畢業(yè)設(shè)計（論文）簡易數(shù)控鉆床加工過程控制仿真與實現(xiàn)

1、西安培華學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 簡易數(shù)控鉆床加工過程控制仿真與實現(xiàn) 西安培華學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 簡易數(shù)控鉆床加工過程控制仿真與實現(xiàn) 姓 名 院 系 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 專 業(yè) 網(wǎng) 絡(luò) 工 程 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 簡易數(shù)控鉆床加工過程控制仿真與實現(xiàn)摘 要該設(shè)計系統(tǒng)是以at89s51為單片機(jī)，用74ls245為顯示位控制，利用單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)及其附加電路設(shè)計一個實現(xiàn)對數(shù)控鉆床的工序過程控制的系統(tǒng)，設(shè)系統(tǒng)為一維坐標(biāo)，系統(tǒng)由數(shù)控機(jī)器與電機(jī)驅(qū)動電路4位led顯示器以及加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)按鍵組成，通過編程，實現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的變速、勻速、和正、反運(yùn)行及運(yùn)行狀態(tài)的顯示控制。軟件程序采用c語言編寫，便

2、于移植與升級。此系統(tǒng)就構(gòu)成了完整的數(shù)控鉆床控制系統(tǒng)。它不僅可以作為數(shù)控鉆床的控制系統(tǒng)，還可以用做普通鉆床的數(shù)控改造。報告詳細(xì)介紹了整個系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)、工作原理和系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計。鉆頭具有勻速、變速、正反轉(zhuǎn)功能，通過功能鍵切換實現(xiàn)各種工作狀態(tài)的運(yùn)行，通過測速回路形成一個可控的閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)顯示電機(jī)運(yùn)行速度，在國內(nèi)的中小企業(yè)將有一定的應(yīng)用市場。關(guān)鍵詞：at89s51單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)； 數(shù)控鉆床is simple number control the drilling machine transform process control to imitate really with realiz

3、eabstract this text introduced the design method that the number controls the drilling machine control system hardware telephone. the designs system is to take at89 s51 as unipole slab machine, use the 74 ls245s as display potential control, take advantage of unipole slab machine, stepping dynamo an

4、d it the additional telephone design a system that the sequence process that carries out logarithm to control drilling machine controls. establish the system as one dimensional coordinates, system from number control machine and dynamo drive circuit 4 led displays and acceleration, decelerate, is sc

5、rewing, turn over key composition, pass to weave a distance, realize vs the velocity variation of stepping dynamo, even soon, and just, anti the display control of the run - time and run - time status.the software procedure adoption c language writes, easy to transplantation with upgrade. the report

6、 introduced the hardware composition of the whole system in detail structure, work the software programming of priniple and system apply it with homologous of software, this system constituted a complete number to control drilling machine control system.it can not only be the control system that the

7、 number controls drilling machine, also available set against the number of common drilling machine to control a remould.the drill has even soon, velocity variation, positive and negative revolution function, pass the run - time that the funtion key cutover carries out various operate status, pass a

8、nd measure soon a loop and forming a can control of shut ring system, realize display dynamo run - time the velocity will have in the inland medium and small enterprises certain of applied market.key words: the at89 s51 unipole slab machine; stepping dynamo; 目 錄摘 要 abstract 目 錄 第1章本課題論文設(shè)計的背景1.1 研究現(xiàn)狀

9、與發(fā)展動態(tài)：71.1. 1數(shù)控鉆床的產(chǎn)生 81.1.2 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展 81.1.3 鉆床的發(fā)展趨勢81.2 國內(nèi)外發(fā)展情況：9 1.2.1系統(tǒng)具有功能9 1.2.2主要技術(shù)指標(biāo)10第2章方案的論證與設(shè)計 2.1 本設(shè)計工作的選擇方案和論證10 2.1.1單片機(jī)芯片的選擇論討10 2.1.2顯示模塊的方案與論討102.2電路設(shè)計最終方案決定112.3設(shè)計目的112.4設(shè)計目標(biāo)122.5設(shè)計任務(wù)12第3章 硬件模塊介紹133.1 uln2803步進(jìn)電機(jī)133.1.1步進(jìn)電機(jī)種類133.1.2步進(jìn)電機(jī)的選擇143.1.3步進(jìn)電機(jī)流程圖143.1.4步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部原理圖及實現(xiàn)153.2 led顯示模塊

