簡易數(shù)控刻尺機.doc

課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 簡易數(shù)控刻尺機控制系統(tǒng)設(shè)計 學生姓名 學 號 班 級 專 業(yè) 指導教師 目錄目錄 第第 1 1 章章 設(shè)計任務設(shè)計任務 2 2 1 1 設(shè)計任務介紹及意義 2 1 2 設(shè)計任務明細 2 1 2 1 方案設(shè)計 2 1 2 2 總體設(shè)計 2 第第 2 2 章章 設(shè)計總體方案設(shè)計總體方案 4 4 2 1 設(shè)計的基本依據(jù) 4 2 2 總體方案的確定 4 第第 3 3 章章 電氣原理設(shè)計電氣原理設(shè)計 5 5 3 1 電氣系統(tǒng)的基本組成 5 3 1 1 8051 單片機 5 3 1 2 Intel6264 芯片 6 3 1 3 2764 芯片 7 3 1 4 8155 7 3 1 5 74ls573 介紹 9 3 1 6 SMC2004A LCM 9 3 1 7 BS232 光電耦合器 10 3 1 8 步進電動機 11 3 2 電氣系統(tǒng)的設(shè)計 12 第第 4 4 章章 程序設(shè)計程序設(shè)計 1313 4 1 軟件完成的主要內(nèi)容 13 4 2 程序設(shè)計技術(shù) 21 4 3 程序設(shè)計說明 21 參考文獻 23 第一章第一章 1 1 設(shè)計任務介紹及意義 本次設(shè)計任務進行簡易的數(shù)控刻線機床控制系統(tǒng)設(shè)計 該刻線機能夠?qū)Σ煌蔫F尺 進行刻線加工 1 2 設(shè)計任務明細 1 2 1方案設(shè)計 根據(jù)課程設(shè)計任務的要求 在搜集 歸納 分析資料的基礎(chǔ)上 明確系統(tǒng)的主要功 能 確定實現(xiàn)系統(tǒng)主要功能的原理方案 并對各種方案進行分析和評價 進行方案選優(yōu) 1 2 2總體設(shè)計 針對具體的原理方案 通過對動力和總體參數(shù)的選擇和計算 進行總體設(shè)計 最后 給出系統(tǒng)的總電氣原理圖 A1 一張 根據(jù)系統(tǒng)的組成可以設(shè)計系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖或者進行復雜的電氣系統(tǒng)設(shè)計 畫出另外一 張 A1 圖紙 課程設(shè)計的成果最后集中表現(xiàn)在課程設(shè)計說明書和所繪制的設(shè)計圖紙上 每個學生 應獨立完成課程設(shè)計說明書一份 字數(shù)為 10000 字以上 設(shè)計圖紙不少于兩張 A1 用計算機繪圖或手工繪圖 打印說明書 課程設(shè)計共 4 周 各階段的任務和時間安排建議如下 一 課程實習 搜集資料及方案設(shè)計 5 天 1 課程實習 實習期間 要根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務書的要求 搜集 閱讀有關(guān)的文字資料和結(jié)構(gòu)圖片資 料 依據(jù)設(shè)計要求進一步分析和歸納資料 為課程設(shè)計做好準備 程實習的要求 1 學習設(shè)計對象的有關(guān)的專業(yè)知識 2 學習產(chǎn)品工作過程和電氣設(shè)計要求 3 搜集其它有關(guān)資料 4 按時寫好課程實習 調(diào)研 記錄 2 方案設(shè)計 這一階段應明確整個設(shè)計的目的和方向 根據(jù)課程設(shè)計任務的要求搜集 歸納 分 析資料的基礎(chǔ)上 將設(shè)計要求具體實施 確定控制系統(tǒng)的方案 具體任務如下 1 根據(jù)調(diào)研和搜集資料的情況以及老師所列些課題的任務參數(shù)情況 制定設(shè) 計要求明細 并形成表格 2 尋求實現(xiàn)主要設(shè)計要求的原理 應盡可能的多構(gòu)想一些原理方案 3 對所構(gòu)想的原理分析計算 考查所提原理方案能否滿足設(shè)計要求 必要時 在條件允許時可進行原理方案試驗 4 對各種方案進行分析比較 使設(shè)計方案在性能上滿足技術(shù)要求和使用要求 并具有一定的先進性和較好的經(jīng)濟效果 要避免片面地強調(diào)某一方面的傾向 應 全面地綜合分析比較工作性能 成本 使用費用 實現(xiàn)可能性等 5 確定方案 對選擇哪一種方案進行設(shè)計作出決策 二 原理草圖設(shè)計階段 5 天 在本階段中 學生在自己畫的草圖和草紙上進行設(shè)計過程中的總體布局和設(shè)計的 分析計算 確定原件的相互位置及尺寸 并考慮使設(shè)計方案滿足多方面要求而采取 的各種措施 使各控制結(jié)構(gòu)相互協(xié)調(diào)以保證整機性能 最完善的滿足設(shè)計要求 實現(xiàn) 設(shè)計功能 