車床改造課程設(shè)計(jì)C6163車床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)數(shù)控化改造

1、目目錄1一、緒論311.1選題目的及意義311.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及總體方案的確定31二、機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)612.1主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造6222主軸脈沖發(fā)生器的安裝622.3進(jìn)給系統(tǒng)的改造622.4安裝防護(hù)62三、進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型723.1切削力的計(jì)算723.2滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型823.3同步帶減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)132四、電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型1724.1縱向直流電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型1824.2 同步帶傳動(dòng)功率的校核222五、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)22351光電隔離電路2235.2單極性可逆PWM電路設(shè)計(jì)233六、數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)2336.1硬件電路設(shè)計(jì)243七、數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)373總結(jié)383致謝393

2、參考文獻(xiàn)40 一 緒論11 選題目的及意義車床是金屬切削加工最常用的一類機(jī)床，當(dāng)工件隨主軸回轉(zhuǎn)時(shí)，通過到家的縱向和橫向移動(dòng)，能夠加工內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、螺紋等，借助成型刀具，還能加工各種成形回轉(zhuǎn)表面。臥式車床刀架的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)掛輪傳遞而來，通過進(jìn)給箱變速后，由光杠或絲杠帶動(dòng)溜板箱、床鞍以及中滑板產(chǎn)生移動(dòng)。進(jìn)給參數(shù)依靠手工調(diào)整，改變參數(shù)時(shí)需要停車。刀架的縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給不能聯(lián)動(dòng)，切削次序需要人工控制，致其效率低下并且無法加工復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件。對(duì)普通車床的數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改成用微機(jī)控制的并能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng)；將手動(dòng)刀架換成能自動(dòng)換刀的電動(dòng)

3、刀架。這樣，利用數(shù)控裝置，車床就可以按預(yù)先輸入的加工指令進(jìn)行切削加工。由于加工過程中的切削參數(shù)、切削順序和刀具都可按程序自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和更換，再加上縱、橫向的聯(lián)動(dòng)進(jìn)給功能，所以，可以加工出普通車床加工不了的曲線、曲面等復(fù)雜零件。加工精度高，尺寸分散度小，易于裝配?？梢詫?shí)現(xiàn)多工序集中加工，提高了相關(guān)加工精度，同時(shí)減少被加工零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。擁有自動(dòng)補(bǔ)償?shù)裙δ?，簡化了傳統(tǒng)機(jī)床加工工藝中的工序，機(jī)床利用率大幅度提高。由于采用自動(dòng)化加工技術(shù)，可大大降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少廢品的產(chǎn)生，提高工作效率。12設(shè)計(jì)任務(wù)與總體方案的確定將C6163普通車床（如圖1-1所示）改造成采用16位單片機(jī)半閉環(huán)控制的

4、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，要求該車床進(jìn)給兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)并且能夠?qū)崿F(xiàn)直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)并增配自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架和主軸脈沖發(fā)生器，能車削螺紋。圖1-1 普通車床C61631.2.1 已知參數(shù)及設(shè)計(jì)參數(shù)最大加工直徑：630； 床鞍上最大加工直徑：350；最大加工長度：1500；縱向?qū)к夐L度：2000；主電動(dòng)機(jī)功率：11；冷卻泵電機(jī)功率：0.12；主軸通孔直徑：105；主軸轉(zhuǎn)速：14級(jí) 12.51120；托板和刀架的總重力G：1500；最大進(jìn)給速度：縱向：，橫向：0.4；最大刀架快移速度：縱向：6， 橫向：4；脈沖當(dāng)量：縱向：0.01/脈沖，橫向：0.005/脈沖；定位精度：縱向：0.01， 橫向：0.005；啟動(dòng)加速時(shí)

5、間：縱向：200；橫向：100；電動(dòng)刀架轉(zhuǎn)位數(shù)：4122 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮車床數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型、數(shù)控系統(tǒng)CPU的選擇，以及進(jìn)給傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。（1）系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式：該車床改造后應(yīng)具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線/圓弧插補(bǔ)的功能。所以數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。（2）進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型：按任務(wù)要求采用步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制系統(tǒng)。這樣改造后的車床屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，在保證一定加工精度的前提下，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。（3）數(shù)控系統(tǒng)處理器的選擇：依據(jù)技術(shù)指標(biāo)中最大加工尺寸、最高控制速度，以及數(shù)控系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性要求，決定選用MCS-51系列的8位單片機(jī)作