10、153.2.1 led流程圖163.2.2 led結(jié)構(gòu)163.2.3 led工作原理173.2.4 數(shù)碼管流程圖173.2.5 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)17第4章 軟件設(shè)計184.1 語言的選擇184.2 軟件調(diào)試19第5章 仿真與調(diào)試195.1 硬件調(diào)試19總 結(jié)21致 謝21參考文獻(xiàn)22附錄附錄一22附錄二29第一章 緒 論1.1研究現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài)：1.1.1數(shù)控鉆床的產(chǎn)生 在鉆械制造工業(yè)中并不是所有的產(chǎn)品零件都具有很大的批量，單件與小批量的零件（批量在10-100件）約占鉆械加工總量80%以上。尤其是在造船、航天、航空、鉆床、重型鉆械以及國防工業(yè)更是如此。 為了滿足多品種，小批量的自動化生產(chǎn)，迫切需

11、要一種靈活的，通用的，能夠適用產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動化鉆床。數(shù)控鉆床就是這樣背景下誕生與發(fā)展起來的。它為單件、小批量生產(chǎn)的精密復(fù)雜零件提供了自動化的加工手段。 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t8129-1997，對鉆床數(shù)字控制的定義：用數(shù)字控制的裝置（簡稱數(shù)控裝置），在運(yùn)行過程中，不斷地引入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，從而對某一生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動控制，交數(shù)字控制，簡稱數(shù)控。用計算鉆控制加工功能，稱計算鉆控（computerized numerical,縮寫cnc）。 數(shù)控鉆床即使采用了數(shù)控技術(shù)的鉆床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的鉆床，從應(yīng)用來說，數(shù)控鉆床就是將加工過程所需的各種操作（如主軸變速、松加弓箭、進(jìn)刀與退刀、開車與停車、選

12、擇刀具、供給切削液等）和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量都用數(shù)字化的代碼來表示，通過控制介質(zhì)將數(shù)字信息送入專用的或通用的計算鉆，計算鉆對輸入的信息進(jìn)行處理與運(yùn)算，發(fā)出各種指令來控制鉆床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，是鉆床自動加工出所需要的零件。1.1.2數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展 從1952年第一臺數(shù)控鉆床問世后，數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)先后經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展，其六代是指電子管、晶體管、集成電路、小型計算鉆、微處理器和基于工控pc鉆的通用cnc系統(tǒng)。其中前三代為第一階段，稱作為硬件連接數(shù)控，簡稱nc系統(tǒng)；后三代為第二階段，稱作計算鉆軟件數(shù)控，簡稱cnc系統(tǒng)。1.1.3鉆床的發(fā)展趨勢 數(shù)控鉆床總的發(fā)展趨勢是工序

13、集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。 （1）工序集中 20世紀(jì)50年代末期，在一般數(shù)控鉆床的基礎(chǔ)上開發(fā)了數(shù)控加工中心，即自備刀具庫的自動換刀數(shù)控鉆床。在加工中心鉆床上，工件一次裝夾后，鉆床的鉆械手可以自動更換刀具，連續(xù)的對工件進(jìn)行多種工序加工。 目前，加工中心鉆床的刀具庫容量可達(dá)到100多把刀具，自動換刀裝置的換刀時間僅需0.5-2秒。加工中心鉆床使工序集中在一臺鉆床上完成，減少了由于工序分散，工件多次安裝引起的定位誤差，提高了加工精度，同時也減少了鉆床的臺數(shù)與占地面積，壓縮了半成品的庫存量，減少了工序間的輔助時間，有效的提高了數(shù)控鉆床的生產(chǎn)效率和數(shù)控加工的經(jīng)濟(jì)效益。 （2）高

