步進(jìn)電機(jī),JΜ=12.6kg·c

51、m²</p><p>  最大靜轉(zhuǎn)矩為1800N·cm> Tjmax可以滿足要求 0.25 <JΜ/J∑=0.283<0.4 滿足匹配要求</p><p><b>  電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的計算</b></p><p><b>  快速空載起動轉(zhuǎn)矩M</b></p><p&

52、gt;  在快速空載起動時,加速轉(zhuǎn)矩占的比例較大,其計算公式為:</p><p>  M=Mamax+Mf+M0</p><p>  式中 Mamax = J∑ε= J∑×2π×10ˉ²nmax/60ta N·cm</p><p>  nmax =υmaxθb /360º/δp=2000÷0.0

53、1×0.6÷360º=333.3r/min</p><p>  起動加速時間 ta=25ms</p><p>  所以 Mamax= 622N·cm</p><p>  折算的電機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為Mf </p><p>  Mf=F0L0i/2π/η=f´(Fz+G)L0

54、i/2π/η</p><p>  式中 f´=0.16, G=800N, i=1.2</p><p>  所以 Mf =0.16×(1600+800)×0.5×1.2÷2÷π÷ 1.2=45.84N·cm</p><p><b>  附加

55、摩擦轉(zhuǎn)矩M0:</b></p><p>  M0= Fp0L0i×(1-η0²)/2π/η</p><p>  =1328÷3×0.5×1.2×(1-0.9²)÷2÷π÷0.8</p><p>  =10.04N·cm</p>&l

56、t;p>  式中 Fp0= Fm/3=442.67N;</p><p>  故空載起動轉(zhuǎn)矩 M= Mamax+Mf+M0=677.88N·cm</p><p>  快速移動時需要的轉(zhuǎn)矩M´</p><p>  M´= Mf+M0=55.88N·cm</p><p>  最大切削負(fù)

57、載時的轉(zhuǎn)矩M´´</p><p>  M´´= Mf+M0+ Mt= Mf+M0+Fx L0i/2π/η=151.37N·cm在三種情況下,快速空載起動所需的轉(zhuǎn)矩最大,即按此轉(zhuǎn)矩來校核步進(jìn)電動機(jī)。</p><p>  在表1-4中查出,當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)為三相6拍時λ= M /Mjmax=0.866,則最大靜轉(zhuǎn)矩為Mjmax</p>

58、<p>  Mjmax= M /0.866N·cm=174.79N·cm</p><p>  查出110BYG350B型步進(jìn)電動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為180N·cm,大于所需的最大靜轉(zhuǎn)矩,滿足要求。</p><p>  校核步進(jìn)電動機(jī)的起動距頻特性和運(yùn)行距頻特性。</p><p>  前面已經(jīng)計算出此車床縱向最大快速移動時的所需的步進(jìn)

59、電動機(jī)的最高起動頻率為3333.3Hz,切削進(jìn)給時所需步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行頻率為1333.33Hz。</p><p>  可查出110BYG350B型步進(jìn)電動機(jī)允許的最大空載起動頻率為3000Hz,運(yùn)行頻率為16000Hz,查得110BYG350B型的步進(jìn)電動機(jī)的起動矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性曲線??梢钥闯霾竭M(jìn)電動機(jī)滿足空載起動轉(zhuǎn)矩而不產(chǎn)生失步現(xiàn)象</p><p><b>  橫向進(jìn)給步

60、進(jìn)電動機(jī)</b></p><p><b>  初選步進(jìn)電動機(jī)</b></p><p>  計算步進(jìn)電動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm</p><p>  Tm´=36Fm´δp´/(2πθb´η)</p><p>  =(36×0.005×1072)÷(2

61、×3.14×0.6×0.98×0.99×0.94)</p><p>  =93.59N·cm</p><p> ?。ㄊ街袇?shù)與前面取相同值) </p><p>  估算步進(jìn)電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩</p><p>  Tq´= Tm´/(0.3∽0.5)=187 N

62、83;cm</p><p>  計算最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax´</p><p>  查表取三相6拍,則: Tjmax´= Tq´ /0.866</p><p>  =187÷0.866</p><p>  =196.81N·cm</p><p>  計算步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行頻