6、為數(shù)控系統(tǒng)的CPU。MCS-51系列8位機(jī)具有功能多、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。 （4）根據(jù)系統(tǒng)的要求，需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等；還要選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源以及主軸電動(dòng)機(jī)的交流變頻器等。 （5）為了加工安全還需安裝縱向和橫向限位開關(guān)。（6）主軸電動(dòng)機(jī)的交流變頻器的選擇及主軸脈沖發(fā)生器的選擇。（7）為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求中的速度和精度，縱向與橫向進(jìn)給傳動(dòng)應(yīng)選用摩擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動(dòng)間隙、提高傳動(dòng)剛度，滾珠絲杠 的螺母應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)。（8）為了滿足脈沖當(dāng)量的設(shè)計(jì)要求和增大轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也為了是傳動(dòng)系統(tǒng)

7、的負(fù)載慣量勁可能地減小，傳動(dòng)鏈中應(yīng)設(shè)有減速機(jī)構(gòu)。減速機(jī)構(gòu)選則同步帶，其綜合了帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)以及齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域已經(jīng)替代了齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。二 機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)21 主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造時(shí)，為了減少工作量，一般保留原有的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速操縱機(jī)構(gòu)。改造后使其主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分離，主電機(jī)的作用僅為帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止由數(shù)控系統(tǒng)來控制。若要提高車床的自動(dòng)化程度，需要在加工中自動(dòng)變換轉(zhuǎn)速，可用2-4速的多速電動(dòng)機(jī)代替原有的單速主電動(dòng)機(jī)；當(dāng)多速電動(dòng)機(jī)仍不滿足要求時(shí)，可用交流變頻器來控制主軸電動(dòng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)無極變速。采用交流變頻器實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)的無極變速，本設(shè)計(jì)選

8、用F1000-G0110T3C型變頻器，該型號(hào)適配電機(jī)11KW，額定輸出電流為23A。22主軸脈沖發(fā)生器的安裝主軸脈沖發(fā)生器是為了加工螺紋而安裝的主軸檢測裝置，微機(jī)從主軸脈沖發(fā)生器中取出與螺距相應(yīng)的脈沖數(shù)，使主軸旋轉(zhuǎn)角度與進(jìn)給量保持一定關(guān)系，確保螺距的準(zhǔn)確性。主軸脈沖發(fā)生器的安裝通常有兩種：一種是同軸安裝，另一種是異軸安裝。一般經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造多采用同軸安裝。本設(shè)計(jì)選用1200線主軸脈沖發(fā)生器，采用同軸安裝方式并采用波紋管與主軸柔性連接，該連接方式在實(shí)現(xiàn)角位移傳遞的同時(shí)，能夠吸收車床的部分振動(dòng)，從而使脈沖發(fā)生器平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。23 進(jìn)給系統(tǒng)的改造拆除掛輪架所有齒輪并尋找主軸，安裝主軸脈沖發(fā)生器；拆除原

9、機(jī)床進(jìn)給箱、溜板箱、滑動(dòng)絲杠、光桿、操縱桿、齒條等；在縱溜板、橫溜板的下面絲杠螺母座托架；在原進(jìn)給箱位置安裝縱向伺服電機(jī)與減速箱總成，在橫溜板后部安裝橫向伺服電機(jī)與減速箱總成；拆除四方刀架及上溜板總成，在橫溜板上方安裝電動(dòng)刀架。24 安裝防護(hù)普通車床的數(shù)控化改造中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的防護(hù)措施，比如滾珠絲杠副由于精度要求較高，工作時(shí)需防塵防灰，尤其不能讓金屬削進(jìn)入滾道，所以縱向絲杠應(yīng)安裝防護(hù)罩。大托板與導(dǎo)軌接觸的兩端面要貼上橡膠片，防止雜質(zhì)進(jìn)入滑動(dòng)導(dǎo)軌面損傷導(dǎo)軌。三 縱向進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型31 切削力的計(jì)算切削力是指在切屑過程中產(chǎn)生的作用在工件和刀具上的大小相等、方向相反的切削力，或通