14、速、搞笑、高精度 高速、高效、高精度是鉆械加工的目標(biāo)，數(shù)控鉆床因其價格昂貴，在上述三方面的發(fā)展也就更突出。（3）方便使用數(shù)控鉆床制造廠把建立又要的鉆械界面，提高數(shù)控鉆床的可靠性作為提高競爭能力的主要方面。手工編程和自動編程已經(jīng)使用了幾十年，有了長足的發(fā)展，在手工編程方面開發(fā)了多種加工循環(huán)、參數(shù)編程除直線、圓弧以外的各種插補(bǔ)功能，cad/cam的研究發(fā)展，從技術(shù)上來講可以代替手工編程，但是一套適用的cad/cam軟件加上計算鉆械硬件，投資較大、學(xué)習(xí)、掌握時間較長，對大多數(shù)的簡單工件很不經(jīng)濟(jì)。 近年來，發(fā)展起來的圖形交互式編程系統(tǒng)（wop，又稱面向車間編程），很受用戶歡迎。這種變成方式不使用g,m

15、代碼，而是借助圖形菜單，輸入整個圖形塊以及相應(yīng)參數(shù)作為加工指令，形成加工程序，與傳統(tǒng)加工時的思維方式類似。圖形交互編程方法在制定標(biāo)準(zhǔn)后，有可能成為各種型號的數(shù)控鉆床的統(tǒng)一的編程方法。 1.2.1系統(tǒng)具有功能 鉆頭具有勻速、變速、正反轉(zhuǎn)功能，通過功能鍵切換實現(xiàn)各種工作狀態(tài)的運(yùn)行，通過測速回路形成一個可控的閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)顯示電機(jī)運(yùn)行速度，具有超速和超低速報警功能，并具有通信下載、編輯、調(diào)試、燒寫功能。1.2.2主要技術(shù)指標(biāo)1.電機(jī)啟動頻率=20hz；2.最大轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘；6位；3.4位led顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速；4顯示刷新時間20毫秒；54個功能鍵（加速，減速，正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)）；6系統(tǒng)工作電源：+5v

16、0.5v；7電機(jī)驅(qū)動電源：+12v。第二章 方案的論證與設(shè)計2.1 本設(shè)計工作的選擇方案和論證2.1.1 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證方案一：采用89c51作為硬件核心，采用flash rom，內(nèi)部具有4kb rom存儲空間，能于3v的超低壓工作，而且與mcs-51系列單片機(jī)完全兼容，但是運(yùn)用于電路設(shè)計中時由于不具備isp在線編程技術(shù)，當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，對芯片的多次插拔會對芯片造成一定的損壞。方案二：采用at89s52,片內(nèi)rom全都采用flash rom，能以3v的超低壓工作。同時，也與mcs-51系列單片機(jī)完全兼容。該芯片內(nèi)部存儲器為8

17、kb rom存儲空間，同樣具有89c51的功能，且具有下載、在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞。所以，選擇采用at89s52單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)。2.1.2 顯示模塊的選擇方案和論證方案一：采用led液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大，可顯示大量文字、圖形,顯示多樣、清晰可見，但是價格昂貴，需要的接口線多，所以在此設(shè)計中不采用led液晶顯示屏。方案二：采用點陣式數(shù)碼管顯示，點陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合，如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi)，且價格也相對較高，所以也不

18、用此種作為顯示。方案三：采用led七段數(shù)碼管動態(tài)掃描,led數(shù)碼管價格適中，對于顯示數(shù)字最合適，而且采用動態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時，占用的單片機(jī)口線少。綜上所述，所以采用了led數(shù)碼管作為顯示。2.2 電路設(shè)計最終方案決定綜上各方案所述,對此次作品的方案選定：采用at89s52作為主控制系統(tǒng)；顯示方法采用 led七段數(shù)碼管動態(tài)掃描方法。2.3 設(shè)計目的運(yùn)用所學(xué)相關(guān)知識及查閱資料，完成簡易數(shù)控鉆床的設(shè)計，以達(dá)到理論與實踐更好的結(jié)合、進(jìn)一步提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識和設(shè)計的能力的目的。通過本次設(shè)計的訓(xùn)練，可以使我在基本思路和基本方法上對基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計有一個比較感性的認(rèn)識，并具備一定程度的設(shè)計能