具體工作內(nèi)容 1 了解電控原理的要求 搞清器件間的限制條件 2 選擇合適的設(shè)計方案 優(yōu)化 3 結(jié)合對所選方案中各器件的關(guān)系 計算參數(shù) 進行總體圖的設(shè)計 4 針對總體布置圖 進行技術(shù)經(jīng)濟性分析并根據(jù)分析結(jié)果對總體結(jié)構(gòu)進 行修改 5 確定電氣系統(tǒng)的組成及方案的合理性 通過對總體設(shè)計全面考慮設(shè)計 使用 和目前技術(shù)發(fā)展的要求 保證整機的性能 趨于完善 滿足設(shè)計任務書的要求 要求學生必須全面考慮問題 搞清技術(shù)要求 和使用要求的實質(zhì) 從而選擇合適的檢測與控制器件 滿足要求 這一階段計算 研究討論和繪圖應交錯進行 相互補充 由于時間限制 各種數(shù)據(jù)不能通過計算 確定 因此可以采用比較設(shè)計的方法 選用成熟器件 三 原理圖設(shè)計階段 3 天 根據(jù)原理草圖及設(shè)計計算的結(jié)果 進行原理圖的設(shè)計 在繪圖的過程中 根據(jù)老 師每天的檢查指導進行設(shè)計 根據(jù)制圖標準進行繪制 線條橫平豎直 要保持圖紙的 清潔和質(zhì)量 四 軟件的編寫 3 天 根據(jù)設(shè)計的原理圖 進行軟件的編寫 要求有匯編語言 高級語言或可編程控制 器梯形圖 語句表 的程序訓練 五 編寫課程設(shè)計說明書 3 天 課程設(shè)計說明書是課程設(shè)計內(nèi)容的文字闡述 它與設(shè)計圖紙一道 是檢驗學生課 程設(shè)計情況的主要依據(jù) 因此要求其內(nèi)容密切結(jié)合設(shè)計課題 重點突出 用自己的 語言認真書寫 文字通順流暢 計算機打印 要防止不加分析地長篇引用教科書 抄襲其它著作中的闡述 要求如下 1 課程設(shè)計說明書必須打印 文中所用的公式 圖表及程序代碼 在條件許可時 應打印輸出 2 課程設(shè)計說明書一律裝訂為橫開本 左側(cè)裝訂 3 文中所用的符號 縮略詞 制圖規(guī)范和計量單位 必須遵守國家規(guī)定的標準或 本學科通用標準 作者自己擬定的符號 記號縮略詞 均應在第一次出現(xiàn)時加以 說明 4 注序要與文中提及的頁碼一致 序號不能用 1 2 3 等數(shù)碼表示 以 免與參考文獻的序碼相混淆 5 文后要注明參考文獻和附錄 參考文獻要寫明作者 書名 或文章題目及報 刊名 版次 初版不注版次 出版地 出版者 出版年 頁碼 序號使用 1 2 3 中文譯本前加國別 第第 2 2 章章 設(shè)計總體方案設(shè)計總體方案 2 1 設(shè)計的基本依據(jù) 認真審題 明確任務布置書上所述要求 通過自己分析以及詢問老師確定設(shè)計的各 個關(guān)鍵部分 再由圖書館所借來的參考資料 深入了解各部件 根據(jù)微型計算機原理與 接口技術(shù) 確定了單片機采用 8051 根據(jù)要求需要進行數(shù)據(jù)與存儲擴展 分別是 Intel 6264 與 2764 芯片 接口電路采用 8155 由機電書可知 和驅(qū)動器連接需要功率放大器 其放大倍數(shù)根據(jù)各個元件的功率匹配確定 對于行程控制的要求 以及所設(shè)計的刻線機 的特點 在刀具外側(cè)加一個行程開關(guān) 急停開關(guān)是屬于主令控制電器的一種 當機器處于 危險狀態(tài)時 通過急停開關(guān)切斷電源 停止設(shè)備運轉(zhuǎn) 達到保護人身和設(shè)備的安全 急停開關(guān) 通常為手動控制的按壓式開關(guān) 按鍵為紅色 串聯(lián)接入設(shè)備的控制電路 用于緊 急情況下直接斷開控制電路電源從而快速停止設(shè)備避免非正常工作 考慮到保護各個元 器件 還需要采用光電耦合器 對于工作臺的保護 還要在極限位置加上兩個限位開關(guān) 2 2 總體方案的確定 由鍵盤輸入所需刻定長度 單片機接到鍵盤輸入信號 按照預定程序分別控制三個 步進電動機 其中 步進電動機 A 控制工作臺帶動鐵尺沿 X 方向進行 1mm 間歇進給 步 進電動機 B 控制刻刀沿 Y 方向進行刻線 刻線長度先后是 1 長 4 短 1 中 4 短 步進 電動機 C 控制刻刀沿 Z 方向每次刻線前的接近鐵尺以及刻線后的離開鐵尺的運動 當一 個鐵尺刻線完畢 觸動行程開關(guān) 單片機接到信號 控制步進電機 A 快速反向連續(xù)轉(zhuǎn)動 回到初始位置 準備重新裝夾繼續(xù)工作 單片機 數(shù) 據(jù) 存 儲 擴 展 程 序 存 儲 擴 展 接 口 電 路 光電隔離 光電隔離 光電隔離 功率放大 功率放大 功率放大 顯 示 器 鍵 盤 行 程 開 關(guān) 步進電動機 A 步進電動機 B 步進電動機 C 第第 3 3 章章 電氣原理設(shè)計電氣原理設(shè)計 3 1 電氣系統(tǒng)的基本組成 3 1 1 8051單片機 