車床z向進給數(shù)控改造畢業(yè)論文

1、<p>　　畢業(yè)論文（設計）任務書</p><p>　　題目 車床Z向進給數(shù)控改造 </p><p><b>　　任務與要求</b></p><p>　　1．完成一臺機床工作臺的數(shù)控改造；要求工作臺能實現(xiàn)點位(或連續(xù))控制；</p><p>　　2．改造部分進給伺服系統(tǒng)一個坐標軸的機械裝配圖一張（A1）；&

2、lt;/p><p>　　3．計算機I/O接口、驅(qū)動電路等電路原理設計圖一張（A1）；</p><p>　　4．設計說明書8000字左右（前言，控制系統(tǒng)總體方案的分析及框圖，機械部分設計計算，機構設計說明，硬件電路設計說明，技術經(jīng)濟分析，結束語，參考文獻，后記，附錄）；</p><p>　　5. 選步進電機為驅(qū)動電機，脈沖當量取0.01mm/step；</p>

3、;<p>　　6. 旋轉——移動的轉換用滾動絲杠；</p><p>　　7. 能用鍵盤輸入命令，控制工作臺；能實時顯示工作臺當前運動位置；有超越邊界報警，并停止運動。</p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　1. 工作臺（或刀架）重G=180N；</p><p>　　2．工作臺

4、行程L=0～300mm；</p><p>　　3．工作臺最大移動速度Vmax=3m/min；</p><p>　　工作臺工作進給速度Vmax=1m/min；</p><p>　　4．切削分力：FX=420 N，F(xiàn)Y= 1100N，F(xiàn)Z=1660 N；</p><p>　　5．工作臺尺寸：300×550mm2；</p>

5、<p>　　6．各傳動部件的設計壽命15000～48000h。</p><p>　　開始日期 2012-04-09 完成日期 2012-06-03 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　概述········&

6、#183;····································

7、;··································1</p>&l

8、t;p>　　總體設計方案的擬訂·································

9、3;················5</p><p>　　總體方案確定···············&#

10、183;····································

11、············5</p><p>　　經(jīng)濟型數(shù)控車床總體方案框圖··················

12、83;·······························6</p><p>　　車床進給伺服系

13、統(tǒng)機械部分設計計算······························7</p><p>　　選擇脈沖當量&

14、#183;····································

15、;··························7</p><p>　　計算切削力·····

16、3;····································&#

17、183;······················7</p><p>　　滾珠絲杠螺母副的計算和選型········

18、;····································

19、83;····7</p><p>　　2.3.1 計算進給牽引力Fm·························

20、83;································7</p><p>　　2

21、.3.2 計算最大動負載C··································&#

22、183;························7</p><p>　　2.3.3 滾珠絲杠螺母副的選型·····&

23、#183;····································

24、;·············8</p><p>　　2.3.4 傳動效率計算·················&#

25、183;····································

26、·········8</p><p>　　2.3.5 剛度驗算······················

27、;····································

28、83;········8</p><p>　　2.3.6 穩(wěn)定性校核······················&

29、#183;····································

30、;······9</p><p>　　2.3.7 滾珠絲杠副幾何參數(shù)························

31、;·································9</p><p>

32、;　　2.4 齒輪傳動比計算··································&

33、#183;···························10</p><p>　　2.5 步進電機的計算和選型··&

34、#183;····································

35、;·················10</p><p>　　2.5.1 初選步進電機·············&

36、#183;····································

37、;············10</p><p>　　2.5.2 校核轉動慣量轉矩··················

38、;····································

39、83;···12</p><p>　　第三章 微機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計··························&

40、#183;·············15</p><p>　　3.1 單片機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計內(nèi)容···············&#

41、183;······························15</p><p>　　3.2 MCS—51

42、系列單片機簡介···································

43、83;·················16</p><p>　　3.2.1 8031單片機的基本特性············

44、;····································

45、83;·····16</p><p>　　3.2.2 8031芯片引腳及構成························

46、································16</p><p>　　3.3

47、 存儲器擴展電路設計···································

48、;·······················17</p><p>　　3.3.1 程序存儲器的擴展·······

49、;····································

50、83;···············17</p><p>　　3.3.2 數(shù)據(jù)存儲器的擴展··············

51、83;····································&

52、#183;······21</p><p>　　3.4 I/O接口電路及輔助電路設計······················

53、83;····························22</p><p>　　3.4.1 鍵盤顯示接口電路·

54、83;····································&

55、#183;····················22</p><p>　　3.4.2 步進電機接口及驅(qū)動電路········

56、3;····································&#

57、183;·······24</p><p>　　3.4.3 其他輔助電路······················

58、3;····································&#

59、183;···26</p><p>　　參考文獻····························&

60、#183;····································

61、;·····31</p><p>　　致謝···························

62、····································

63、3;··············32</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　隨著社會生產(chǎn)和科學技術的迅速發(fā)展，機械產(chǎn)品日趨精密復雜，且需頻繁改型，普通機床已不能適應這些要求，數(shù)控機床應運而生,這種新型機床具

64、有適應性強，加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，它綜合應用了電子計算機、自動控制、伺服驅(qū)動、精密測量和新型機械結構等多方面的技術成果，是今后機床控制的發(fā)展方向。</p><p><b>　　一、數(shù)控機床的產(chǎn)生</b></p><p>　　數(shù)控機床最早是從美國開始研制的，1948年，美國帕森斯公司在研制加工直升機槳葉輪廓用檢查樣板的加工機床任務時，提出了研制數(shù)控

65、機床的初始設想。1949年，帕森斯公司與麻省理工學院伺服機構實驗室合作，開始從事數(shù)控機床的研制工作，并于1952年試制成功世界上第一臺數(shù)控機床實驗性樣機，這是一臺采用脈沖乘法器原理的直線插補三坐標連續(xù)控制銑床。經(jīng)過三年改進和自動編程研究，于1955年進入實用階段。一直到20世紀50年度末，由于結構和技術原因，品種多為連續(xù)控制系統(tǒng)，到了60年代，由于晶體管的應用，數(shù)控系統(tǒng)提高了可靠性且價格開始下降，一些民用工業(yè)開始發(fā)展數(shù)控機床，其中多數(shù)是