63、率fe´和最高空載頻率fk´ </p><p>  fe´=1000υs´/60δp´ =1000×0.4÷60÷0.005=1333.3Hz</p><p>  fk´=1000υmax´/60δp´ =1000×1÷60÷0.005=3333.3H

64、z</p><p><b>  選電機(jī)的型號</b></p><p>  根據(jù)估算出的最大靜轉(zhuǎn)矩在表可查出110BYG350型的最大靜轉(zhuǎn)矩為1000N·cm> Tjmax=262.88N·cm可以滿足要求。因數(shù)控機(jī)床有較大的切削用量,應(yīng)選稍大一點(diǎn)轉(zhuǎn)矩的步進(jìn)電動機(jī),以保證有一定的余量。此步進(jìn)電機(jī)的最高空載起動頻率為3800Hz滿足fk´

65、;=3333.3Hz的要求。</p><p><b>  校核步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>  等效轉(zhuǎn)動慣量的計算</b></p><p>  傳動系統(tǒng)折算到電動機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量J∑可以由下式計算:</p><p>  J∑=JΜ´+J1+(Z1/Z2)²[

66、(J2+Js´)+G/g×L0²/(2π)²]</p><p>  式中 JΜ´ 為步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量(kg·cm²);</p><p>  J1´, J2´為齒輪的轉(zhuǎn)動慣量(kg·cm²);</p><p>  Js´

67、為滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量(kg·cm²)。</p><p>  參考同類型的機(jī)床,應(yīng)選的步進(jìn)電動機(jī)為110BYG350型,其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量JΜ´:</p><p>  JΜ´=5.6kg·cm²</p><p>  J1´=0.0165kg·cm²

68、 </p><p>  J2´=0.0489kg·cm² </p><p>  Js´=0.185kg·cm²</p><p><b>  G´=400N</b></p><p>  代入上式可得: J∑´=15

69、.06kg·cm²</p><p>  因步進(jìn)電動機(jī)與傳動系統(tǒng)的慣量應(yīng)相匹配: </p><p>  0.25<JΜ´/J∑´=0.37<0.4 滿足設(shè)計的匹配要求。</p><p><b>  電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的計算</b></p><p>  1)快速空載起動轉(zhuǎn)矩M

70、80;</p><p>  在快速空載起動時,加速轉(zhuǎn)矩占的比例較大,其計算公式為:</p><p>  M´=Mamax´+Mf´+M0´</p><p>  式中 Mamax´ = J∑´ε= J∑´×2π×10ˉ²nmax/60ta´ N&#

71、183;cm</p><p>  nmax =υmax´θb´ /360º/δp´ </p><p>  =1000÷0.005×0.6º÷360º=333.52r/min</p><p>  起動加速時間 t=25ms</p><p>  所以

72、 Mamax´=21.03N·cm</p><p>  折算的電機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為Mf´ </p><p>  Mf´=F0´L0´i´/2π/η=f´(Fz´+G´)L0´i´/2π/η</p><p>  式中 f

73、0;=0.16, G´=400N, π=3.14, i´=0.75;</p><p>  所以 Mf´ =0.16×(800+400)×0.75×0.4÷2÷3.14÷0.8=11.5N·cm</p><p><b>  附加摩擦轉(zhuǎn)矩M0:</b>&

74、lt;/p><p>  M0´= Fp0´L0´i´×(1-η0²)/2π/η</p><p>  =357.3×0.4×0.75×(1-0.9²)÷2÷3.14÷0.8</p><p><b>  =2.59N·cm&l

75、t;/b></p><p>  式中 Fp0´= Fm´/3=357.3N;</p><p>  故空載起動轉(zhuǎn)矩 M2´= Mamax´+Mf´+M0´=35.127N·cm</p><p>  2)快速移動時需要的轉(zhuǎn)矩M1´</p><p&g

76、t;  M1´= Mf´+M0´=14.09N·cm</p><p>  3)最大切削負(fù)載時的轉(zhuǎn)矩M1´´</p><p>  M1´´= Mf´+M0´+ Mt´= Mf´+M0´+Fx´L0´i´/2π/η=37.98N