引腳功能介紹首先我們來連接一下單片機的引腳圖 如果 具體功能在下面都有介 紹 單片機的 40 個引腳大致可分為 4 類 電源 時鐘 控制和 I O 引腳 3 1 1 1 電源 VCC 芯片電源 接 5V VSS 接地端 3 1 1 2 時鐘 XTAL1 XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端 3 1 1 3 控制線 控制線共有 4 根 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 在 EPROM 編程期間 此引 腳輸入編程脈沖 PSEN 外 ROM 讀選通信號 RST VPD 復位 備用電源 RST Reset 功能 復位信號輸入端 VPD 功能 在 Vcc 掉電情況下 接備用電源 EA Vpp 內(nèi)外 ROM 選擇 片內(nèi) EPROM 編程電源 EA 功能 內(nèi)外 ROM 選擇端 Vpp 功能 片內(nèi)有 EPROM 的芯片 在 EPROM 編程期間 施加編程電源 Vpp 3 1 1 4 I O 線 80C51 共有 4 個 8 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 圖3 1 3 1 2 Intel6264芯片 3 1 2 1 Intel 6264 的特性及引腳信號 Intel 6264 的容量為 8KB 是 28 引腳雙列直插式芯片 采用 CMOS 工藝制造 A12 A0 address inputs 地址線 可尋址 8KB 的存儲空間 D7 D0 data bus 數(shù)據(jù)線 雙向 三態(tài) output enable 讀出允許信號 輸入 低電平有效 write enable 寫允許信號 輸入 低電平有效 chip enable 片選信號 1 輸入 在讀 寫方式時為低電平 CE2 chip enable 片選信號 2 輸入 在讀 寫方式時為高電平 VCC 5V 工作電壓 GND 信號地 3 1 2 2 Intel 6264 的操作方式 Intel 6264 的操作方式由 CE2 的共同作用決定 寫入 當和為低電平 且和 CE2 為高電平時 數(shù)據(jù)輸入緩沖器打開 數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù) 線 D7 D0 寫入被選中的存儲單元 讀出 當和為低電平 且和 CE2 為高電平時 數(shù)據(jù)輸出緩沖器選通 被選中 單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線 D7 D0 上 保持 當為高電平 CE2 為任意時 芯片未被選中 處于保持狀態(tài) 數(shù)據(jù)線呈 現(xiàn)高阻狀態(tài) 3 1 3 2764芯片 下面介紹 2764 各引腳的含義 3 1 3 1 A0 一 A12 13 根地址輸入線 用于尋址片內(nèi)的 8K 個存儲單元 3 1 3 2 D0 D7 8 根雙向數(shù)據(jù)線 正常工作時為數(shù)據(jù)輸出線 編程時為數(shù)據(jù)輸入線 3 1 3 3 OE 輸出允許信號 低電平有效 當該信號為 0 時 芯片中的數(shù)據(jù)可由 D0 D7 端輸出 3 1 3 4 CE 選片信號 低電平有效 當該信號為 0 時表示選中此芯片 3 1 3 5 PGM 編程脈沖輸入端 對 EPROM 編程時 在該端加上編程脈沖 讀操作時該信 號為 1 3 1 3 6 VPP 編程電壓輸入端 編程時應在該端加上編程高電壓 不同的芯片對 VPP 的 值要求的不一樣 可以是 12 5V 15V 21V 25V 等 3 1 4 8155 3 1 4 1 描述 2048 位靜態(tài)內(nèi)存與 I O 端口和定時器 8155 各引腳功能說明如下 RST 復位信號輸入端 高電平有效 復位后 3 個 I O 口均為輸入方式 AD0 AD7 三態(tài)的地址 數(shù)據(jù)總線 與單片機的低 8 位地址 數(shù)據(jù)總線 P0 口 相連 單片機與 8155 之間的地址 數(shù)據(jù) 命令與狀態(tài)信息都是通過這個總線口傳送 的 讀選通信號 控制對 8155 的讀操作 低電平有效 寫選通信號 控制對 8155 的寫操作 低電平有效 片選信號線 低電平有效 IO 8155 的 RAM 存儲器或 I O 口選擇線 當 IO 0 時 則選擇 8155 的片 內(nèi) RAM AD0 AD7 上地址為 8155 中 RAM 單元的地址 00H FFH 當 IO 1 時 選擇 8155 的 I O 口 AD0 AD7 上的地址為 8155 I O 口的地址 ALE 地址鎖存信號 8155 內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器 在 ALE 的下降沿將單片機 P0 口輸出的低 8 位地址信息及 IO 的狀態(tài)都鎖存到 