數(shù)控立式銑床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述

1、<p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料</p><p>　　題 目：小型數(shù)控立式銑床(五軸)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p&

2、gt;　　系 別： 機(jī) 械 工 程 系 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動 化 </p><p>　　年 級： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

3、 </p><p>　　2012 年 2月 17日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、任務(wù)書</b></p><p><b>　　二、開題報(bào)告</b></p><p&

4、gt;<b>　　三、文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　2012 年 2 月 13 日至 2012 年 5 月 30 日</p><p>　　題 目：小型數(shù)控立式銑床（五軸）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名：

5、 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　系 別： 機(jī) 械 工 程 系 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 自 動 化 </p><p&

6、gt;　　年 級： </p><p>　　指導(dǎo)教師： （簽名）</p><p>　　系主任（或教研室主任）： （簽章）</p><p>　　設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 任 務(wù)</p><p>　?。òㄔ紨?shù)據(jù)、技術(shù)要

7、求、工作要求）</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)更改記錄</p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　函數(shù)信號發(fā)生器是一種常用的信號源，它廣泛地應(yīng)用于電

8、子電路、自動控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。目前，長期使用的信號發(fā)生器絕大部分都是由模擬電路構(gòu)成的，這類儀器作為信號源，在高頻范圍內(nèi)其頻率穩(wěn)定度高，可調(diào)性好。然而，在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，如工業(yè)過程控制、生物醫(yī)學(xué)、地震模擬、機(jī)械振動等領(lǐng)域，通常需要低頻信號源。由模擬電路生成低頻信號性能不能令人滿意，而且用于低頻其RC 很大。大電阻、大電容在制造上有困難，參數(shù)準(zhǔn)確度難以保證，同時(shí)，體積大、漏電損耗顯著。利用單片機(jī)通過程序設(shè)計(jì)方法來產(chǎn)生低頻信號，

9、具有線路相對簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低廉、頻率穩(wěn)定度高、抗干擾能力強(qiáng)、用途廣泛、頻率幅值控制可直接由鍵盤輸入，無需進(jìn)行其他任何調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　文獻(xiàn)[1]：介紹利用單片機(jī)控制，采用頻率鎖相技術(shù)實(shí)現(xiàn)的低頻信號發(fā)生器的軟硬件結(jié)構(gòu)及工作原理。該信號發(fā)生器將各種波形量化后的參數(shù)存儲在波形參數(shù)存儲器中，再通過讀取

10、存儲器內(nèi)數(shù)據(jù)能輸出正弦波、方波、三角波、鋸齒波四種波形，頻率的控制由頻率鎖相環(huán)電路來實(shí)現(xiàn)，這種頻率控制方法雖然能夠準(zhǔn)確控制各信號的頻率，但是電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。幅度控制電路是通過改變D/A轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓來完成的，結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，此方法具有一定的參考價(jià)值。</p><p>　　文獻(xiàn)[2]：介紹了目前信號發(fā)生器的構(gòu)成方法，包括采用DDS(Direct·Digital Synthesis)型的任意波發(fā)生器

11、、采用專用的信號發(fā)生芯片MAX038以及傳統(tǒng)的AWG等。通過分析比較后采用傳統(tǒng)的AWG來實(shí)現(xiàn)多功能信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波等波形，單片機(jī)負(fù)責(zé)控制信號發(fā)生單元的工作狀況，根據(jù)外部鍵盤的輸入改變程序運(yùn)行的狀態(tài)，使信號發(fā)生發(fā)生單元能產(chǎn)生所需的波形。波形數(shù)據(jù)為一系列二進(jìn)制數(shù)，通過D/A轉(zhuǎn)換和放大后輸出。借助高性能單片機(jī)運(yùn)算速度高，系統(tǒng)集成度強(qiáng)的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)的這種信號發(fā)生器，具有硬件簡單，理解及實(shí)現(xiàn)起來較容易，該方案的設(shè)計(jì)思路

12、較為清晰，具有一定的參考價(jià)值，尤其是對信號頻率的控制。它是通過改變時(shí)鐘頻率來控制輸出波形的頻率，其輸出頻率的步進(jìn)量取決于時(shí)鐘信號源。在一個(gè)周期中它輸出頻率的樣本數(shù)是固定的，其相位噪聲較低且不隨輸出頻率改變而變化，當(dāng)一個(gè)周期的樣本數(shù)較多時(shí)，波形失真較小波形輸出較好，這對于合成任意波形很有利。</p><p>　　文獻(xiàn)[3]：利用AT89S52單片機(jī)和D／A0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器，通過硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生鋸齒波