77、3;cm</p><p>  在三種情況下,快速空載起動所需的轉(zhuǎn)矩最大,即按此轉(zhuǎn)矩來校核步進(jìn)電動機(jī)。</p><p>  在表查出,當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)為三相6拍時:λ= M2´/ Mjmax´=0.866,則最大靜轉(zhuǎn)矩為Mjmax´</p><p>  Mjmax´= M2´ /0.866N·cm=43.85N&

78、#183;cm</p><p>  從表中查出110BYG350型步進(jìn)電動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為100N·cm,大于所需的最大靜轉(zhuǎn)矩,滿足要求。</p><p>  校核步進(jìn)電動機(jī)的起動距頻特性和運(yùn)行距頻特性。</p><p>  前面已經(jīng)計算出此車床橫向最大快速移動時的所需的步進(jìn)電動機(jī)的最高起動頻率為3333.3Hz,切削進(jìn)給時所需步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行頻率為1000H

79、z。</p><p>  可查出110BYG350型步進(jìn)電動機(jī)允許的最大空載起動頻率為3800Hz,運(yùn)行頻率為16000Hz,查得110BYG350型的步進(jìn)電動機(jī)的起動距頻特性和運(yùn)行距頻特性曲線如圖右所示</p><p><b>  數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路</b></p><p>  80c51引腳圖管腳圖及各引腳功能簡介</p>

80、<p>  Vss(20腳): 接地</p><p>  VCC(40腳):  主電源+5V</p><p>  XTAL1(19腳): 接外部晶體的一端。在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時鐘時,對于HMOS單片機(jī),該端引腳必須接地;對于CHMOS單片機(jī),此引腳作為驅(qū)動端。 </p><p>  XTAL2(18腳):  接外部晶體的另一端

81、。在片內(nèi)它是一個振蕩電路反相放大器的輸出端,振蕩電路的頻率是晶體振蕩頻率。若需采用外部時鐘電路,對于HMOS單片機(jī),該引腳輸入外部時鐘脈沖;對于CHMOS單片機(jī),此引腳應(yīng)懸浮。</p><p>  RST(9腳):  單片機(jī)剛接上電源時,其內(nèi)部各寄存器處于隨機(jī)狀態(tài),在該腳輸入24個時鐘周期寬度以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位(RESET) </p><p>  PSEN(29腳):  在訪問片外

82、程序存儲器時,此端輸出負(fù)脈沖作為存儲器讀選通信號。CPU在向片外存儲器取指令期間,PSEN信號在12個時鐘周期中兩次生效。不過,在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時,這兩次有效PSEN信號不出現(xiàn)。PSEN端同樣可驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。我們根據(jù)PSEN、ALE和XTAL2輸出端是否有信號輸出,可以判別80C51是否在工作。 </p><p>  ALE/PROG(30腳): 在訪問片外程序存儲器時,此端輸出負(fù)脈沖作為存儲器讀選

83、通信號。CPU在向片外存儲器取指令期間,PSEN信號在12個時鐘周期中兩次生效。不過,在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時,這兩次有效PSEN信號不出現(xiàn)。PSEN端同樣可驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。我們根據(jù)PSEN、ALE和XTAL2輸出端是否有信號輸出,可以判別80C51是否在工作。 </p><p>  EA/VPP(31腳):  當(dāng)EA端輸入高電平時,CPU從片內(nèi)程序存儲器地址0000H單元開始執(zhí)行程序。當(dāng)?shù)刂烦?KB時,

84、將自動執(zhí)行片外程序存儲器的程序。當(dāng)EA輸入低電平時,CPU僅訪問片外程序存儲器。在對87C51EPROM編程時,此引腳用于施加編程電壓VPP。</p><p><b>  輸入/輸出引腳:</b></p><p> ?。?)P0.0—P0.7 (39腳—32腳)</p><p> ?。?)P1.0—P1.7 (1腳—8腳)</p

85、><p> ?。?)P2.0—P2.7 (26腳—21腳)</p><p>  (4)P3.0—P3.7 (10腳—17腳)</p><p><b>  結(jié)構(gòu)及性能介紹</b></p><p> ?、彪娫?:⑴ VCC -芯片電源,接 +5V;</p><p> ?、?VSS -接地端;<