8155 內(nèi)部鎖存器 因此 P0 口 輸出的低 8 位地址信號不需外接鎖存器 PA0 PA7 8 位通用 I O 口 其輸入 輸出的流向可由程序控制 PB0 PB7 8 位通用 I O 口 功能同 A 口 PC0 PC5 有兩個作用 既可作為通用的 I O 口 也可作為 PA 口和 PB 口的控 制信號線 這些可通過程序控制 TIMER IN 定時 計數(shù)器脈沖輸入端 TIMER OUT 定時 計數(shù)器輸出端 VCC 5V 電源 3 1 4 2 8155 的地址編碼及工作方式 在單片機應用系統(tǒng)中 8155 是按外部數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址的 為16 位地址 其高 8 位由片選線 提供 0 選中該片 當 0 IO 0 時 選中 8155 片內(nèi) RAM 這時 8155 只能作片外 RAM 使用 其 RAM 的低 8 位編址為 00H FFH 當 0 IO 1 時 選中 8155 的 I O 口 其端口 地址的低 8 位由 AD7 AD0 確定 如表 6 6 所示 這時 A B C 口的口地址低 8 位 分別為 01H 02H 03H 設(shè)地址無關(guān)位為 0 8155 的 A 口 B 口可工作于基本 I O 方式或選通 I O 方式 C 口可工作于基本 I O 方式 也可作為 A 口 B 口在選通工作方式時的狀態(tài)控制信號線 當C 口作為狀 態(tài)控制信號時 其每位線的作用如下 PC0 AINTR A 口中斷請求線 PC1 ABF A 口緩沖器滿信號 PC2 A 口選通信號 PC3 BINTR B 口中斷請求線 PC4 BBF B 口緩沖器滿信號 PC5 B 口選通信號 8155 的 I O 工作方式選擇是通過對 8155 內(nèi)部命令寄存器設(shè)定控制字實現(xiàn)的 命 令寄存器只能寫入 不能讀出 命令寄存器的格式如圖6 16 所示 在 ALT1 ALT4 的不同方式下 A 口 B 口及 C 口的各位工作方式如下 ALT1 A 口 B 口為基本輸入 輸出 C 口為輸入方式 ALT2 A 口 B 口為基本輸入 輸出 C 口為輸出方式 ALT3 A 口為選通輸入 輸出 B 口為基本輸入 輸出 PC0 為 AINTR PC1 為 ABF PC2 為 PC3 PC5 為輸出 ALT4 A 口 B 口為選通輸入 輸出 PC0 為 AINTR PC1 為 ABF PC2 為 PC3 為 BINTR PC4 為 BBF PC5 為 8155 內(nèi)還有一個狀態(tài)寄存器 用于鎖存輸入 輸出口和定時 計數(shù)器的當前狀態(tài) 供 CPU 查詢用 狀態(tài)寄存器的端口地址與命令寄存器相同 低8 位也是 00H 狀態(tài) 寄存器的內(nèi)容只能讀出不能寫入 所以可以認為8155 的 I O 口地址 00H 是命令 狀 態(tài)寄存器 對其寫入時作為命令寄存器 而對其讀出時 則作為狀態(tài)寄存器 3 1 4 3 8155 的定時 計數(shù)器 8155 內(nèi)部的定時 計數(shù)器實際上是一個 14 位的減法計數(shù)器 它對 TIMER IN 端 輸入脈沖進行減 1 計數(shù) 當計數(shù)結(jié)束 即減 1 計數(shù) 回 0 時 由 TIMER OUT 端 輸出方波或脈沖 當 TIMER IN 接外部脈沖時 為計數(shù)方式 接系統(tǒng)時鐘時 可作為 定時方式 定時 計數(shù)器由兩個 8 位寄存器構(gòu)成 其中的低 14 位組成計數(shù)器 剩下 的兩個高位 M2 M1 用于定義輸出方式 3 1 4 4 振蕩電路 能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路 一般由電阻 電感 電容等元件和電子器件所組成 由電感線圈l 和電容器 c 相連而成的 lc 電路是最 簡單的一種振蕩電路 一種不用外加激勵就能自行產(chǎn)生交流信號輸出的電路 它在電 子科學技術(shù)領(lǐng)域中得到廣泛地應用 如通信系統(tǒng)中發(fā)射機的載波振蕩器 接收機中的 本機振蕩器 醫(yī)療儀器以及測量儀器中的信號源等 振蕩器的種類很多 按信 號的波形來分 可分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器 正弦波振蕩器產(chǎn)生的波形非 常接近于正弦波或余弦波 且振蕩頻率比較穩(wěn)定 非正弦波振蕩器產(chǎn)生的波形是非正 弦的脈沖波形 如方波 矩形波 鋸齒波等 非正弦振蕩器的頻率穩(wěn)定度不高 在正弦波振蕩器中 主要有 LC 振蕩電路 石英晶體振蕩電路和 RC 振蕩電路等幾種 這幾種電路 以石英晶體振蕩器的頻率最穩(wěn)定 LC 電路次之 RC 電路最差 RC 振蕩器的工作頻率較低 頻率穩(wěn)定度不高 但電路簡單 頻率變化范圍大 常在低頻 