66、鉆床、沖床等點位控制的機床，數(shù)控技術不僅在機床上得到實際應用，而且逐步推廣到焊接機、火焰切割機等，使數(shù)控技術不斷的擴展應用范圍。</p><p>　　二、數(shù)控技術的應用與發(fā)展</p><p>　　數(shù)控技術是一門集計算機技術、自動化控制技術、測量技術、現(xiàn)代機械制造技術、微電子技術、信息處理技術等多學科交叉的綜合技術，是近年來應用領域中發(fā)展十分迅速的一項綜合性的高新技術。它是為適應高精度、高速

67、度、復雜零件的加工而出現(xiàn)的，是實現(xiàn)自動化、數(shù)字化、柔性化、信息化、集成化、網(wǎng)絡化的基礎，是現(xiàn)代機床裝備的靈魂和核心，有著廣泛的應用領域和廣闊的應用前景。一般數(shù)控系統(tǒng)由輸入/輸出（I/O）裝置、數(shù)字控制系統(tǒng)、驅(qū)動控制裝置、電器邏輯控制執(zhí)行裝置等4個部分組成。數(shù)控機床就是采用了數(shù)控系統(tǒng)的機床，是高效率、高精度、高柔性和高度自動化的現(xiàn)代機械加工設備，是高度機電一體化的產(chǎn)品.但是隨著信息化程度的逐步提高，對實現(xiàn)綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化的綜合自動化系統(tǒng)的

68、需求不斷增長及通信技術與計算機及其網(wǎng)絡技術的融合發(fā)展，為了產(chǎn)品在市場上增強競爭力，提高綜合效益，現(xiàn)在人們考慮更多的是把傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)技術放在企業(yè)信息化大背景下，思考如何用信息化技術去促進工業(yè)自動化快速向高端發(fā)展。在全球市場環(huán)境影響和推動下，改進產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和降低產(chǎn)品成本的需求不斷增長，生產(chǎn)的實時優(yōu)化受到過程工業(yè)的普遍重視并廣泛加以采用。為了適應變化的經(jīng)</p><p>　　數(shù)控技術從發(fā)明到現(xiàn)在，已有近5

69、0年的歷史。按照電子器件的發(fā)展可分為五個發(fā)展階段：電子管數(shù)控，晶體管數(shù)控，中小規(guī)模NC數(shù)控，小型計算機數(shù)控，微處理器數(shù)控；從體系結構的發(fā)展，可分為以硬件及連線組成的硬數(shù)控系統(tǒng)、計算機硬件及軟件組成的CNC數(shù)控系統(tǒng)，后者也稱為軟數(shù)控系統(tǒng)：從伺服及控制的方式可分為步進電機驅(qū)動的開環(huán)系統(tǒng)和伺服電機驅(qū)動的閉環(huán)系統(tǒng)。 數(shù)控系統(tǒng)裝備的機床大大提高了加工精度、速度和效率。人類發(fā)明了機器，延長和擴展人的手腳功能：當出現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)以后，制造廠家逐

70、漸使數(shù)控系統(tǒng)部分代替機床設計師和操作者的大腦，具有一定的智能，能把特殊的加工工藝、管理經(jīng)驗和操作技能放進數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　數(shù)控技術在機械工業(yè)中的發(fā)展</p><p>　　眾所周知，機械工業(yè)是是國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，是推動國家技術進步的主要力量，隨著科學技術的發(fā)展，機械產(chǎn)品的結構越來越合理，其性能和效率日趨提高，因此，對加工機械產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)設備-機床也提出了高性能、高精度

71、與高自動化的要求。機械工業(yè)中，單件與小批量產(chǎn)品占到70～80%，這類產(chǎn)品一般都采用人工操作，難于提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，特別是一些輪廓復雜的零件。數(shù)控技術的出現(xiàn)與發(fā)展，就是為了解決單件、小批量、特別復雜型面零件加工的自動化并保證質(zhì)量要求。</p><p>　　自1952年出現(xiàn)第一臺數(shù)控機床以來，隨著計算機自動控制伺服驅(qū)動與自動檢測等技術的迅速發(fā)展，表征數(shù)控機床的水平和決定數(shù)控機床功能與特性的數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了以下

72、幾個階段：</p><p>　　第一階段：數(shù)控（NC）階段（1952～1970年）。隨著元器件的發(fā)展，這個階段經(jīng)歷了三代，即1952年的第一代-電子管時代；1959年的第二代-晶體管時代；1965年的第三代-小規(guī)模集成電路時代。</p><p>　　第二階段：計算機數(shù)控（CNC）階段（1970～現(xiàn)在）。到1970年，通用小型計算機作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算機數(shù)控（CNC）階段，

73、1971年美國INTEL公司將運算器和控制器集成在一塊芯片上，稱為微處理器，又稱為中央處理單元（即CPU）。到1974年，CPU被應用于數(shù)控系統(tǒng)，到了1990年，PC的性能已發(fā)展到較高的水平，進入基于PC階段?？傊嬎銠C數(shù)控（CNC）的發(fā)展也經(jīng)歷了三代，即1970年的第四代-小型計算機；1974年的第五代-微處理器；1990年的第六代-基于PC（國外稱為PC-BASED）。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第五代以后，才從根本上解決了可靠性低、價格極為昂

74、貴、應用很不方便（主要是編程困難）等極為關鍵的問題。</p><p><b>　　數(shù)控改造的必要性</b></p><p>　?。ㄒ唬奈⒂^上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。</p><p>　　1、可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。</p><

75、p>　　由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。</p><p>　　2、可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。</p><p>　　由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另

76、一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了"柔性自動化"。</p><p>　　3、加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要"修配"。</p><p>　　4、可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機床間的頻繁搬運。</p><p>　　5、擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實

77、現(xiàn)長時間無人看管加工。</p><p>　　6、由以上五條派生的好處。</p><p>　　如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應等等。</p><p>　　以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性