13、、方波、正弦波、三種波形并且頻率可調(diào)的簡易信號發(fā)生器，可為初學(xué)單片機(jī)軟硬件的人員提供一定的參考．</p><p>　　利用AT89S52分別實(shí)時(shí)地對其I/O口P3.0、P3.1、P3.2三個(gè)端口進(jìn)行掃描來改變輸出信號的參數(shù)，對應(yīng)的有如果P3.0有低電平出現(xiàn)來進(jìn)行波形的選擇，并且在選擇正弦波時(shí)是將OOH到OFFH按照正弦波波形的變化趨勢分成255個(gè)間斷的點(diǎn)，形成一個(gè)正弦波取值表，用AT89S52在每一個(gè)時(shí)鐘到來時(shí)取

14、表值通過P1口送至D／A0832轉(zhuǎn)換模擬量實(shí)現(xiàn)輸出。三角波和方波也都建立了相應(yīng)的取值表，實(shí)現(xiàn)方法同正弦波，這種建立取值表的發(fā)法雖然簡化了程序的設(shè)計(jì)，但也使可修改性變差。利用P3.1的低電平的出現(xiàn)時(shí)調(diào)用延時(shí)程序來減小輸出信號波形的頻率，同樣原理利用P3.2可以增大輸出信號波形的頻率，從而實(shí)現(xiàn)了不同波形及其頻率的調(diào)節(jié)。這種通過調(diào)用延時(shí)程序來減小輸出信號波形的頻率具有思路清晰，編程簡單等優(yōu)點(diǎn)，但其頻率無法跨段調(diào)節(jié)，在借鑒的同時(shí)需要進(jìn)一步改進(jìn)。

15、三種信號波形幅度的調(diào)整是通過改變電阻的阻值來實(shí)現(xiàn)。此方法雖然電路簡單，但無法得到幅值的精確值。</p><p>　　文獻(xiàn)[4]：給出了通過串口通信驅(qū)動圖形點(diǎn)陣模塊JM12864C，動態(tài)顯示正弦波、三角波和方波等函數(shù)圖形單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，提供了詳細(xì)軟、硬件設(shè)計(jì)。</p><p>　　LCD 模塊可分為字符點(diǎn)陣式LCD模塊和圖形點(diǎn)陣式LCD模塊。字符點(diǎn)陣式LCD模塊的點(diǎn)陣排列中，字符間有一點(diǎn)

16、的間隔，每行間也有一行的間隔，所以不能顯示圖形。而且它一般只能顯示模塊預(yù)先存儲的幾十到100多個(gè)字符，使用受到一定限制。圖形點(diǎn)陣式LCD模塊的特點(diǎn)是點(diǎn)陣像素連續(xù)排列，行和列在排布中均沒有空隔，因此可以顯示連續(xù)、完盛的圖形，它能根據(jù)需要顯示各種字符、漢字和圖形，有著更加廣泛的用途。JM12864C屬于圖形點(diǎn)陣式LCD模塊，它提供了三種組合結(jié)構(gòu)方式:馭動控制一體式、控制分離式、電腦控制式。其中，馭動控制一體式的控制接口為S232電平，單片機(jī)

17、可采用串口方式與其相聯(lián)，其接口相對簡單。作者根據(jù)JM12864C棋塊的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種以用單片機(jī)控制的顯示圖形與文本的最小系統(tǒng)。對本次畢業(yè)設(shè)計(jì)具有很高的參考價(jià)值。只要設(shè)計(jì)出或通過采徉得到其波形表，本文介紹的顯示方式可以推廣至任意波形的顯示。在時(shí)間軸上顯示多個(gè)波形時(shí)可以通過對波形表采樣得到，在幅度軸上可以對現(xiàn)有波形表的幅度減去其中間橫軸坐標(biāo)值后，再按比例減小波形幅度，最后加上中間橫軸坐標(biāo)值，從而得到變換后的波形幅度坐標(biāo)。因此該方法簡單，操