19、力。24 設(shè)計目標(biāo)為了滿足計算器的基本要求，可以基本正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速運(yùn)行，數(shù)據(jù)歸零和出錯警告提示，系統(tǒng)由數(shù)控機(jī)器與電機(jī)驅(qū)動電路4位led顯示器以及加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)按鍵組成，通過編程，實現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的變速、勻速、和正、反運(yùn)行及運(yùn)行狀態(tài)的顯示控制。并用led 數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，設(shè)計仿真和調(diào)試要用到protues 、keil等軟件。2.5 設(shè)計任務(wù)本設(shè)計采用at89s51 單片機(jī)，實現(xiàn)了利用單片機(jī)進(jìn)行了一個簡單計算器設(shè)計。允許對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行加減乘除運(yùn)算及l(fā)ed 顯示，我們采用可以進(jìn)行兩位數(shù)字的運(yùn)算，選用4 個led 數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)和結(jié)果。系統(tǒng)工作電源選為：+5v0.5v，顯示刷新時間20毫

20、秒。接通電源，led顯示初始值，等待鍵入數(shù)值，當(dāng)鍵入數(shù)字，通過lcd顯示出來，查閱相關(guān)資料、分析該課題的系統(tǒng)和組成原理的基礎(chǔ)上，完成基于單片機(jī)“簡單計算器”的理論設(shè)計、pcb圖的繪制、電路板加工焊接及調(diào)試、系統(tǒng)應(yīng)用程序的設(shè)計與系統(tǒng)硬件及軟件的綜合調(diào)試，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的正常工作。2.6工作過程整個計算器系統(tǒng)的工作過程為：首先存儲單元初始化，顯示初始值和鍵盤掃描，判斷按鍵位置，查表得出按鍵值，單片機(jī)則對數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存與相應(yīng)處理轉(zhuǎn)換，之后送入led顯示器動態(tài)顯示。整個系統(tǒng)可分為三個主要功能模塊：功能模塊一，實時鍵盤掃描；功能模塊二，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成顯示器顯示；功能模塊三，顯示器動態(tài)顯示。第三章 硬件模塊介紹3

21、.1 uln2803步進(jìn)電機(jī)3.1.1步進(jìn)電機(jī)分哪幾種? 步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（pm），反應(yīng)式（vr）和混合式（hb） 永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度； 反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影

22、響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。 雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計算機(jī)等許多專業(yè)知識。 目前,生產(chǎn)步進(jìn)電機(jī)的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術(shù)人員，能夠自行開發(fā)，研制的廠家卻非常少，大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設(shè)備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給用戶在產(chǎn)品選型、使用中造成許多麻

23、煩。簽于上述情況，我們決定以廣泛的感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)為例。敘述其基本工作原理。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機(jī)改進(jìn)時有所幫助。3.1.2步進(jìn)電機(jī)流程圖 主程序流程圖： 1.flag_top為電機(jī)轉(zhuǎn)動或停止標(biāo)志，為0表示轉(zhuǎn)動，默認(rèn)為1，通過某一按鍵會改變該位的值； 2.flag_mode為電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)標(biāo)志位，為0表示正轉(zhuǎn)，為1表示反轉(zhuǎn)，默認(rèn)為0，通過某一按鍵會改變該位的值。 3.1.2步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動的選擇 uln2803 8個npn達(dá)林頓晶體管，連接在陣列非常適合邏輯接口電平數(shù)字電路和較高的電流/電壓，如打印錘類似的負(fù)載，廣泛的適用范圍：計算機(jī)，工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用。所有工業(yè)設(shè)備由集電極輸出和鉗位二

24、極管瞬態(tài)抑制。該uln2803是專為符合標(biāo)準(zhǔn)ttl。該電路為反向輸出型，既輸出低電平、電壓才能導(dǎo)通工作。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進(jìn)角）。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 1-8引腳：輸入端11-18引腳：輸出端9引腳：地端10引腳：電源+3.1.3步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖與實現(xiàn)uln2803達(dá)林頓管ic，一般都是 用來驅(qū)動功率稍微大一點的被動器件的，而驅(qū)動的被動器件里，有