78、制造系統(tǒng)）以及CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎。數(shù)控技術已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。</p><p>　?。ǘ暮暧^上看，數(shù)控機床已成為我國市場需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國數(shù)控機機床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是，國產(chǎn)數(shù)控機床與先進國家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設的需要。

79、60; 我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質(zhì)差，性能落后，單臺機床的平均產(chǎn)值只有先進工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。  舊機床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)預定的加工工藝目標。  隨著數(shù)控機床越來越多的普及應用，數(shù)控機床的技術經(jīng)濟效益為大家所理解。在國內(nèi)工廠的技術改造中，機床的微機數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數(shù)控機床

80、一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術改造普通機床，并取得了良好的經(jīng)濟效益。我國經(jīng)濟資源有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數(shù)控機床，而我國的舊機床很多，用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的國情。  1984年，我國開</p><p><b>　　數(shù)控改造的優(yōu)點</b></p>

81、;<p>　　普通車床數(shù)控化改造一般是指對現(xiàn)有普通車床的某些部位做一定的改造，配上經(jīng)濟數(shù)控裝置或標準型數(shù)控系統(tǒng)，從而是原機床具有數(shù)控加工能力。其改造有如下的優(yōu)點：</p><p>　　1、資本效率出發(fā)，改造閑置的普通機床,能發(fā)揮舊機床的原有能和改造后的新增功能,提高機床的使用價值。</p><p>　　2、適應多品種，小批量零件生產(chǎn)。</p><p>

82、　　3、數(shù)控改造費用低,減少了投資額,經(jīng)濟性好.數(shù)控車床改造費用僅為新購一臺數(shù)控車床費用的15%～20%,同購置新機床相比，一般可以節(jié)省75%～80%的費用,如果再結合機床大修理，幾乎就是一臺新的數(shù)控車床,甚至會更好，因為普通車床不會再變形。</p><p>　　4、機械性能穩(wěn)定可靠，結構受限。所利用的普通機床基礎件是重而堅固的鑄造構件，而不是焊接構件，改造后的機床性能高、質(zhì)量好，可以做為新設備繼續(xù)使用多年。數(shù)控

83、化改造后使原有的機械結構更為簡單，原有得手扶進給機構全部消失。這樣一方面，可以提高精度,減少傳動鏈對精度的影響；另一方面，可以減少機械故障率，提高運行的可靠性.但是受到原來機械結構的限制，不宜做突破性的改造。</p><p>　　5、操作者熟悉了解機床、便于操作維修,降低了操作者的技術要求，更易于提高管理水平.購買新機床時，不了解新機床是否滿足起加工要求。改造則不然,可以精確計算出機床的加工能力；另外，由于多年使

84、用,操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短、見效快。改造的積儲一旦安裝好，就可以全負荷運轉。操作者只需要對工件進行裝夾和操作開關，而零件的加工全部則由數(shù)控系統(tǒng)控制完成，即使比較復雜的工件也能迅速完成，省去了對技術要求的煩惱。</p><p>　　6、可充分利用現(xiàn)有的條件，可以充分利用現(xiàn)有基地,不許要重新構筑地基。</p><p>　　7、可以采用最新的控制技術，可根據(jù)技

85、術革新的發(fā)展速度,及時提提高生產(chǎn)設備自動化水平和效率，提高機床質(zhì)量和檔次,將舊機床改造成當今水平的機床。自動化程度高、專業(yè)性強、加工精度高、生產(chǎn)效率高。</p><p>　　8、增強了功能，如圓弧加、錐度加工，這是傳統(tǒng)加工方法難以完成的。</p><p>　　9、交貨期短，可滿足生產(chǎn)急需。</p><p><b>　　總體設計方案的擬定</b>

86、</p><p>　　1.1 總體方案的確定</p><p>　　一、 系統(tǒng)的運動方式與伺服系統(tǒng)的選擇</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)按運動方式可分為點位控制系統(tǒng)、點位/直線系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。如果工件相對于刀具移動過程中不進行切削，可選用點位控制方式。如果要求工作臺或刀具沿各坐標軸的運動有確定函數(shù)關系，即連續(xù)控制系統(tǒng)，應具備控制刀具以給點速率沿加工路徑運動的功能

87、。具備這種控制能力的數(shù)控機床可以加工各種外形輪廓復雜的零件。</p><p>　　伺服系統(tǒng)可以分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　開環(huán)控制系統(tǒng)中，沒有反饋電路，不帶檢測裝置，指令信號是單方向傳送的，指令發(fā)出后不在反饋回來，故稱開環(huán)控制。開環(huán)伺服系統(tǒng)主要有步進電機驅(qū)動。開環(huán)伺服系統(tǒng)結構簡單、成本低廉、容易掌握、調(diào)試和維修都比較簡單。目前國內(nèi)大力發(fā)展的經(jīng)濟型數(shù)

88、控機床普遍采用開環(huán)伺服系統(tǒng)。</p><p>　　閉環(huán)控制系統(tǒng)具有裝在機床移動部件上的檢測反饋元件，用來檢測實際位移量，能補償系統(tǒng)的誤差，因而伺服控制精度高。閉環(huán)系統(tǒng)多采用直流伺服電機或交流電機驅(qū)動。閉環(huán)系統(tǒng)造價高、結構和調(diào)試較復雜，多用于精度要求高的場合。</p><p>　　半閉環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)不同，不直接檢測工作臺的位移量，而是用檢測元件測出驅(qū)動軸的轉角，再間接推算出工作臺實

89、際的位移量，也有反饋回路，其性能介于開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)之間</p><p>　　由于改造的經(jīng)濟型數(shù)控車床應具有定位、直線插補、順圓和逆圓插補、暫停、循環(huán)加工、公英制螺紋加工等功能，故應選擇連續(xù)控制系統(tǒng)?？紤]到屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床加工精度要求不高，為了簡化結構、降低成本，采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　機械傳動方式</b></p>&