10、俗的講是在切削加工時(shí)，工件材料抵抗刀具切削時(shí)產(chǎn)生的阻力。車削外圓時(shí)的切削力如圖3-1所示。主切削力與切削速度的方向一致，垂直向下，是計(jì)算車床主軸電動(dòng)機(jī)切削功率的依據(jù)；進(jìn)給力與進(jìn)給方向平行且方向相反；背向力與進(jìn)給方向相垂直，對(duì)加工精度的影響較大。FzFxFy圖3-1 車削力分析設(shè)工件材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，b=650MPa；選用刀具材料為硬質(zhì)合金YT15；刀具幾何參數(shù)為：主偏角60°，前角10°，刃傾角-5°,；切削用量為：背吃刀量ap=3mm，進(jìn)給量f=0.6mm/r，切削速度為105m/min。查表3-1，得：=2795 =1.0 =0.75 =-0.15查表3-3，

11、得主偏角的修正系數(shù)=0.94；刀傾角、前角和刀尖圓弧半徑的修正系數(shù)均為1.0.由經(jīng)驗(yàn)公式 得：=2673.4N 由：=1:0.35:0.4，算得縱向進(jìn)給切削力=935.69N，=1069.36N3.2滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 滾珠絲杠副的作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，其螺旋傳動(dòng)是在絲杠和螺母滾道之間放人適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦。絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)。螺母上設(shè)有返向器，與螺紋滾道構(gòu)成滾珠的循環(huán)通道。為了在滾珠與滾道之間形成無間隙甚至有過盈配合，可設(shè)置預(yù)緊裝置。為延長工作壽命，可設(shè)置潤滑件和密封件。321 精度的選擇滾珠絲杠副的精度直接影響數(shù)控機(jī)床的定位精度，在滾珠絲杠精

12、度參數(shù)中，其導(dǎo)程誤差對(duì)機(jī)床定位精度最明顯。一般在初步設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定絲杠的任意300行程變動(dòng)量應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定定位精度值的1/31/2,在最后精度驗(yàn)算中確定。對(duì)于車床，選用滾珠絲杠的精度等級(jí)X軸為13級(jí)（1級(jí)精度最高），Z軸為25級(jí)，考慮到本設(shè)計(jì)的定位精度要求和改造的經(jīng)濟(jì)性，選擇X軸精度等級(jí)為3級(jí)，Z軸為4級(jí)。322 絲杠導(dǎo)程的確定選擇導(dǎo)程跟所需要的運(yùn)動(dòng)速度、系統(tǒng)等有關(guān)，通常在：4、5、6、8、10、12、20中選擇，規(guī)格較大，導(dǎo)程一般也可選擇較大（主要考慮承載牙厚）。在速度滿足的情況下，一般選擇較小導(dǎo)程（利于提高控制精度），本設(shè)計(jì)中初選縱向絲杠導(dǎo)程為8，橫向絲杠導(dǎo)程為5。3 23最大工作載荷的計(jì)算最

13、大工作載荷是指滾珠絲杠螺母副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)所承受的最大軸向力，也叫進(jìn)給牽引力,其實(shí)驗(yàn)計(jì)算公式如表3-1所示。表3-1 實(shí)驗(yàn)計(jì)算公式及參考系數(shù)導(dǎo)軌類型實(shí)驗(yàn)公式矩形導(dǎo)軌1.10.15燕尾導(dǎo)軌1.40.2綜合或三角導(dǎo)軌1.15表中為考慮顛覆力矩影響時(shí)的實(shí)驗(yàn)系數(shù)；為滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；為移動(dòng)部件總重量。查表3-1選擇綜合導(dǎo)軌，取1.15,取0.16,為1500；算得=1.15×935.69+0.16×（2673.4+1500）=1743.8324 最大動(dòng)載荷的計(jì)算載荷隨時(shí)間急劇變化且使構(gòu)件的速度有顯著變化（系統(tǒng)產(chǎn)生慣性力），此類載荷為動(dòng)載荷。比如起重機(jī)以等速度吊起重物，重物對(duì)吊索的作