18、作方便，有較</p><p>　　文獻(xiàn)[5]：針對傳統(tǒng)信號發(fā)生器存在元器件分散性造成波形失真的弊端，提出了基于單片機(jī)的，用程序?qū)崿F(xiàn)方波、鋸齒波、三角波、正弦波等波形的信號發(fā)生器方案．并在Proteus電子設(shè)計(jì)平臺，對方案進(jìn)行了仿真．實(shí)現(xiàn)了波形的自由切換，頻率和幅度在線調(diào)整，從根本上解決了波形失真的問題。</p><p>　　文章以AT89C51為核心，通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了波形自由切換，頻率

19、和幅度在線調(diào)整。基于單片機(jī)的信號發(fā)生器系統(tǒng)在程序控制下，先讀取P3口決定波形信號類別，然后由P0口輸出數(shù)據(jù)，經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換后放大、濾波輸出． 波形頻率在線調(diào)整是通過讀取P2口上的撥碼開關(guān)的編碼，并根據(jù)該編碼產(chǎn)生的數(shù)字量，在PO口輸出一個(gè)數(shù)據(jù)后立即產(chǎn)生一個(gè)對應(yīng)時(shí)長的延時(shí)時(shí)間來實(shí)現(xiàn)，操作簡單、易于編程，值得參考。幅度調(diào)整是通過接在DAC上的滑動變阻器來改變D／A轉(zhuǎn)換的參考電壓來實(shí)現(xiàn)，雖然操作容易，但無法精確調(diào)整信號的幅值，可以進(jìn)一步完善。&l

20、t;/p><p>　　本文中要濾除的頻率分量主要是D／A轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的高頻分量，與所要保留的信號頻率相差很遠(yuǎn)，因此，濾波器在通帶內(nèi)的平坦程度對我們來說比其衰減陡度更為重要。增加濾波電路是改善波形的平滑性，有利于解決波形的失真的一個(gè)很好的方法。</p><p>　　文獻(xiàn)[6]：討論了VJ，SST89E564單片機(jī)為核心的低頻信號發(fā)生器設(shè)計(jì)原理和方法，采用單片機(jī)外部大容量存儲器擴(kuò)展技術(shù)及DAC接口

21、技術(shù)簡化了儀器硬件設(shè)計(jì)，以軟件查表方式讀取波形信號經(jīng)高散化處理之后的數(shù)據(jù)，通過D／A轉(zhuǎn)換還原成所需要的信號波形，討論了波形離散化處理方法及數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)數(shù)與存儲容量的關(guān)系，給出了硬件電路和軟件框圖。</p><p>　　給DAC2芯片預(yù)置一個(gè)波形幅度初值，使其輸出一個(gè)初始電壓作為DACI芯片的參考電壓，通過改變這個(gè)參考電壓，就可以實(shí)現(xiàn)DACl輸出波形的幅度調(diào)節(jié)，波形的頻率調(diào)節(jié)則通過改變輸出數(shù)據(jù)的延時(shí)時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。鍵盤中

22、斷服務(wù)程序根據(jù)不同按鍵的鍵值選擇不同的輸出波形，整個(gè)鍵盤顯示管理由可編程芯片8279完成，單片機(jī)只需要執(zhí)行按鍵中斷服務(wù)程序，減輕單片機(jī)掃描鍵盤的負(fù)擔(dān)，可以騰出更多時(shí)間進(jìn)行波形數(shù)據(jù)處理，使得輸出波形更為平滑。</p><p>　　在對波形信號進(jìn)行離散化處理時(shí)合理選擇每周期的采樣點(diǎn)數(shù)是十分重要的。為了減小失真，可以在DAC之后加上低通濾波器，但在多通道時(shí)，低通濾波器會影響通道之間波形的相移，這一點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)加以注

23、意。信號發(fā)生器輸出波形頻率的上限受數(shù)據(jù)傳送速度、數(shù)據(jù)鎖存器及DAC轉(zhuǎn)換時(shí)間等因素的影響。</p><p>　　信號發(fā)生器工作時(shí)，單片機(jī)根據(jù)鍵盤輸入命令，通過查表獲得預(yù)先存放在數(shù)據(jù)存儲器中與信號波形相關(guān)的數(shù)據(jù)值，送往D／A轉(zhuǎn)換電路，輸出一個(gè)電壓點(diǎn)，當(dāng)查表地址從全“0”(也可以從任意予置數(shù))開始計(jì)算到滿度值后再次回到全“0”時(shí)，表示一個(gè)完整的信號波形被輸出。如此反復(fù)，即可以獲得連續(xù)的信號波形。</p>