90、lt;p>　　為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性，在設計機械傳動裝置時，通常提出低摩擦、低慣量、高剛度、無間隙、高諧振以及有適宜阻尼比的要求。故在設計中應考慮以下幾點：</p><p>　　（1）盡量采用低摩擦的傳動和導向元件。如采用滾珠絲杠螺母傳動副、滾動導軌、貼塑導軌等。</p><p>　　（2）盡量消除傳動間隙。例如采用消隙齒輪等。</p><p>

91、　?。?）提高系統(tǒng)剛度?？s短傳動鏈可以提高系統(tǒng)的傳動剛度，減小傳動鏈誤差，可采用預緊的方法提高系統(tǒng)剛度。例如采用預加負載的滾珠絲杠副等。</p><p>　　為實現(xiàn)機床所要求的分辨率，采用步進電機經(jīng)齒輪減速在傳動絲杠。為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。同時，為提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加負荷的結構。齒輪傳動也要采用消除齒側間隙的結構。</p><p>

92、<b>　　計算機系統(tǒng)</b></p><p>　　微機數(shù)控系統(tǒng)由CPU、存儲器擴展電路、I/O接口電路、伺服電機驅(qū)動電路、檢測電路等幾部分組成，微機是數(shù)控系統(tǒng)的核心，其他裝置均是在微機的指揮下進行工作的。</p><p>　　根據(jù)機床要求，采用8位微機，由于MCS—51系列單片機具有集成度高，可靠性好、功能強、速度快、抗干擾能力強、性能價格比高等特點，決定采用MCS

93、—51系列的8031單片機擴展系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光隔離電路、步進電機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現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機床狀態(tài)等信息。</p><p>　　1.2 經(jīng)濟型數(shù)控車床總體方案框圖</p><p>　　第二章 車床進給伺服系統(tǒng)機械部分設計計算</p><p>　　2.1 選擇

94、脈沖當量</p><p>　　一個進給脈沖使機床運動部件產(chǎn)生的位移量稱為脈沖當量，也稱為機床的最小設定單位。脈沖當量是衡量數(shù)控機床加工精度的一個基本技術參數(shù)。</p><p>　　本設計書的脈沖當量已有任務書給定：0.01mm</p><p>　　2.2 計算卻削力</p><p>　　本設計書的卻削力已有任務書給定：FX=420N，F(xiàn)Y=

95、 1100N，F(xiàn)Z=1660N</p><p>　　2.3 滾珠絲杠螺母副的計算和選型</p><p>　　2.3.1 計算進給牽引力Fm</p><p>　　縱向進給為綜合型導軌</p><p>　　式中 —考慮顛復力矩影響的實驗系數(shù)，此次取K=1.16；</p><p>　　—滑動導軌摩擦系數(shù)，隨導軌形

96、式而不同為0.15～0.18，此處=0.16；</p><p>　　—工作臺及刀架重量，此處任務書給定為(180N)。</p><p>　　2.3.2 計算最大動負載C</p><p>　　式中 —滾珠絲杠導程，初選6mm；</p><p>　　—最大切削力下的進給速度，可取最高進給速度的1/2～1/3，此處由任務書給定為1m/min；

97、</p><p>　　—使用壽命，任務書給定為15000～48000h，此處取15000h；</p><p>　　—運轉系數(shù)，按一般運轉取1.2～1.5，此處取1.2；</p><p>　　—壽命以106轉為1單位。</p><p>　　2.3.3 滾珠絲杠螺母副的選型</p><p>　　查閱《綜合作業(yè)指導書》附表

98、Ａ-3，可采用W1L2005外循環(huán)螺紋調(diào)整預緊的雙螺母滾珠絲桿副，1列2.5圈，其額定動負載為8800N,精度等級按表3-17選為３級。</p><p>　　2.3.4 傳動效率計算</p><p>　　式中：—螺旋升角，W1L2005 </p><p>　　—摩擦角取 滾動摩擦系數(shù)0.003-0.004</p><p>　　2.3.5

99、 剛度驗算</p><p>　　縱向進給滾珠絲杠支承方式草圖如圖一所示，最大牽引力為777.4N，間距L=350mm,絲杠螺母及軸承均進行預緊，預緊力為最大軸向負荷的1/3。</p><p>　?、沤z杠的拉伸或壓縮變形量δ1</p><p>　　查閱《綜合作業(yè)指導書》圖3-4,根據(jù)Fm=777.4N，DO=20mm，查出δL/L=0.8×10-5，可算出

100、：</p><p>　　由于兩端均采用向心推力球軸承，且絲杠又進行了預拉伸，故其拉壓剛度可以提高，其實際變形量為：</p><p>　?、坡菁y滾道間接觸變形δ2</p><p>　　查閱《綜合作業(yè)指導書》圖3-5，</p><p><b>　　因進行了預緊，</b></p><p>　?、侵С譂L珠

101、絲杠軸承的軸向接觸變形</p><p>　　查閱《機床設計手冊.２》表5.9-137,，采用8102推力球軸承，d=15mm,滾動體直徑=4.763mm,數(shù)量Z=15</p><p><b>　　因施加預緊力，故</b></p><p><b>　　根據(jù)以上計算：</b></p><p>　　2.3

102、.6 穩(wěn)定性校核</p><p>　　滾珠絲杠兩端采用推力軸承，不會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象不需作穩(wěn)定性校核。</p><p>　　2.3.7 滾珠絲杠副幾何參數(shù)</p><p><b>　　其幾何參數(shù)見表1</b></p><p><b>　　（表1）</b></p><p>　　

103、2.4 齒輪傳動比計算</p><p>　　縱向進給齒輪箱傳動比計算</p><p>　　已確定縱向進給脈沖當量，滾珠絲杠導程，初選步進電機步距角0.75°。可計算出傳動比</p><p><b>　　選定齒輪齒數(shù)為：</b></p><p>　　因進給運動齒輪受力不大，模數(shù)m取2，有關參數(shù)參照表2</

104、p><p>　　表2 傳動齒輪幾何參數(shù)</p><p>　　2.5 步進電機的計算和選型</p><p>　　2.5.1 初選步進電機</p><p>　　⑴計算步進電機負載轉矩</p><p>　　式中 ——脈沖當量(mm/step)；</p><p>　　——進給牽引力(N)；</p

