簡易數(shù)控刻尺機

1、 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(xué)生姓名：學(xué) 號：班 級： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 目錄第1章 設(shè)計任務(wù)21.1 設(shè)計任務(wù)介紹及意義21.2 設(shè)計任務(wù)明細2方案設(shè)計2總體設(shè)計2第2章 設(shè)計總體方案42.1 設(shè)計的基本依據(jù)42.2 總體方案的確定4第3章 電氣原理設(shè)計53.1 電氣系統(tǒng)的基本組成53.1.1 8051單片機53.1.2 Intel6264芯片63.1.3 2764芯片73.1.4 815573.1.5 74ls573介紹93.1.6 SMC2004A LCM93.1.7 BS232光電耦合器103.1.8 步進電動機113.2電氣系統(tǒng)的設(shè)計12第4章 程序設(shè)計1

2、34.1 軟件完成的主要內(nèi)容134.2 程序設(shè)計技術(shù)214.3 程序設(shè)計說明21參考文獻23 第一章1.1 設(shè)計任務(wù)介紹及意義本次設(shè)計任務(wù)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(wù)明細1.2.1方案設(shè)計根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)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(fù)雜的電氣系統(tǒng)設(shè)計，畫出另外一張A

3、1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(xué)生應(yīng)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(wù)和時間安排建議如下：（一）課程實習(xí)，搜集資料及方案設(shè)計(5天)1、課程實習(xí)實習(xí)期間，要根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)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(xí)的要求：1.學(xué)習(xí)設(shè)計對象的有關(guān)的專業(yè)知識。2.學(xué)習(xí)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(xí)(調(diào)研)記錄。2、方案設(shè)計這一階段應(yīng)明確整個設(shè)

4、計的目的和方向，根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)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(wù)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(wù)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(yīng)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(yīng)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

5、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(xué)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。

6、保證整機的性能趨于完善，滿足設(shè)計任務(wù)書的要求。要求學(xué)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(yīng)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(dǎo)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(xùn)練。（五)編寫課程設(shè)

7、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(xué)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(yīng)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(xué)科通用標準。作者自己擬定的符號、記號縮略詞，均應(yīng)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

8、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2章 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(wù)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

9、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?？紤]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 總體方案的確定顯示器接口電路步進電動機A單片機數(shù)據(jù)存儲擴展程序存儲擴展功率放大光電隔離步進電動機B功率放大光電隔離步進電動機C功率放大光

10、電隔離行程開關(guān) 鍵盤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(yù)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3章 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4

11、0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(fù)位/備用電源。 RST（Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。 VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。 EA

12、/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3-13.1.2 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A12A0（address inputs）：地址線，可尋址8KB的存儲空間。 D7D0（

13、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D7D0寫入被選中的存儲單元。 讀出：當和為低電平，

14、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D7D0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: A0一A12：13根地址輸入線。用于尋址片內(nèi)的8K個存儲單元。 D0D7：8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。 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D0D7端輸出。 CE：選片信號。低電平有效。當該信號為0時表示選中此芯片。 PGM:編程脈沖輸入端。對EPROM編程時，在該端

15、加上編程脈沖。讀操作時該信號為1。 VPP：編程電壓輸入端。編程時應(yīng)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 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(fù)位信號輸入端，高電平有效。復(fù)位后，3個I/O口均為輸入方式。 AD0AD7：三態(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

16、，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，AD0AD7上地址為8155中RAM單元的地址（00HFFH）；當IO/ 1時，選擇 8155的I/O口，AD0AD7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。 PA0PA7：8位通用I/O口，其輸入、輸出的流向可由程序控制。 PB0PB7：8位通用I/O口，功能同A口。

17、 PC0PC5：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(yīng)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00HFFH；當 0，IO/ 1時，選中8155的I/O口，其端口地址的低8位由AD7AD0確定，如表6-6所示。這時，A

18、、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6-1

19、6所示。 在ALT1ALT4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 ，PC3PC5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，

20、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

21、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(xué)技術(shù)領(lǐng)域中得到廣泛地應(yīng)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

22、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(yīng)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(fù)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

23、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 LCMSMC2004A 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HD4

24、4780 接口型液晶顯示控制器，可與MCU 單片機直接連接，廣泛應(yīng)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SMC2004ASTN黃綠模常溫 0+50-20+704.85.2V2.0mA,5.0V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/O2VDD電源正極10D3Date I/O3VOLCD偏壓輸入11D4Date I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端(H/L)12D5Date I/O5R/W讀寫控制信號(H/L)13D6Date I/O6E使能信號14D7Date I/O7D0

25、Date I/O15BLA背光源正極8D1Date I/O16BLK背光源負極表3-23.1.7 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(yīng)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

26、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

27、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(yīng)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

28、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

29、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3-33.2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(yù)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4章 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、

30、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<reg52.h>#include<lcd1602.h>sbit Kstart= P20;sbit Kzh = P21;sbit Kfz = P22;sbit Ksup = P23;sbit Ksdw = P24;sbit As = P30;/電機A的4相sbit Bs = P31;sbit Cs = P33;s

31、bit Ds = P34;sbit A1s = P10;/電機B的4相sbit B1s = P11;sbit C1s = P12;sbit D1s = P13;sbit A2s = P35;/電機C的4相sbit B2s = P34;sbit C2s = P33;sbit D2s = P14;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 jishus

32、um=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

33、 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=ch

34、d; 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=

35、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=0x10; / EA=1; jishusum=2000; TH1=jishusum/256; TL1=jishusum%256; ET1=1;/ delay(100);chg=TH

36、1;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

37、,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();

38、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

39、(!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; whil

40、e(!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

41、,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)&(s%10!=0) dianjizhuan1();dianji1zhuan(0);dianjizhuan2();if(s%10=0)dianjizhuan1();dianji1zhuan(1);dianjizhuan2();EA=1;void dianji1zhuan(unsigned cha

42、r 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;del

43、ay(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(

44、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;

45、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;

46、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; del