段中應用 在通信 廣播 電視等設(shè)備中 振蕩器正逐步實現(xiàn)集成化 這些集成化正 弦波振蕩器的工作原理 電路分析 設(shè)計方法等原則上與分立元件振蕩電路相一致 由于集成電路的集成度愈來愈高 并在向系統(tǒng)功能發(fā)展 其內(nèi)部電路日趨復雜 如果 不從系統(tǒng)組成和單元電路原理這兩方面同時著手 那是很難弄清某一集成芯片的 振 蕩器也不例外 3 1 5 74ls573介紹 三態(tài)總線驅(qū)動輸出 置數(shù)全并行存取 緩沖控制并行存取 緩沖控制輸入 使輸入有改善抗擾度的滯后作用 原理 74ls573 的八個鎖存器都是透明的 D 型鎖存器 當使能 G 為高時 Q 輸出 將隨數(shù)據(jù) D 輸入而變 當使能為低時 輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上 輸出控制 不影響鎖存器的內(nèi)部工作 即老數(shù)據(jù)可以保持 甚至當輸出被關(guān)閉時 新數(shù)據(jù)也可以置 入 這種電路可以驅(qū)動大電容或低阻抗負載 可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動總線 而 不需要外接口 特別適用于緩沖寄存器 I O 通道 雙向總線驅(qū)動器和工作寄存器 3 1 6 SMC2004A LCM SMC2004A 標準字符點陣型液晶顯示模塊 LCM 采用點陣型液晶顯示器 LCD 可顯 示 20 個字符 X4 行西文字符 字符尺寸為 2 95X4 75 WXH mm 內(nèi)置 HD44780 接口型液 晶顯示控制器 可與 MCU 單片機直接連接 廣泛應用于各類儀器儀表及電子設(shè)備 主要技術(shù)參數(shù) 產(chǎn)品型 號 顯示類型顯示模式工作溫度存儲溫度工作電壓工作電流背光顏色背光電流 SMC200 4A STN 黃綠模常溫 0 50 20 70 4 8 5 2V 2 0mA 5 0 V 黃綠 80mA 表 3 1 接口信號說明 編號符號引腳說明編號符號引腳說明 1VSS 電源地 9D2Date I O 2VDD 電源正極 10D3Date I O 3VO LCD 偏壓輸入 11D4Date I O 4RS 數(shù)據(jù) 命令選擇端 H L 12D5Date I O 5R W 讀寫控制信號 H L 13D6Date I O 6E 使能信號 14D7Date I O 7D0Date I O15BLA 背光源正極 8D1Date I O16BLK 背光源負極 表 3 2 3 1 7 BS232光電耦合器 BS232 光電耦合器 optical coupler 英文縮寫為 OC 亦稱光耦合器 簡稱光耦 光耦合器以光為媒介傳輸電信號 它對輸入 輸出電信號有良好的隔離作 用 所以 它在各種電路中得到廣泛的應用 目前它已成為種類最多 用途最廣的光 電器件之一 光耦合器一般由三部分組成 光的發(fā)射 光的接收及信號放大 輸入的 電信號驅(qū)動發(fā)光二極管 LED 使之發(fā)出一定波長的光 被光探測器接收而產(chǎn)生光 電流 再經(jīng)過進一步放大后輸出 這就完成了電 光 電的轉(zhuǎn)換 從而起到輸入 輸出 隔離的作用 由于光耦合器輸入輸出間互相隔離 電信號傳輸具有單向性等特 點 因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力 又由于光耦合器的輸入端屬于電流型 工作的低阻元件 因而具有很強的共模抑制能力 所以 它在長線傳輸信息中作為終 端隔離元件可以大大提高信噪比 在計算機數(shù)字通信及實時控制中作為信號隔離的接 口器件 可以大大增加計算機工作的可靠性 光耦合器的主要優(yōu)點是 信號單向傳輸 輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離 輸出信號對輸入端無影響 抗干擾能力強 工作穩(wěn)定 無觸點 使用壽命長 傳輸效 率高 光耦合器是 70 年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件 現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣 電平轉(zhuǎn)換 級間耦合 驅(qū)動電路 開關(guān)電路 斬波器 多諧振蕩器 信號隔離 級間隔離 脈 沖放大電路 數(shù)字儀表 遠距離信號傳輸 脈沖放大 固態(tài)繼電器 SSR 儀器儀表 通信設(shè)備及微機接口中 在單片開關(guān)電源中 利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路 通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比 達到精密穩(wěn)壓目的 BS232 系列 RS 232 光電隔離 器都無需供電 隔離電壓 2500V 