105、><p>　　——步距角，初選雙拍制為；</p><p>　　——電機—絲桿傳動效率，為齒輪、軸承、絲桿效率之積，分別為0.98、0.99</p><p>　　0.99、0.965。</p><p>　?、乒浪悴竭M電機起動轉矩</p><p>　　根據(jù)負載轉矩除以一定的安全系數(shù)來估算步進電機起動轉矩(N.cm)</p

106、><p>　　一般縱向進給伺服系統(tǒng)的安全系數(shù)取0.3～0.4</p><p><b>　?、怯嬎阕畲箪o轉矩</b></p><p>　　查《綜合作業(yè)指導書》表3-22如取五相10拍，則</p><p>　?、扔嬎悴竭M電機運行頻率和最高啟動頻率</p><p>　　式中 —最大切削進給速度（m/m

107、in），任務書給定為1m/min；</p><p>　　—最大快移速度（m/min），任務書給定為3m/min；</p><p>　　—脈沖當量，為0.01mm/step。</p><p><b>　?、沙踹x步進電機型號</b></p><p>　　根據(jù)估算出的最大靜轉矩在《綜合作業(yè)指導書》表3-23中查出130BF00

108、1，最大靜轉矩為可以滿足要求。但從表中看出，130BF001步進電機最高空載起動頻率為3000,不能滿足的要求，此項指標可贊不考慮，可以采用軟件升降速程序來解決。</p><p>　　2.5.2 校核步進電機轉矩</p><p><b>　　⑴等效轉動慣量計算</b></p><p>　　計算簡圖見圖一。根據(jù)《綜合作業(yè)指導書》表3-24，傳動

109、系統(tǒng)折算到電機軸上的總的轉動慣量可由下式計算:</p><p>　　式中 —步進電機轉子轉動慣量（）</p><p>　　.—齒輪Z1、Z2的轉動慣量（）</p><p>　　—滾珠絲桿轉動慣量（）</p><p>　　參考同類機床，初選反應式步進電機130BF,其轉子轉動慣量</p><p>　　J1＝0.7

110、8×10-3×54×2=0.97kg·cm2</p><p>　　J2＝0.78×10-3×5.24×2=1.14kg·cm2</p><p><b>　　絲桿傳動慣量：</b></p><p>　　J3=0.78×10-3×24×35

111、=0.44kg·cm2</p><p><b>　　G=180N</b></p><p><b>　　代人上式：</b></p><p>　　考慮步進電機與傳動系統(tǒng)慣量匹配問題。</p><p>　　基本滿足慣量匹配的要求。</p><p><b>　?、?/p>

112、電機轉矩計算</b></p><p>　　機床在不同的工況下，其所需轉矩不同，下面分別按各階段計算：</p><p>　　1）快速空載起動轉矩</p><p>　　在快速空載起動階段，加速轉矩占的比例較大，具體計算公式如下：</p><p>　　將前面數(shù)據(jù)代人，式中各符合意義同前。</p><p><

113、b>　　r/min</b></p><p><b>　　起動加速時間</b></p><p>　　折算到電機軸上的摩擦轉矩</p><p><b>　　附加摩擦轉矩:M</b></p><p><b>　　上述三項合計：</b></p><

114、p>　　2）快速移動時所需轉矩</p><p>　　3）最大切削負載時所需轉矩</p><p>　　從上面計算可以看出，三種工況下，以快速空載起動所需轉矩最大，即以此項為校核步進電機轉矩的依據(jù)。</p><p>　　從《綜合作業(yè)指導書》表3-23中查出，當步進電機為五相十拍時0.951，則最大靜轉矩為：</p><p>　　從表3-23

115、查出130BF001型步進電機最大轉矩為931N.cm,大于所需最大靜轉矩，可以滿足此要求。</p><p>　　從表3-23中查出130BF001型步進電機運行的最高空載起動頻率為3000HZ運行頻率為16000HZ，在從圖3-15、圖3-16查出130BF001步進電機起動矩頻特性和運行矩頻特性曲線如（圖二）所示?？闯?，當步進電機起動時，時，M=100N.cm,</p><p>　　遠

116、遠不能滿足此機床所要求的空載起動力矩（156.84N.cm）直接使用則會產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采取升降速控制（用軟件實現(xiàn)），將起動頻率降到1000Hz時，起動轉矩可增高到588.4N.cm，然后在電路上再采用高低壓驅(qū)動電路，可將電機輸出轉矩擴大一倍左右。</p><p>　　當快速運動和切削進給時，130BF001型步進電機運行矩頻特性（圖二）完全可以滿足要求。</p><p><b

117、>　?。▓D二）</b></p><p>　　第三章 微機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計</p><p>　　3.1單片機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計內(nèi)容</p><p>　　當前，在經(jīng)濟型數(shù)控機床控制系統(tǒng)中廣泛采用美國Intel公司的MCS—51系列單片機。單片微機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計包括以下幾個部分：繪制系統(tǒng)電氣控制的結構框圖，選擇中央處理單元CPU的類型，存儲

118、器擴展電路設計和I/O口即輸入/輸出接口電路設計。</p><p>　　一、繪制系統(tǒng)電氣控制的結構框圖</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成的。硬件是組成系統(tǒng)的基礎，有了硬件，軟件才能有效地運行。硬件電路的可靠性直接影響到數(shù)控系統(tǒng)的性能指標。</p><p>　　機床硬件電路由以下五部分組成：</p><p>　　⑴ 主控制器

119、，即中央處理單元CPU。</p><p>　?、?總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。</p><p>　?、?存儲器，包括數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器。</p><p>　?、?接口，即I/O輸入/輸出接口電路。</p><p>　?、?外圍設備，如鍵盤、顯示器及光電輸入機等。</p><p>　　機床數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖

120、（開環(huán)系統(tǒng)）見（圖三）：</p><p><b>　?。▓D三）</b></p><p>　　二、選擇中央處理單元（CPU）的類型</p><p>　　在微機應用系統(tǒng)中，CPU的選擇應考慮以下因素：</p><p>　?、?時鐘頻率和字長，這個指標將控制數(shù)據(jù)處理的速度。</p><p>　?、?可擴