25、很大一部分是感性的，如繼電器、馬達(dá)、電磁閥等，這些感性器件在關(guān)斷瞬間會產(chǎn)生很高的自感電動勢（自感電壓），低的10多伏，高的幾十伏，甚至幾百伏，這么高的電壓很容易把uln2803 達(dá)林頓管打壞，甚至打壞電路中的其它元器件，所以需要在感性器件上并聯(lián)一個二極管，用來續(xù)流（就是把那個自感高壓放掉），保護(hù)ic和其它器件不受破壞，此續(xù)流二極管正極接2803輸出端(即電感器件的一端），負(fù)極接驅(qū)動電源（在2803上是10腳，也就是電感器件的另一端）。2803在內(nèi)部設(shè)計了二極管以后，用戶在使用的時候不需要外接二極管，在同時驅(qū)動多路器件的時候可以節(jié)省pcb空間，節(jié)約成本、方便走線3.2 led顯示模塊3.2.1

26、led工作流程圖3.2.2 led結(jié)構(gòu) led顯示器采用發(fā)光二極管顯示字段。單片機(jī)系統(tǒng)中經(jīng)常采用的是八段顯示器，即led顯示器中有8個發(fā)光二極管，每段led的壁畫分別成為a,b,c,d,e,f,g,代表七個字段和一個小數(shù)點“dp”。七段led陽極連在一起稱為共陽極接法，而陰極接在一起稱為陰極接法。3.2.3 led工作原理共陰極的led，只要在某該段二極管加上高電平，該段即點亮，反之則暗。共陰極與之相反。對共陰極led顯示器的控制采用“接地方式”即通過控制led的“gnd”引腳的電平的高低來達(dá)到選通的目的，該引腳即通常所說的位選線，共陽極的led顯示控制方式則相反。led顯示器的亮度除了與電流

27、有關(guān)，還與led的型號有關(guān)，根據(jù)顯示亮度不同劃分為普通亮度和高亮度led，高亮度的led顯示器的亮度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通亮度的led，正常情況下高亮度的led是普通亮度的10倍，即在12ma/段時可點亮。一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，通常將控制led顯示字符的8位數(shù)據(jù)稱為段選碼，七段led的段選碼如圖4-1所示，共陰極與共陽極的段選碼互為補(bǔ)碼，即函數(shù)值相加等于ffh。3.2.3數(shù)碼管工作流程圖 3.24數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管

28、和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(com)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極com接到+5v，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(com)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極com接到地線gnd上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陽型就是八個發(fā)光管的正極都連在一起 ，作為一條引線。內(nèi)部結(jié)構(gòu)共陰型就是七個發(fā)光管的負(fù)極都連在一起 ，作為一條引線。引腳圖ag段用于顯示數(shù)

29、字,字符的筆畫,（dp顯示小數(shù)點），每一段控制agdp的亮與來.三極管9012三極管是電流放大器件，有三個極，分別叫做集電極c，基極b，發(fā)射極e。分成npn和pnp兩種。我們僅以npn三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。 一、電流放大下面的分析僅對于npn型硅三極管。如上圖所示，我們把從基極b流至發(fā)射極e的電流叫做基極電流ib；把從集電極c流至發(fā)射極e的電流叫做集電極電流 ic。這兩個電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極e上就用了一個箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制（假設(shè)電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話），并且基極電流很

30、小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變 化量的倍，即電流變化被放大了倍，所以我們把叫做三極管的放大倍數(shù)（一般遠(yuǎn)大于1，例如幾十，幾百）。如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發(fā)射 極之間，這就會引起基極電流ib的變化，ib的變化被放大后，導(dǎo)致了ic很大的變化。如果集電極電流ic是流過一個電阻r的，那么根據(jù)電壓計算公式 u=r*i 可以算得，這電阻上電壓就會發(fā)生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號了。二、偏置電路三極管在實際的放大電路中使用時，還需要加合適的偏置電路。這有幾個原因。首先是由于三極管be結(jié)的非線性（

31、相當(dāng)于一個二極管），基極電流必須在輸入電壓 大到一定程度后才能產(chǎn)生（對于硅管，常取0.7v）。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7v時，基極電流就可以認(rèn)為是0。但實際中要放大的信號往往遠(yuǎn)比 0.7v要小，如果不加偏置的話，這么小的信號就不足以引起基極電流的改變（因為小于0.7v時，基極電流都是0）。如果我們事先在三極管的基極上加上一 個合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個電阻rb就是用來提供這個電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當(dāng)一個小信號跟這個偏置電流疊加在一起時，小 信號就會導(dǎo)致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會被放大并在集電極上輸出。另一個原因就是輸出信號范圍的要求，如果沒有加偏