通信速率一般保證最高 9600bps 實際可達 38 4Kbps 以上 3 1 8 步進電動機 該步進電機為一四相步進電機 采用單極性直流電源供電 只要對步進電機的各相繞組 按合適的時序通電 就能使步進電機步進轉(zhuǎn)動 四相反應式步進電機工作原理示意圖 圖 3 2 開始時 開關(guān) SB 接通電源 SA SC SD 斷開 B 相磁極和轉(zhuǎn)子 0 3 號齒對齊 同 時 轉(zhuǎn)子的 1 4 號齒就和 C D 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒 2 5 號齒就和 D A 相繞組磁極產(chǎn) 生錯齒 當開關(guān) SC 接通電源 SB SA SD 斷開時 由于 C 相繞組的磁力線和 1 4 號齒之間 磁力線的作用 使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動 1 4 號齒和 C 相繞組的磁極對齊 而 0 3 號齒和 A B 相 繞組產(chǎn)生錯齒 2 5 號齒就和 A D 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒 依次類推 A B C D 四相 繞組輪流供電 則轉(zhuǎn)子會沿著 A B C D 方向轉(zhuǎn)動 四相步進電機按照通電順序的不同 可分為單四拍 雙四拍 八拍三種工作方式 單 四拍與雙四拍的步距角相等 但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小 八拍工作方式的步距角是單四拍 與雙四拍的一半 因此 八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度 單四拍 雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形圖 圖 3 3 3 2 電氣系統(tǒng)的設(shè)計 由鍵盤輸入所需刻定長度 單片機接到鍵盤輸入信號 按照預定程序分別控制三個 步進電動機 其中 步進電動機 A 控制工作臺帶動鐵尺沿 X 方向進行 1mm 間歇進給 步 進電動機 B 控制刻刀沿 Y 方向進行刻線 刻線長度先后是 1 長 4 短 1 中 4 短 步進 電動機 C 控制刻刀沿 Z 方向每次刻線前的接近鐵尺以及刻線后的離開鐵尺的運動 當一 個鐵尺刻線完畢 觸動行程開關(guān) 單片機接到信號 控制步進電機 A 快速反向連續(xù)轉(zhuǎn)動 回到初始位置 準備重新裝夾繼續(xù)工作 第第 4 4 章章 程序設(shè)計程序設(shè)計 4 1 軟件完成的主要內(nèi)容 程序所包含的內(nèi)容有 刀具刻線的長度分別是 1 長 4 短 1 中 4 短 循環(huán) 當工作臺移動到極限位置出發(fā)行程開關(guān)時 程序控制步進電動機 A 快速反轉(zhuǎn) 回 到初始位置后停止 當工作臺出現(xiàn)意外超過極限位置時 出發(fā)限位開關(guān) 程序控制所有步進電動機停 止轉(zhuǎn)動 控制工作臺沿 X 方向間歇運動 間隔為 1mm 電機驅(qū)動 include include sbit Kstart P2 0 sbit Kzh P2 1 sbit Kfz P2 2 sbit Ksup P2 3 sbit Ksdw P2 4 sbit As P3 0 電機 A 的 4 相 sbit Bs P3 1 sbit Cs P3 3 sbit Ds P3 4 sbit A1s P1 0 電機 B 的 4 相 sbit B1s P1 1 sbit C1s P1 2 sbit D1s P1 3 sbit A2s P3 5 電機 C 的 4 相 sbit B2s P3 4 sbit C2s P3 3 sbit D2s P1 4 unsigned int count 0 unsigned int startstop 0 unsigned int zhengzhfanzh 0 unsigned char flag 0 unsigned int chg 0 unsigned int chd 0 unsigned long jishusum 0 unsigned long jipulsez 0 unsigned long jipulsef 0 unsigned char getkey void jisun s 計算位移程序 void kedu void delay unsigned int t while t void int0 interrupt 0 flag 1 timer function void timer1 interrupt 3 count if flag 0 正轉(zhuǎn) switch count case 1 As 1 Bs 0 Cs 0 Ds 0 break A case 2 As 1 Bs 1 Cs 0 Ds 0 break AB case 3 As 0 Bs 1 Cs 0 Ds 