24、<p>　　單片機(jī)通過查詢存儲單元內(nèi)的波形信號數(shù)據(jù)，執(zhí)行波形生成程序，將不同數(shù)字量送往DAC進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出所需要的信號波形。D／A轉(zhuǎn)換電路由DACl芯片和DAC2芯片以及兩級運(yùn)算放大器組成，DACI負(fù)責(zé)將單片機(jī)送來的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，輸出信號波形，同時(shí)以DAC2的輸出作為DACI的參考電壓，單片機(jī)根據(jù)需要改變DAC2的輸出電壓就可以實(shí)現(xiàn)信號波形的幅度控制。</p><p>　　文獻(xiàn)[7]：以單片機(jī)為核

25、心設(shè)計(jì)了一個(gè)低頻函數(shù)信號發(fā)生器。信號發(fā)生器采用數(shù)字波形合成技術(shù)，通過硬件電路和軟件程序相結(jié)合，可輸出自定義波形，如正弦波、方波、三角波及其他任意波形。波形的頻率和幅度在一定范圍內(nèi)可任意改變。介紹了波形的生成原理、硬件電路和軟件部分的設(shè)計(jì)原理。</p><p>　　介紹了單片機(jī)控制D／A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生上述信號的硬件電路和軟件編程、DAC0832 D／A轉(zhuǎn)換器的原理和使用方法、AT89C52以及與設(shè)計(jì)電路有關(guān)的各種芯片、

26、關(guān)于產(chǎn)生不同低頻信號的信號源的設(shè)計(jì)方案。該信號發(fā)生器具有體積小、價(jià)格低、性能穩(wěn)定、功能齊全的優(yōu)點(diǎn)。其工作過程為：在一個(gè)單片機(jī)的存儲器中存入波形數(shù)據(jù)，當(dāng)要產(chǎn)生波形輸出時(shí)，所存信息經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換器形成模擬量，波形再通過一個(gè)放大器來調(diào)整驅(qū)動和傳輸能力。</p><p>　　因?yàn)镈／A轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓是由其輸入的基準(zhǔn)電壓來控制的，只要能控制D／A的基準(zhǔn)電壓便可以控制輸出幅度，因此只需在D／A轉(zhuǎn)換器基準(zhǔn)電壓上加上一個(gè)變位

27、器，便可以方便地改變其輸出信號的幅度。設(shè)計(jì)用2片DAC0832來完成輸出信號的工作，第l片D／A用來輸出信號，第2片D／A用來控制第1片D／A的基準(zhǔn)電壓，其中用Pl口作為2片D／A的數(shù)據(jù)總線</p><p>　　為了能夠讓單片機(jī)輸出所需的數(shù)字信號，采用對信號采樣、量化的方法來實(shí)現(xiàn)由單片機(jī)產(chǎn)生所需信號。在設(shè)計(jì)中，對正弦信號進(jìn)行采樣，通過查表來實(shí)現(xiàn)輸出不同的幅度值。采樣點(diǎn)越密，信號失真度也就越小。對于三角波，就是實(shí)現(xiàn)

28、2次循環(huán)，通過由最小值到最大值和由最大值到最小值的循環(huán)來實(shí)現(xiàn)三角波的輸出。方波的輸出時(shí)間間隔由鍵盤輸入，然后由軟件通過定時(shí)、計(jì)數(shù)器來控制。因此，通過控制不同的計(jì)數(shù)初值就可以控制整個(gè)方波信號的頻率。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　隨著電子技術(shù)的飛快發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用不斷的深入，基于單片機(jī)的智能儀器的設(shè)計(jì)技術(shù)不斷成熟。單片機(jī)構(gòu)成的儀器具有高

29、可靠性，高性價(jià)比，單片機(jī)技術(shù)在智能儀表和自動化等諸多領(lǐng)域有了極為廣泛的應(yīng)用，并應(yīng)用到各種家庭電器，單片機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用推動了社會的進(jìn)步。</p><p>　　利用單片機(jī)采用程序設(shè)計(jì)方法來產(chǎn)生波形，線路相對簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，頻率穩(wěn)定度高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且還能對波形進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整，改良波形，易于通過程序控制，只要對電路稍加修改，調(diào)整程序，就能實(shí)現(xiàn)功能的升級。</p><p>&

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