14、用為靜載，起重機(jī)以加速度吊起重物，重物對(duì)吊索的作用為動(dòng)載。對(duì)于滾珠絲杠螺母副的最大動(dòng)載荷計(jì)算公式如下：式中：滾珠絲杠副的壽命系數(shù)，單位為r，（T為使用壽命，普通機(jī)床T取5000-10000h，數(shù)控機(jī)床T取15000h；n為絲杠每分鐘轉(zhuǎn)速）；載荷系數(shù)，一般取1.21.5，本設(shè)計(jì)取1.2；硬度系數(shù)（HRC58時(shí)取1.0；等于55時(shí)取1.11；等于52.5時(shí)取1.35；等于50時(shí)取1.56；等于45時(shí)取2.40）；滾珠絲杠副的最大工作載荷，單位為N。本設(shè)計(jì)中車床Z向承受最大切削力條件下最快的進(jìn)給速度,初選絲杠基本導(dǎo)程，則絲杠轉(zhuǎn)速。取滾珠絲杠使用壽命，帶入得=90（單位r）；加工過程平穩(wěn)或輕度沖擊，取

15、載荷系數(shù)，硬度系數(shù)，代入，求得 ：=9377.6N。325 滾珠絲杠螺母副的選型初選滾珠絲桿副時(shí)應(yīng)使其額定動(dòng)載荷,當(dāng)滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速狀態(tài)下長時(shí)間承受工作載荷時(shí)，還應(yīng)使額定靜載荷。根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷=9377.6N,選擇江蘇啟東潤澤機(jī)床附件有限公司生產(chǎn)的FL5008-3型內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠副，采用雙螺母螺紋式預(yù)緊，精度等級(jí)為4級(jí)，其參數(shù)如表3-2所示。表3-2 FL5008-3型滾珠絲杠相關(guān)參數(shù)公稱直徑/導(dǎo)程/鋼球直徑/絲杠外徑/絲杠底徑/額定載荷/接觸剛度/18975084.76348.645.246631326 滾珠絲杠副的支承方式滾珠絲杠副的支承主要用來約束絲杠的軸向竄動(dòng)，為了提高

16、軸向剛度，絲杠支承常用推力軸承為主的軸承組合?？紤]到縱向絲杠長度較大，本設(shè)計(jì)縱向絲杠采用雙推雙推支承方式，該方式臨界轉(zhuǎn)速、壓桿穩(wěn)定性高，有熱膨脹的余地。327傳動(dòng)效率的計(jì)算滾珠絲杠的傳動(dòng)效率一般在0.80.9之間，其計(jì)算公式如下：=式中：螺距升角，根據(jù),可得=2.91°；摩擦角，一般取=10。算得： =94.57%3 28剛度的驗(yàn)算滾珠絲杠副工作時(shí)受軸向力和轉(zhuǎn)矩的作用，引起導(dǎo)程的變化，從而影響定位精度和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。軸向變形主要包括絲杠的拉伸或壓縮變形、絲杠與螺母間滾道的接觸變形、支承滾珠絲桿的軸承的軸向接觸變形。因轉(zhuǎn)矩和絲杠-螺母滾道接觸對(duì)絲杠產(chǎn)生的導(dǎo)程變化很小，所以、可以忽略不計(jì)

17、，所以絲杠的拉伸或壓縮變形量為：=（“+”號(hào)代表拉伸，“-”代表壓縮）式中：絲杠的最大工作載荷，單位為；滾珠絲杠兩端支承間的距離，單位為；絲杠材料的彈性模量，鋼；絲杠的橫截面面積，單位按絲杠螺紋的底徑確定。根據(jù)前面的設(shè)計(jì)，為1743.8，取1990，為45.24，算得：查表3-3可知，,所以剛度足夠。表3-3 有效行程內(nèi)的目標(biāo)行程公差和行程變動(dòng)量有效行程精度等級(jí)12345大于至31566881212161623234005008710915132019272616002000181325183525483665513 29壓桿穩(wěn)定性校核由于滾珠絲杠本身比較細(xì)長又受軸向力的作用，若軸向負(fù)載過大，