32、置，那么只有對那些增加的 信號放大，而對減小的信號無效（因為沒有偏置時集電極電流為0，不能再減小了）。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當(dāng)輸入的基極電流變小時，集電極 電流就可以減?。划?dāng)輸入的基極電流增大時，集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。三、開關(guān)作用下面說說三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因為受到電阻 rc的限制（rc是固定值，那么最大電流為u/rc，其中u為電源電壓），集電極電流是不能無限增加下去的。當(dāng)基極電流的增大，不能使集電極電流繼續(xù)增大 時，三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是否飽和的準(zhǔn)則是：ib*ic。進(jìn)入飽和狀態(tài)之后，三極管的集電極跟發(fā)射極之

33、間的電壓將很小，可以理解為 一個開關(guān)閉合了。這樣我們就可以拿三極管來當(dāng)作開關(guān)使用：當(dāng)基極電流為0時，三極管集電極電流為0（這叫做三極管截止），相當(dāng)于開關(guān)斷開；當(dāng)基極電流很 大，以至于三極管飽和時，相當(dāng)于開關(guān)閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài)，那么這樣的三極管我們一般把它叫做開關(guān)管。四、工作狀態(tài)如果我們在上面這個圖中，將電阻rc換成一個燈泡，那么當(dāng)基極電流為0時，集電極電流為0，燈泡滅。如果基極電流比較大時（大于流過燈泡的電流除以三極管 的放大倍數(shù) ），三極管就飽和，相當(dāng)于開關(guān)閉合，燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的分之一大一點就行了，所以就可以用一個小電流來控制一個大電流的通 斷

34、。如果基極電流從0慢慢增加，那么燈泡的亮度也會隨著增加（在三極管未飽和之前）。第四章 軟件設(shè)計4.1語言的選擇本設(shè)計是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計方案，選擇合適的編程語言是一個重要的環(huán)節(jié)。在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計時，常用的是匯編語言和c語言。匯編語言，程序可讀性和可移植性比較差。而c語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高，但語言簡潔，使用方便，靈活，運(yùn)算豐富，表達(dá)化類型多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句，程序設(shè)計自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點。由于現(xiàn)在單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，內(nèi)部的各種資源相當(dāng)?shù)呢S富，cpu的處理速度非常的快。用c語言來控制單片機(jī)無疑是一個理想的選

35、擇。所以在本設(shè)計中采用c語言編寫軟件程序。主程序的設(shè)計詳見附錄一。第五章 仿真與調(diào)試5.1硬件調(diào)試常見故障：1、邏輯錯誤：它是由設(shè)計錯誤或加工過程中的工藝性錯誤所造成的。這類錯誤包括錯線、開路、短路等。2、元器件失效：有兩方面的原因：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是組裝錯誤造成元件失效，如電解電容、集成電路安裝方向錯誤等。3、可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞，經(jīng)不起振動；走線和布局不合理也會引起系統(tǒng)可靠性差。4、電源故障：若樣機(jī)由電源故障，則加電后很容易造成器件損壞。電源故障包括電壓值不符合設(shè)計要求，電源引線和插座不對，功率不足，負(fù)載能力差

36、等。調(diào)試方法：包括多級調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。在調(diào)試過程中要針對可能出現(xiàn)的故障認(rèn)真分析，直至檢查出原因并排除。本次硬件調(diào)試過程中，對所出現(xiàn)的問題進(jìn)行了認(rèn)真的分析和改正，最后能夠很好的達(dá)到設(shè)計要求的效果。5.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試一般分為以下四個階段：1、 編寫程序并查錯；2、在c語言的編譯系統(tǒng)中編譯源程序3、對程序進(jìn)行編譯連接，并及時發(fā)現(xiàn)程序中存在的錯誤；4、改正錯誤。在本次調(diào)試中出現(xiàn)的問題有：1、在程序中有的函數(shù)名未定義；2、有一些函數(shù)名錄入時少寫一個字母或順序顛倒；3、沒有注意函數(shù)名的調(diào)用及定義；4、芯片引腳定義出錯而導(dǎo)致沒有實驗現(xiàn)象。在軟件調(diào)試過程中，對出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行了認(rèn)真的分析和修改，多次調(diào)試成