86、;/p><p> ?、矔r鐘 :XTAL1、 XTAL2 -晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。</p><p> ?、晨刂凭€ :控制線共有 4根,</p><p>  ⑴ ALE/PROG:地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM編程脈沖     ?、?ALE功能:用來鎖存 P0口送出的低 8位地址     ?、?PROG功能:片內(nèi)有 EPROM的芯片,</p>

87、<p>  在 EPROM編程期間,此引腳輸入編程脈沖?!?lt;/p><p>  ⑵ PSEN:外 ROM讀選通信號。</p><p> ?、?RST/VPD:復(fù)位 /備用電源。</p><p> ?、?RST( Reset)功能:復(fù)位信號輸入端。</p><p> ?、?VPD功能:在 Vcc掉電情況下,接備用電源。</p&g

88、t;<p> ?、?EA/Vpp:內(nèi)外 ROM選擇 /片內(nèi) EPROM編程電源。</p><p> ?、?EA功能:內(nèi)外 ROM選擇端。</p><p> ?、?Vpp功能:片內(nèi)有 EPROM的芯片,</p><p>  在 EPROM編程期間,施加編程電源 Vpp。</p><p>  4.I/O線 80C51共有 4個 8

89、位并行 I/O端口: P0、 P1、 P2、 P3口,共 32個引腳。 P3口還具有第二功能,用于特殊信號輸入輸出和控制信號(屬控制總線)。</p><p>  P3.0—— RXD:串行口輸入端;</p><p>  P3.1—— TXD:串行口輸出端;</p><p>  P3.2—— INT0:外部中斷 0請求輸入端;</p><p>

90、  P3.3—— INT1:外部中斷 1請求輸入端;</p><p>  P3.4—— T0:定時 /計數(shù)器 0外部信號輸入端;</p><p>  P3.5—— T1:定時 /計數(shù)器 1外部信號輸入端;</p><p>  P3.6—— WR:外 RAM寫選通信號輸出端;</p><p>  P3.7—— RD:外 RAM讀選通信號輸出端。

91、</p><p>  5. 存儲空間配置和功能</p><p>  80C51的存儲器組織結(jié)構(gòu)可以分為三個不同的存儲空間,分別是:</p><p> ?、?64KB程序存儲器 (ROM),包括片內(nèi) ROM和片外 ROM;</p><p>  ⑵ 64KB外部數(shù)據(jù)存儲器(外 RAM);</p><p> ?、?256B內(nèi)

92、部數(shù)據(jù)存儲器 (內(nèi) RAM)</p><p>  1)程序存儲器( ROM)地址范圍: 0000H~ FFFFH,共 64KB。其中 :低段 4KB: 0000H~ 0FFFH高段 60KB: 1000H~ FFFFH。在片外。讀寫 ROM用 MOVC指令,控制信號是 PSEN和 EA。 2)外部數(shù)據(jù)存儲器(外 RAM)</p><p>  ? 地址范圍: 0000H~ FFF

93、FH共 64KB。</p><p>  ? 讀寫外 RAM用 MOVX指令,</p><p>  控制信號是 P3口中的 RD和 WR。</p><p>  3)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(內(nèi) RAM)</p><p>  從廣義上講, 80C51內(nèi) RAM( 128B)和特殊功能寄存器( 128B)均屬于片內(nèi) RAM空間,讀寫指令均用 MOV指令。但

94、為加以區(qū)別,內(nèi) RAM通常指 00H~ 7FH的低 128B空間。</p><p>  80C51內(nèi) RAM又可分成三個物理空間:工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。</p><p>  工作寄存器區(qū)分為 4個區(qū): 0區(qū)、 1區(qū)、 2區(qū)、 3區(qū)。每區(qū)有 8個寄存器: R0~ R7,寄存器名稱相同。但是,當(dāng)前工作的寄存器區(qū)只能有一個,由 PSW中的 D4、 D3位決定。位尋址區(qū) 從 2