121、展存儲器（包括ROM和RAM）的容量。</p><p>　?、?指令系統(tǒng)功能，影響編程靈活性。</p><p>　?、?I/O口擴展的能力，即對外設控制的能力。</p><p>　　⑸ 開發(fā)手段，包括支持開發(fā)的軟件和硬件電路。</p><p>　　此外還要考慮到系統(tǒng)的應用場合、控制對象對個參數(shù)的要求和經(jīng)濟價格比等經(jīng)濟性指標。</p>

122、;<p>　　目前在經(jīng)濟性數(shù)控機床中，推薦采用MCS—51系列單片機作為主控制器。</p><p>　　三、存儲器擴展電路設計</p><p>　　存儲器擴展電路設計應該包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的擴展。</p><p>　　在選擇程序存儲器芯片時，要考慮CPU與EPROM時序的匹配，還應考慮最大讀出速度、工作溫度及存儲器的容量等問題。</p&g

123、t;<p>　　在存儲器擴展電路的設計中還應包括地址鎖存器和譯碼電路的設計。</p><p>　　四、I/O口即輸入/輸出接口電路設計</p><p>　　應包括接口芯片的選用，步進電機控制電路、鍵盤顯示電路以及其他輔助電路的設計（例如復位電路、越界報警電路、掉電保護電路等）。</p><p>　　此外，不同的數(shù)控系統(tǒng)還要求配備不同的外設。</p

124、><p>　　3.2 MCS—51系列單片機簡介</p><p>　　MCS—51系列單片機是美國Intel公司在MCS—48系列單片機基礎上推出的產(chǎn)品，于1980年問世，它的集成度很高，是集片內(nèi)存儲器、片內(nèi)輸入、輸出部件和CPU于一體的優(yōu)良的單片機系統(tǒng)，在我國已廣泛地被應用于經(jīng)濟型數(shù)控機床。</p><p>　　MCS—51系列單片機主要有三種型號的產(chǎn)品：8031、

125、8051和8751。三種型號的引腳完全相同，僅在內(nèi)部結構上有少數(shù)差異。8751具有片內(nèi)EPROM，但價格是8051的10~15倍，所以適合于開發(fā)樣機，小批量生產(chǎn)和需要在現(xiàn)場進一步完善的場合。8051的EPROM是Intel公司制作芯片時為用戶制備的，因此在國內(nèi)很難采用8051型芯片。而8031片內(nèi)無ROM，適合用于需擴展ROM，可在現(xiàn)場修改和更新程序存儲器的應用場合，其價格低，使用靈活，非常適合在我國使用。因此本文的數(shù)控改造將采用MCS

126、—51系列8031芯片做為主控制器。</p><p>　　3.2.1 8031單片機的基本特性</p><p>　?、?具有功能很強的8位中央處理單元（CPU）；</p><p>　?、?片內(nèi)有時鐘發(fā)生電路（6MHZ或12MHZ）、每執(zhí)行一條指令時間為2μs或1μs；</p><p>　?、?片內(nèi)具有128字節(jié)RAM；</p>

127、<p>　　⑷ 具有21個特殊寄存器；</p><p>　?、?可擴展64K字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲器和64K字節(jié)的外部程序存儲器；</p><p>　?、?具有4個I/O口，32根I/O線；</p><p>　　⑺ 具有2個16位定時器、計數(shù)器；</p><p>　?、?具有5個中斷源，配備2個中斷優(yōu)先級；</p>&l

128、t;p>　　⑼ 具有一個全雙攻竄行接口；</p><p>　?、?具有位尋址能力，適用邏輯運算。</p><p>　　從上述特性可知，一塊8031的功能幾乎相當于一塊Z80CPU、一塊RAM，一塊Z80CTC、兩塊Z80PIO</p><p>　　和一塊Z80SIO所組成的微機系統(tǒng)?？梢钥闯鲞@種芯片集成度高、功能強，只需增加少量外圍器件就可以構成一個完整的微機

129、系統(tǒng)。</p><p>　　3.2.2 8031芯片引腳及構成</p><p>　　MCS-51系列單片機是美國Intel公司開發(fā)的8位單片機，又可以分為多個子系列。MCS-51系列8031芯片共有40條引腳，其引腳如（圖四）所示，</p><p>　　包括32條I/O接口引腳、4條控制引腳、2條電源引腳、2條時鐘引腳。</p><p>&

130、lt;b>　　引腳說明： </b></p><p>　　P0.0～P0.7：</p><p>　　P0口8位口線，第一功能作為通用I/O接口，第二功能作為存儲器擴展時的地址/數(shù)據(jù)復用口。</p><p>　　P1.0～P1.7：</p><p>　　P1口8位口線，通用I/O接口無第二功能。</p><p

131、>　　P2.0～P2.7：</p><p>　　P2口8位口線，第一功能作為通用I/O接口，第二功能作為存儲器擴展時傳送高8位地址。</p><p>　　P3.0～P3.7：</p><p>　　P3口8位口線，第一功能作為通用I/O接口，第二功能作為為單片機的控制信號。</p><p>　　(圖四)

132、 </p><p><b>　　第二功能定義</b></p><p>　　口線 引腳 第二功能 </p><p>　　P3.0 10 RXD（串行輸入口） </p><p>　　P3.1 11 TXD（串行輸出口）

133、</p><p>　　P3.2 12 INT0（外部中斷0） </p><p>　　P3.3 13 INT1（外部中斷1） </p><p>　　P3.4 14 T0（定時器0外部輸入） </p><p>　　P3.5 15

134、 T1（定時器1外部輸入） </p><p>　　P3.6 16 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖） </p><p>　　P3.7 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖） </p><p><b>　　控制線：</b></p><p>　　ALE/ PROG：地址鎖存允

135、許/編程脈沖輸入信號線（輸出信號）</p><p>　　PSEN：片外程序存儲器開發(fā)信號引腳（輸出信號）</p><p>　　EA/Vpp：片外程序存儲器使用信號引腳/編程電源輸入引腳</p><p>　　RST/VPD：復位/備用電源引腳</p><p>　　3.3 存儲器擴展電路設計</p><p>　　MCS—