0 break B case 4 As 0 Bs 1 Cs 1 Ds 0 break BC case 5 As 0 Bs 0 Cs 1 Ds 0 break C case 6 As 0 Bs 0 Cs 1 Ds 1 break CD case 7 As 0 Bs 0 Cs 0 Ds 1 break D case 8 Bs 0 Cs 0 Ds 1 count 0 As 1 break DA TH1 chg TL1 chd jipulsez else 反轉(zhuǎn) switch count case 1 As 1 Ds 0 Cs 0 Bs 0 break A case 2 As 1 Ds 1 Cs 0 Bs 0 break AD case 3 As 0 Ds 1 Cs 0 Bs 0 break D case 4 As 0 Ds 1 Cs 1 Bs 0 break DC case 5 As 0 Ds 0 Cs 1 Bs 0 break C case 6 As 0 Ds 0 Cs 1 Bs 1 break CB case 7 As 0 Ds 0 Cs 0 Bs 1 break B case 8 Ds 0 Cs 0 Bs 1 As 1 count 0 break BA TH1 chg TL1 chd jipulsef void main unsigned char key 0 keysflag 0 Init Lcd 初始化 LCD1602 delay 100 dispstr 0 0 Ready TMOD 0 x10 EA 1 jishusum 2000 TH1 jishusum 256 TL1 jishusum 256 ET1 1 delay 100 chg TH1 chd TL1 while 1 key getkey switch key case 0 if keysflag 1 jisun s kedu if jipulsez 0 key e break 沒有按鍵按下 case s cls TR1 1 ET1 1 dispstr 0 0 Run dispchar 0 1 Z keysflag 1 jisun speed break 開始 case e TR1 0 ET1 0 dispstr 0 0 Stop break 停止 case 2 flag 0 dispchar 0 1 Z count 0 break case 3 flag 1 dispchar 0 1 F count 0 break case 4 jishusum jishusum 2000 if jishusum 60000 jishusum 60000 chg jishusum 256 chd jishusum 256 disp jishusum jisun speed jisun s dispstr 0 1 U break case 5 jishusum jishusum 2000 if jishusum 0 jishusum 0 chg jishusum 256 chd jishusum 256 disp jishusum jisun s jisun speed dispstr 0 1 D break get keynumber unsigned char getkey unsigned char key 0 if Kstart delay 10 if Kstart startstop if startstop 1 key s else key e startstop 0 while Kstart if Kzh delay 10 if Kzh key 2 while Kzh if Kfz delay 10 if Kfz key 3 while Kfz if Ksup delay 10 if Ksup key 4 while Ksup if Ksdw delay 10 if Ksdw key 5 while Ksdw return key void jisun s unsigned long fs 0 unsigned char k1 k2 k3 k4 k5 fs jipulsez k1 fs 10000 k2 fs k1 10000 1000 k3 fs k1 10000 k2 1000 100 k4 fs k1 10000 k2 1000 k3 100 10 k5 fs k1 10000 k2 1000 k3 100 k4 10 dispstr 5 0 S dispnumb 8 0 k1 dispnumb 9 0 k2 dispnumb 10 0 k3 dispchar 11 0 dispnumb 12 0 k4 dispnumb 13 0 k5 dispstr 14 0 mm void kedu EA 0 if s 5 0 dianji1zhuan 0 dianjizhuan2 if s 10 0 dianjizhuan1 dianji1zhuan 1 dianjizhuan2 EA 1 void dianji1zhuan unsigned char i unsigned char j if i 0 