95、0H~ 2FH共 16字節(jié)( Byte,縮寫為英文大寫字母 B)。共 128位,每一位均有一個位地址,可位尋址、位操作。即按位地址對該位進(jìn)行置 1、清 0、求反或判轉(zhuǎn)。內(nèi) RAM中 30H~ 7FH為數(shù)據(jù)緩沖區(qū),用于存放各種數(shù)據(jù)和中間結(jié)果,起到數(shù)據(jù)緩沖的作用。</p><p><b>  定時器/計數(shù)器</b></p><p>  定時/計數(shù)器的核心是一個加1計數(shù)器

96、,加1計數(shù)器脈沖有兩個來源,一個是外部脈沖源,一個是系統(tǒng)的時鐘震蕩器。計數(shù)器對兩個脈沖源之一進(jìn)行輸入計數(shù),每輸入一個脈沖,計數(shù)值加1當(dāng)計數(shù)到計數(shù)器全為1時,再輸入一個脈沖就使計數(shù)值回零,同時從最高位溢出一個脈沖,并使特殊寄存器TCON中的溢出中斷標(biāo)志置1。如定時/計數(shù)器工作于定時狀態(tài),則表示定時的時間到,若工作在計數(shù)狀態(tài),則表示計數(shù)回零。所以加1計數(shù)器的基本功能是對輸入脈沖進(jìn)行計數(shù),起工作在定時還是計數(shù)狀態(tài),取決于外接什么脈沖源。脈沖源

97、為時鐘振蕩器時(等間隔的脈沖序列),脈沖數(shù)乘以脈沖間隔時間就是定時時間。當(dāng)脈沖源為間隔不等的外部脈沖發(fā)生器時,就是外部事件的計數(shù)器。</p><p>  用作“定時器”時,每個機(jī)器周期寄存器加1,故可把它看作是在累計機(jī)器周期。由于一個機(jī)器周期有12個振蕩周期,所以特它的計數(shù)速率是振蕩頻率的1/12。</p><p>  用作“計數(shù)器”時,寄存器在其對應(yīng)的外輸入端T0或T1有一個“1—0”的

98、跳變時加1。因識別一個從“1—0”的跳變要用兩個機(jī)器周期(24個振蕩周期),故其最快的計數(shù)速率是振蕩周期的1/24。</p><p>  有兩個摸擬開關(guān),一個是特殊寄存器TMOD的相應(yīng)位,決定工作的方式,開關(guān)與振蕩器相接為定時,開關(guān)與 端相接則為計數(shù)。后一個模擬開關(guān)是特殊寄存器TMOD 的相應(yīng)位,受控制信號的控制,它實(shí)際上決定TMOD了脈沖源是否加到計數(shù)器輸入端,即決定了加1計數(shù)不清器的開啟與運(yùn)行。</p&

99、gt;<p>  TMOD和TMON是專門用于定時/計數(shù)器的控制寄存器,用戶右用指令對其各位進(jìn)行寫入或更改操作,人而選擇不同的工作狀態(tài)(定時或計數(shù))或啟動時間,并可設(shè)置相應(yīng)的控制條件。也就是說,定時/計數(shù)器是編程的。</p><p>  1.TMOD控制寄存器</p><p>  GATE—門控位,或選通位。為1時,只有或引腳為高電平,且TR0或TR1置1時,相應(yīng)的定時/計數(shù)

100、器才能被選通;若為0時,只要TR0或TR1置1,定時/計數(shù)器就被選通。</p><p>  C/—計數(shù)器方式或定時器方式的選擇位:“0”定時器方式。采用晶體振蕩器脈沖的12分頻作為內(nèi)部計數(shù)器的輸入脈沖?!?”計數(shù)器方式。采用T0或T1外部引腳的輸入脈沖作為計數(shù)脈沖。當(dāng)T0或T1發(fā)生由高到低的負(fù)跳變時計數(shù)器加1。</p><p>  M0和M1—工作模式控制位。M0M1為00時為模式0:Tl

101、x中的低5位和THx的高8位構(gòu)成13位計數(shù)器;為01時為模式1:Tlx和THx構(gòu)成16位計數(shù)器;為10模式2:可自動再裝入的8位計數(shù)器。為11為模式3:把定時器0分、成兩個8位的計數(shù)器,關(guān)閉定時器1。</p><p><b>  TCON控制寄存器</b></p><p>  TF0、TF1—定時器T0、T1溢出標(biāo)志位,當(dāng)定時/計數(shù)器溢出時,TFx=1,申中斷,進(jìn)入中