136、51系列單片機的特點之一是硬件設計簡單，系統(tǒng)結構緊湊。對于簡單的應用場合MCS—51系列的最小系統(tǒng)用一片8031外擴一片EPROM就能滿足功能的要求，對于復雜的應用場合，可利用MCS—51的擴展功能，構成功能強、規(guī)模較大的系統(tǒng)。</p><p>　　3.3.1 程序存儲器的擴展</p><p>　　MCS—51的程序存儲器的尋址空間為64K字節(jié)，8031片內(nèi)不帶ROM，用作程序存儲器的器

137、件是EPROM。</p><p>　　1. 常用的ROM芯片及引腳</p><p>　　常用的半導體ROM芯片有：2716（2K×8）、2732A（4K×8）、2764（8K×8）、27128（16K×8）、27256（32K×8）、27512（64K×8）。2764、27128、27256、27512芯片均為28腳雙列直插式扁平

138、封裝芯片，引腳向下兼容。（圖四）是其引腳排列及其兼容特性。</p><p>　　（圖五）中VPP是編程電壓端,PGM是編程控制端，OE是輸出使能端，CS是片選擇，它們均為低電平有效。2764的第26引腳（NC）未用。表3是EPROM工作方式選擇，表中VIH表示輸入高電平，VIL表示輸入低電平，芯片是數(shù)據(jù)引腳是三態(tài)的，當芯片未選中，即CS是高電平時，它們處于高阻狀態(tài)，不會影響其他芯片輸出狀態(tài)。而當CS和OE均為低電

139、平時，芯片被選中，其存儲內(nèi)容從數(shù)據(jù)輸出，即處于DOUT狀態(tài)。在編程時，從數(shù)據(jù)端輸入要存儲的信息，數(shù)據(jù)引腳處于數(shù)據(jù)輸入DIN狀態(tài)。編程時PGM必須為低，使數(shù)據(jù)寫入芯片。</p><p>　　不同型號的EPROM工作速度也有差別，一般為200～450ns，選擇時應注意芯片的工作速度是否滿足系統(tǒng)時序的要求。8031訪問EPROM時，其所能提供的讀取時間t與所選的晶體時鐘有關，約為3T，T為時鐘周期。若晶體頻率選用6MH

140、Z，則t≈480ns，故凡是工作速度小于48Cns的芯片在時序上均滿足要求。</p><p>　　根據(jù)控制對象和任務的復雜程度，以及是否需要大量計算來確定存儲系統(tǒng)總容量（包括EPROM和RAM容量），在研制階段，存儲量一般不易精確確定，可以粗略估計，并與同類型產(chǎn)品類比，留有一定的余量，以備系統(tǒng)功能擴充之用。另外，應考慮盡量使系統(tǒng)電路簡化，盡可能選擇大容量芯片，以減少芯片組合數(shù)量，目前大容量芯片價格日趨便宜，這樣也

141、比較經(jīng)濟。</p><p>　　表3 EPROM工作方式選擇</p><p><b>　　2. 地址鎖存器</b></p><p>　　由于單片機8031芯片的P0口是分時傳送低8位地址線和數(shù)據(jù)線，故8031擴展系統(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8D觸發(fā)器，其引腳及與8031芯

142、片連接見（圖六），其真值表見表4。</p><p>　　圖中 OE—使能端；</p><p>　　當G=“1”時，74LS373輸出端1Q～8Q與輸入端1D～8D相同；</p><p>　　當G為下降沿時，將輸入數(shù)據(jù)鎖存。</p><p>　　表4 74LS373真值表</p><p>　　表中 L—低電平

143、；</p><p><b>　　H—高電平；</b></p><p><b>　　X—不定態(tài)；</b></p><p>　　Q0—建立穩(wěn)態(tài)前Q的電平；</p><p>　　G—輸入端，與8031ALE連高電平：暢通無阻低電平：關門鎖存。</p><p>　　3. 8031與E

144、PROM芯片連接</p><p><b>　?、?地址線的連接</b></p><p>　　EPROM低8位地址線AO～A7經(jīng)地址鎖存器與8031的P0口（P0.0～P0.7）相連；EPROM高8位地址線A8～A15直接與8031的P2口（P2.0～P2.7）相連。由于8031的P0是分時輸入低8位地址和數(shù)據(jù)，故要外接地址鎖存器（常用的地址鎖存器有74LS373、&l

145、t;/p><p>　　74LS273等），由CPU發(fā)出的地址允許鎖存信號ALE的下降沿將地址信息鎖存人地址鎖存器中。如外接存儲器芯片內(nèi)有地址存儲器低8位地址線直連，但仍要將CPU的ALE信號與存儲器芯片ALE端相連。單片機得P2口用作高位地址線及片選地址線，由于P2口輸出具有鎖存的功能，故不必外加地址鎖存器。見（圖七）。</p><p><b>　?、?數(shù)據(jù)線的連接</b>

146、;</p><p>　　存儲器的8位數(shù)據(jù)線DO～D7與8031芯片的P0口（P0.0～P0.7）直連，單片機規(guī)定指令碼和數(shù)據(jù)都是由P0口讀入，數(shù)位對應相連即可。</p><p><b>　?、?控制線的連接</b></p><p>　　8031芯片的PSEN(外部程序存儲器讀選通信號)與EPROM芯片的OE端（外部程序存儲器的使能端）相連；&l

147、t;/p><p>　　8031芯片EA接地，CPU執(zhí)行外部程序存儲器的指令；</p><p>　　8031芯片ALE(地址鎖存允許信號)接地址鎖存器74LS373的G引腳。</p><p>　　3.3.2 數(shù)據(jù)存儲器的擴展</p><p>　　由于8031芯片內(nèi)部RAM只有128字節(jié)，遠遠不能滿足系統(tǒng)的要求，需擴展片外的數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。&l