A1s 1 B1s 0 C1s 0 D1s 0 delay 10 A1s 1 B1s 1 C1s 0 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 1 C1s 0 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 1 C1s 1 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 0 C1s 1 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 0 C1s 1 D1s 1 delay 10 A1s 0 B1s 0 C1s 0 D1s 1 delay 10 B1s 0 C1s 0 D1s 1 As 1 delay 10 A1s 1 D1s 0 C1s 0 B1s 0 delay 10 A1s 1 D1s 1 C1s 0 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 1 C1s 0 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 1 C1s 1 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 0 C1s 1 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 0 C1s 1 B1s 1 delay 10 A1s 0 1s 0 C1s 0 B1s 1 delay 10 D1s 0 C1s 0 B1s 1 A1s 1 delay 10 if i 1 for j 0 j 2 j A1s 1 B1s 0 C1s 0 D1s 0 delay 10 A1s 1 B1s 1 C1s 0 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 1 C1s 0 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 1 C1s 1 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 0 C1s 1 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 0 C1s 1 D1s 1 delay 10 A1s 0 B1s 0 C1s 0 D1s 1 delay 10 B1s 0 C1s 0 D1s 1 As 1 delay 10 A1s 1 D1s 0 C1s 0 B1s 0 delay 10 A1s 1 D1s 1 C1s 0 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 1 C1s 0 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 1 C1s 1 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 0 C1s 1 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 0 C1s 1 B1s 1 delay 10 A1s 0 1s 0 C1s 0 B1s 1 delay 10 D1s 0 C1s 0 B1s 1 A1s 1 delay 10 void dianjizhuan1 A2s 1 B2s 0 C2s 0 D2s 0 delay 10 A2s 1 B2s 1 C2s 0 D2s 0 delay 10 A2s 0 B2s 1 C2s 0 D2s 0 delay 10 A2s 0 B2s 1 C2s 1 D2s 0 delay 10 A2s 0 B2s 0 C2s 1 D2s 0 delay 10 A2s 0 B2s 0 C2s 1 D2s 1 delay 10 A2s 0 B2s 0 C2s 0 D2s 1 delay 10 B2s 0 C2s 0 D2s 1 A2s 1 delay 10 void dianjizhuan2 A2s 1 D2s 0 C2s 0 B2s 0 delay 10 A2s 1 D2s 1 C2s 0 B2s 0 delay 10 A2s 0 D2s 1 C2s 0 B2s 0 delay 10 A2s 0 D2s 1 C2s 1 B2s 0 delay 10 A2s 0 D2s 0 C2s 1 B2s 0 delay 10 A2s 0 D2s 0 C2s 1 B2s 1 delay 10 A2s 0 B2s 0 C2s 0 B2s 1 delay 10 D2s 0 C2s 0 B2s 1 A2s 1 delay 10 4 2 程序設(shè)計技術(shù) 4 3 程序設(shè)計說明 由鍵盤輸入所需刻定長度 單片機接到鍵盤輸入信號 按照預定程序分別控制三個 步進電動機