102、斷服務(wù)程序后被硬件清零。</p><p>  TR0、TR1—定時器T0、T1運(yùn)行控制位,由軟件設(shè)定1或0,控制定時/計數(shù)器開啟或關(guān)閉。</p><p>  IE0、IE1—外部中斷源的標(biāo)志,IEx=1,為外部中斷源向CPU請求中斷,當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時,由硬件將Iex清零。</p><p>  IT0、IT1—外部中斷源觸發(fā)方式控制位。ITx=1,將外部中斷源程控為

103、邊沿觸發(fā)方式;ITx=0,將外部中斷源程控為電平觸發(fā)方式。</p><p>  存儲器擴(kuò)展電路設(shè)計 </p><p><b>  地址鎖存器</b></p><p>  由于單片機(jī)80C51芯片的P0口是分別傳送低8位地址和數(shù)據(jù)線,故80C51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)緩沖輸出的8

104、D觸發(fā)器,其引腳步及與80C51芯片連接見圖2-4</p><p>  G—輸入端,與80C51的ALE連高電平;暢通無阻低電平:關(guān)門鎖存。</p><p>  圖中 —使能端,接地。</p><p>  當(dāng)G=“1”時,74LS373輸出端1Q~8Q與輸入端1D~8D相同;</p><p>  當(dāng)G為下降沿時,將輸入數(shù)據(jù)鎖存。</p

105、><p><b>  數(shù)據(jù)線的連接</b></p><p>  存儲器的8位數(shù)據(jù)線D0~D7與80C51芯片P0口P0.0~P0.7直連,單片機(jī)規(guī)定指令碼和數(shù)據(jù)都是由P0口讀入,數(shù)位對應(yīng)相連即可。</p><p>  80C511芯片接地,CPU執(zhí)行外部程序存儲器的指令;</p><p>  80C51芯片ALE(地址鎖存允

106、許信號)接地址鎖存器74LS373的G引腳。</p><p><b>  譯碼電路設(shè)計</b></p><p>  MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的地址譯碼規(guī)則</p><p> ?。?) 程序存儲器地址和數(shù)據(jù)存儲器地址可以重疊使用,都是從0000H~FFFFH。這是因?yàn)?0C51地址總線寬度為16位,可直接尋址的范圍只有64KB。這樣編址方法也

107、給編程帶來方便,不必顧慮地址重復(fù),靠片選信號和控制信號:、和區(qū)分訪問的對象。</p><p> ?。?) 外圍I/O芯片與擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址</p><p>  外圍I/O芯片不僅占用數(shù)據(jù)存儲器地址單元,而且使用數(shù)據(jù)存儲器的讀/寫控制信號臺與讀/寫指令。</p><p> ?。?) CPU在訪問外部存儲器時地址編碼</p><p>  C

108、PU P2口提高8位地址(A8~A15),P0口經(jīng)外部地址鎖存器提供低8位地址(A0~A7)。</p><p>  I/O接口電路及輔助電路設(shè)計</p><p><b>  80C51單片機(jī)</b></p><p>  80C51單片機(jī)共有四個8位并行I/O口,但可供用戶使用的只有P1口和部分P3口,因此,在大部分應(yīng)用系統(tǒng)中都需要擴(kuò)展I/O口芯

109、片。8155、8279便是常用的外圍接口芯片之一。</p><p>  8155:芯片可編程的RAM/IO擴(kuò)展接口電路(64KB的RAM單元、2個8位口、1個6位口、1個14位定時/計數(shù)器)。</p><p>  8279:可編程的鍵盤、顯示接口。</p><p>  此外,74LS系列的TTL電路式MOS電路也可作MCS-51單片機(jī)的擴(kuò)展I/O口,如74LS373

110、、74LS377等。</p><p>  8155通用可編程接口芯片</p><p>  8155的引腳與其功能</p><p>  8155的結(jié)構(gòu)框圖及引腳排列見圖</p><p>  8155具有40條引腳的雙列直插式芯片,其各引腳的功能見表2-2。</p><p>  其中IO/是8155內(nèi)部RAM和I/O口的選