148、t;/p><p>　　1. 常用的數(shù)據(jù)存儲器及引腳</p><p>　　常用的靜態(tài)RAM芯片有</p><p>　　6116（2K×8）、6264（8K×8）、</p><p>　　62256（32K×8）等，</p><p>　　6264、62256均采用CMOS工藝，由單一</p&g

149、t;<p>　　5V供電，典型存取時間為150～200ns。</p><p>　　它們均采用28腳雙列直插式扁平封裝，</p><p>　　其引腳圖及邏輯符號見圖八。</p><p>　　操作方式見表5。 </p><p>　　2. 8031與外部數(shù)據(jù)存儲器芯片的<

150、;/p><p><b>　　連接</b></p><p>　　單片機CPU與外部數(shù)據(jù)存儲器的連接</p><p>　　方法和于程序存儲器連接方法大致相同。</p><p>　　唯控制線的連接不同，RAM讀輸入信號</p><p>　　OE與8031芯片的RD（P3.7）引腳相連</p>

151、<p>　?。籖AM的寫輸入信號WE與8031芯片</p><p>　　WR（P3.6）相連。</p><p>　　其連接示意圖見（圖九）</p><p><b>　　表5</b></p><p>　　3.4 I/o接口電路及輔助電路設計</p><p>　　8031單片機共有四個8

152、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，在大部分應用系統(tǒng)中都需要擴展I/o口芯片</p><p>　　3.4.1 鍵盤顯示接口電路</p><p>　　1. 顯示器工作原理</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有LED（發(fā)光二極管）顯示器和LCD(液晶顯示器)，也有采用CRT接口顯示方式。這里主要介紹LED顯示器，通常它是由八個發(fā)光二

153、極管組成的。當發(fā)光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫發(fā)亮?？刂撇煌M合的二極管導通，就能顯示出各種字符。常用的七段顯示器的結構如（圖十）所示。</p><p>　　發(fā)光二極管的陽極連在一起稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的稱有共陰極顯示器。以共陰極顯示器為例，當顯示數(shù)字0時，只要a、b、c、d、e、f段亮，g不亮，即a、b、c、d、e、f段的</p><p>　　陽極加上高電平“1”,g段

154、的陽極加上低電平“0”,公共陰極接低電平“0”,七段顯示器則顯示“0”。如果加到各段陽極上的代碼不同，則顯示器將會顯示不同的字符和數(shù)字，這個代碼稱為段碼，選擇字形稱為段選。</p><p>　　表6列出七段顯示器（共陰極）顯示的數(shù)字、字符和對應的段碼關系。注意，共陽極顯示器的段碼與共陰極顯示器的段碼是邏輯非的關系，應該對表6中列出的段碼求反。</p><p>　　表6 七段共陰極顯示器的

155、段碼</p><p><b>　　2. 鍵盤接口原理</b></p><p>　　鍵盤是由若干個按鍵組成的開關矩陣，它是最簡單的單片機輸入設備。其工作原理如（圖十一）所示。</p><p>　　圖十一中控制信號=“0”則開放，可對鍵識別：</p><p>　　當鍵松開，測試信號=“1”；</p><p

156、>　　當鍵閉合，測試信號=“0”。</p><p>　　控制信號=“1”，禁止，不能對鍵進行識別。</p><p>　　圖十一b所示4×4鍵盤結構，圖中行線通過電阻接+5V，當鍵盤上沒有鍵閉合時，所以的行線和列線斷開，行線X0～X3（測試信號）都呈高電平。當鍵盤上某一個鍵閉合時，則該鍵所對應的行線和列線短路。X0～X3相當于控制信號。例如6號鍵閉合時，行線X1和列線Y2短路

157、，此時X1的電平由Y2的電平所決定。如果把行線接到微機的輸入口，列線接到微機的輸出口，則在微機的控制下，使列線Y0為低電平，其余三根線Y1～Y3都為高電平。然后微機通過輸入口讀行線的狀態(tài)，如果X0、X1、X2、X3都為高電平，則Y0這一列上沒有鍵閉合，如果讀出的列線狀態(tài)不全為高電平，則輸入為低電平的行線和Y0相交的鍵處于閉合狀態(tài)。如果Y0這一列鍵上設有鍵閉合，接著使列線Y1為低電平，其余列線為高電平。用同樣的方法檢查Y1這一列上設有無鍵

158、閉合，以此類推，最后時列線Y3為低電平。其余的列線為高電平，檢查Y3這一列上是否有鍵閉合。這種逐行逐列地檢查鍵盤狀態(tài)的過程稱為對鍵盤的一次掃描。CPU對鍵盤掃描可以采取程序控制的隨機方式，CPU空閉時掃描鍵盤，也可以采用定時控制方式，每隔一定時間，CPU對鍵盤掃描一次，CPU可隨時響應鍵輸入請求。也可以</p><p>　　3.4.2 步進電機接口及驅(qū)動電路</p><p>　　通常在經(jīng)

159、濟型數(shù)控機床中，大多數(shù)采用步進電機開環(huán)控制。步進電機是一種用電脈沖信號進行控制，并將電脈沖信號轉變成相應的角位移的電動機。其角位移量與電脈沖數(shù)成正比，其轉速與電脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率就可以調(diào)節(jié)電機的轉速。</p><p>　　驅(qū)動步進電機的脈沖需要按所需要的順序供給電機各相。例如三相單三拍驅(qū)動方式，給步進電機各項脈沖應按A—B—C—A(正轉)或A—C—B—A(反轉)順序提供，而三相雙三拍驅(qū)動方式，供給步

160、進電機各項脈沖應按AB—BC—CA—AB(正轉)或BA—AC—CB—BA(反轉)順序提供，如果是三相六拍驅(qū)動方式，各相脈沖應按A—AB—B—BC—C—CA(正轉)或AC—C—CB—B—BA—A—AC(反轉)順序提供。脈沖分配器就是實現(xiàn)步進電機各相脈沖通電順序的。為使步進電機正常運行并輸出一定功率，需要有足夠功率提供給電動機，因此需要有功率放大環(huán)節(jié)。脈沖分配器及前面的微機及接口芯片，工作電平一般為5V，而作為電動機電源的需符合步進電機要求