37、功后，能夠很好的達(dá)到既定的設(shè)計效果。在本次調(diào)試中出現(xiàn)的問題有：1、在程序中有的函數(shù)名未定義；2、在抄錄程序時，少錄入一些字符，如：“；”、“”、“-”等符號，而出現(xiàn)錯誤；3、有一些函數(shù)名錄入時少寫一個字母或順序顛倒；4、沒有注意函數(shù)名的調(diào)用及定義；5、芯片引腳定義出錯而導(dǎo)致沒有實驗現(xiàn)象?？?結(jié)我的題目是數(shù)控鉆床設(shè)計，經(jīng)過近一個月的努力，終于順利完成了畢業(yè)設(shè)計。對于我們這些實踐中的新手來說，這是一次考驗。剛開始，我們頭緒不是很清楚，不知道從哪里入手，但通過老師的耐心指導(dǎo)并和同學(xué)認(rèn)真研究設(shè)計課題，跑圖書館查資料、確定基本設(shè)計方案、對所用芯片功能進(jìn)行查找、調(diào)試、上機(jī)仿真等，經(jīng)歷了一次次的困難，卻積累

38、了很多寶貴的經(jīng)驗。就目前來說，我的動手能力雖然差一點，但我想，通過我的不懈努力，在這方面，我總會得到提高。這一點，我堅信。因為別人能做到的，我也一定能做到。這次課程設(shè)計不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上沒有學(xué)到過的知識，增加了我的知識運(yùn)用能力，增強(qiáng)我的實際操作能力。使我懂得了理論聯(lián)系實踐的重要性，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨(dú)立思考的能力。 在整個設(shè)計的過程中遇到的問題主要有以下四點，第一：基礎(chǔ)知識掌握的不牢固，主要表現(xiàn)在一些常用的電路的形式和功能不清楚，對書本上的內(nèi)容理解不夠

39、透徹。第二：對一些常用的應(yīng)用軟件缺少應(yīng)用，體現(xiàn)在畫電路圖和系統(tǒng)的仿真的時候，對這些軟件的操作不熟練，浪費(fèi)了很多時間。第三：相關(guān)知識掌握的不夠全面，缺少系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)驗。第四：對c語言掌握得不夠好，我們不但通過單片機(jī)了解到了關(guān)于學(xué)科以外的只是，甚至讓我更好的掌握了計算機(jī)語言知識，更好的為就業(yè)提供了多元化的方向。致 謝本次畢業(yè)設(shè)計我要特別感謝我的導(dǎo)師伍老師，在教學(xué)繁忙、事務(wù)纏身的情況下，伍老師多次抽出時間，對我的論文進(jìn)行悉心的指導(dǎo)，從論文的選題到論文的總體框架，再到論文撰寫過程中的語言組織，他都進(jìn)行了細(xì)致的批閱，使得我的論文越來越規(guī)整，更加符合標(biāo)準(zhǔn)。在這里真誠地對所有關(guān)心我、幫助我、鼓勵我的老師、同

40、學(xué)、朋友道聲:“謝謝!”參考文獻(xiàn)1 at89s52單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)；2步進(jìn)電機(jī)工作原理及控制技術(shù)；3led工作原理及應(yīng)用技術(shù)；4電機(jī)驅(qū)動電路技術(shù)；5獨(dú)立按鍵原理及應(yīng)用技術(shù)；6protel99se技術(shù)。附錄附錄一#include#define mot p1unsigned char np=4,j;#define delay 200#define log_delay 100#define round 48#define qdd 60#define bc0 5#define bc1 10#define bc2 20#define bc3 30#define bc4 40#define bc5 5

41、0#define port p0/sbit a1=p20;sbit a2=p21;sbit a3=p22;sbit a4=p23;/sbit key1=p24;sbit key2=p25;sbit key3=p26;sbit key4=p27;/sbit zz=p37;sbit fz=p36;#define cal0 0#define cal1 1#define cal2 3#define cal3 5#define cal4 7#define cal5 9#define cal6 11#define cal7 14#define cal8 16#define cal9 18#define cal10 21#define cal1