111、擇線,IO/=0,(低電平)時選擇片內(nèi)RAM,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內(nèi)鎖存器中。</p><p><b>  155工作方式設(shè)定</b></p><p>  8155I/O口工作方式選擇通過對8155內(nèi)部命令寄存器(命令口)廟宇命令控制字實(shí)現(xiàn)。</p><p>  8155I/O口吸四種工

112、作方式或供選擇即ALT1、ALT2、ALT3、ALT4。其中各符號說明如下:</p><p>  AINTR:A口中斷,請求輸入信號,高電平有效;</p><p>  BINTR:B口中斷,請求輸入信號,高電平有效;</p><p>  ABF(BBF):A口(B口)緩沖器滿狀標(biāo)志輸出線(緩沖器有數(shù)據(jù)時BF為高電平);</p><p>  A

113、STB(BSTB):A口(B口)設(shè)備選通信號輸入線,低電平有效。</p><p><b>  狀態(tài)查詢</b></p><p>  8155還有一個狀態(tài)寄存器,用于鎖存I/O口定時器的當(dāng)前狀態(tài),供CPU查詢用。</p><p>  狀態(tài)寄存器和命令寄存器共用一個地址,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,CP

114、U讀該地址時,作為狀態(tài)寄存器,讀出的是當(dāng)前I/O口和定時器的狀態(tài);寫該地址時,則作為命令寄存器對I/O口工作方式的選擇。</p><p><b>  8155定時功能</b></p><p>  8155芯片內(nèi)有一個14位減法計數(shù)器,可對輸入碼脈沖進(jìn)行減法計數(shù),外部有兩個定時器引腳TIMERIN和TIMEROUT。TIMERIN為定時器時鐘輸入,由外部輸入時鐘脈沖。T

115、IMEROUT為定時器輸出,輸出各種信號脈沖波形。</p><p>  80C51和8155的接口</p><p>  不需要任何外加邏輯電路,通常用P2口的高位地址線作為8155芯片的片選信號及IO/引腳夫相連,若P2.0是高電平,則8155用來作I/O接口,若P2.0是低電平,則使用8155內(nèi)部256字節(jié)的RAM.由于8155芯片內(nèi)部有地址鎖存器,所以 80C51的ALE端可以和815

116、5的ALE端直連,利用 80C51的ALE的信號的下降沿鎖存 80C51的P0口送出的低8位地址信息.其中P0.0~P0.7與155的AD0~AD7對應(yīng)相連,相應(yīng)的讀/寫信號、也直接,其中8155的RAM的地址為2000H~20FFH,I/O口的地址為2100H~2015H。</p><p>  若要求8155 A口、B口工作在基本輸出狀態(tài),C口為基本輸入狀態(tài),不要求中斷申請,不啟動定時器,則控制字為:</

117、p><p>  000000011B (03H)</p><p><b>  其初始化程序如下:</b></p><p>  MOV DPTR,#2100H 命令寄存器地址號DPTR</p><p>  MOV A,#03h 控制字00000011BA</p><p> 

118、 MOV @DPTR,A 控制字命令寄存器</p><p><b>  鍵盤顯示接口電路</b></p><p>  LCD的結(jié)構(gòu)和工作原理(Liquid Crystal Display)</p><p>  液晶顯示器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。</p><p>  LCD是通過在上、下玻璃電極之間封入液晶材料,利

119、用晶體分子排列和光學(xué)上的偏振原理產(chǎn)生顯示效果的。同時,上、下電極的電平狀態(tài)將決定LCD的顯示內(nèi)容,根據(jù)需要,將電極做成各種文字、數(shù)字、圖形后,就可以獲得各種狀態(tài)顯示。通常情況下,圖中的上電極又稱為段電極,下電極又稱為背電極。</p><p><b>  LCD的分類及特點(diǎn)</b></p><p>  LCD顯示器有段式和點(diǎn)陣式兩種,點(diǎn)陣式又可分為字符型和圖像型。<

120、;/p><p>  段式LCD顯示器類似于LED數(shù)碼管顯示器。每個顯示器的段電極包括a、b、c、d、e、f和g七個筆畫(筆段)和一個小數(shù)點(diǎn)dp。可以顯示數(shù)字和簡單的字符,每個數(shù)字和字符與其字形碼(段碼)對應(yīng)。</p><p>  點(diǎn)陣式LCD顯示器的段電極與背電極呈正交帶狀分布(如圖2所示),液晶位于正交的帶狀電極間。點(diǎn)陣式LCD的控制一般采用行掃描方式,如圖3所示為顯示字符“A”的情況。通過

121、兩個移位寄存器控制所掃描的點(diǎn)。圖中的移位寄存器1控制掃描的行位置,同一時刻只有一個數(shù)據(jù)位為“1”,相對應(yīng)的行處于被掃描狀態(tài),這時,移位寄存器2可以將相應(yīng)的列數(shù)據(jù)送入點(diǎn)陣中,這樣逐行循環(huán)掃描,可以得到顯示的結(jié)果為字符“A”。</p><p>  LCD液晶顯示器的驅(qū)動</p><p>  在LCD的段電極與背電極間施加電壓(通常為4V或5V),可使該段呈黑色,這樣,可以實(shí)現(xiàn)顯示。但是,所施加

122、的電壓必須周期地改變極性,否則LCD中將發(fā)生化學(xué)變化,并導(dǎo)致液晶的損壞。因此在段電極與背電極間應(yīng)有一個周期改變極性的電壓;</p><p>  使用MCS-51直接控制兩位LCD顯示器,設(shè)計其硬件連線和顯示程序。</p><p>  1) MCS-51直接控制兩位LCD顯示器的線路連接如圖4所示。</p><p>  使用MCS-51的P1口控制顯示十位數(shù)的LCD

123、的段電極和背電極;P2端口控制顯示個位數(shù)的LCD的段電極和背電極。</p><p>  使用一個定時器來劃分驅(qū)動電壓的半周期。LCD的驅(qū)動電壓重復(fù)頻率應(yīng)介于30~100Hz之間,若以12ms作為半周期,則頻率應(yīng)等于42Hz,如果晶振頻率為3.58MHz,則定時器初值應(yīng)等于85536-3580,即0F204H。</p><p>  MCS-51通常處于空閑方式下,定時器產(chǎn)生溢出中斷,使MCS

124、-51退出空閑方式,定時器中斷服務(wù)程序應(yīng)包括以下兩點(diǎn):</p><p><b>  ·重置定時器初值;</b></p><p>  ·使LCD各段的電壓反相。</p><p>  中斷服務(wù)子程序清單如下:</p><p>  ITT: MOV TLl,#04H</p><p>

125、;  MOV THl,#0F2H</p><p>  XRL P1,#0FFH</p><p>  XRL P2,#0FFH</p><p><b>  RET</b></p><p>  此程序中P1口和P2口的內(nèi)容與1進(jìn)行異或,達(dá)到了電壓取反的目的。</p><p>  為了更新顯示的內(nèi)

126、容,將通過查表法獲得字符的段碼。在段碼表中,顯示的段用1表示,不顯示的段用0表示,背電極也為低電平0。要顯示的內(nèi)容以BCD形式存放在片內(nèi)RAM的顯示緩沖單元BCDV中,查表操作根據(jù)BCD值的低半字節(jié)進(jìn)行。另外,在向LCD寫入新段碼期間,應(yīng)關(guān)閉定時器中斷。</p><p>  顯示更新子程序清單如下:</p><p>  DISP: CLR。 ET1 ;關(guān)

127、定時器1中斷</p><p>  MOV DPTR,#TABLE ;段表首地址</p><p>  MOV A,BCDV ;要顯示的數(shù)送A</p><p>  SWAP A ;先顯示十位數(shù)</p><p>  ANL A,#0FH

128、 ;屏蔽個位數(shù)</p><p>  MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>  MOV P1,A ;更新十位數(shù)</p><p>  MOV A,BCDV ;讀要顯示的數(shù)</p><p>  ANL A,#OFH

129、 ;屏蔽十位數(shù)</p><p>  MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>  MOV P2,A ;更新個位數(shù)</p><p>  SETB ET1 ;開定時器1中斷</p><p>  REt

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