18、則會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，不失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷Fk應(yīng)該滿足：=式中：絲杠支承系數(shù)，雙推-雙推方式時(shí)，取4，其他方式如表3-4所示；滾珠絲杠穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取2.54，垂直安裝時(shí)取最小值，本設(shè)計(jì)取4；滾珠絲杠兩端支承間的距離，單位為，本設(shè)計(jì)中該值為1990；按絲杠底徑確定的截面慣性矩（，單位為）,本設(shè)中將代入算出=205513.36。由以上數(shù)據(jù)可以算出： 臨界載荷遠(yuǎn)大于工作載荷（3233.76N），故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。表3-4 絲杠支承系數(shù)支承方式雙推-雙推雙推-簡支單推-單推雙推-自由取值4210.2533 同步帶減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)同步帶也叫同步齒形帶，它綜合了帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)以及齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，主要用在驅(qū)動(dòng)帶

19、輪與被動(dòng)帶輪之間要求有固定傳動(dòng)比的情況。同步帶是通過帶上的凸齒與帶輪上的齒槽強(qiáng)制嚙合而工作，即當(dāng)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能通過帶齒與帶輪的依次嚙合將動(dòng)力傳給從動(dòng)輪，因此主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的線速度相同。同步帶的張緊力小，輪軸上的壓力輕，因此可以延長軸承的使用壽命。同步帶結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作時(shí)不會(huì)打滑，線速度可達(dá)，可用于高速場合，傳動(dòng)比可達(dá)到10，效率可達(dá)98%，維護(hù)保養(yǎng)方便，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，因此應(yīng)用日益廣泛。331 傳動(dòng)比的確定初選電機(jī)型號(hào)為110BYG2602，四相混合式，最大靜轉(zhuǎn)矩為，步距角為由和可得：式中：電機(jī)編碼器分辨率，單位為度/脈沖；絲杠分辨率，單位為度/脈沖；絲杠導(dǎo)程，其值為8；脈沖當(dāng)量，本設(shè)計(jì)中Z

20、軸為0.01/脈沖。初選電機(jī)型號(hào)為130BYG2502，查表4-5知：步距角為0.9°。所以傳動(dòng)比由縱向床鞍的最快移動(dòng)速度，可以算出主動(dòng)輪的最高轉(zhuǎn)速：332 傳遞功率的估算 由運(yùn)動(dòng)學(xué)可知，對(duì)該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞功率的研究只要考慮三種工作狀態(tài)，他們分別是：最大負(fù)載且最大工進(jìn)速度、快速空載啟動(dòng)、最快空載移動(dòng)。由運(yùn)動(dòng)學(xué)可知，最后一種狀態(tài)的傳遞功率一定小于快速空載啟動(dòng)（最后時(shí)刻）的瞬時(shí)傳遞功率，所以只需要比較前二者。 預(yù)選步進(jìn)電機(jī)在轉(zhuǎn)速為 750時(shí)，對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)脈沖頻率為。 從表6-4查得，當(dāng)脈沖頻率為6000Hz時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩約為 對(duì)應(yīng)的輸出功率為據(jù)表3-18取工作情況系數(shù)KA=1.2，

21、則由公式（3-14），求得帶的設(shè)計(jì)功率。333 選擇帶型和節(jié)距 根據(jù)帶的設(shè)計(jì)功率Pd，查表3-6選擇同步帶，型號(hào)為H型，節(jié)距。表3-6 同步帶型號(hào)型號(hào)節(jié)距/基準(zhǔn)帶寬傳遞功率范圍/基準(zhǔn)帶寬/說明XL(特輕型)5.0800.0040.5739.5GB/T 11616-1989GB/T 11362-1989L（輕型）9.5250.054.7625.4H（重型）12.7000.65576.2334 確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑型小帶輪轉(zhuǎn)速在時(shí)的最少許用齒數(shù)為14，為了提高傳動(dòng)精度，取小齒輪數(shù)，則小帶輪節(jié)圓直徑，根據(jù)傳動(dòng)比算出大齒輪數(shù)，則大帶輪節(jié)圓直徑。當(dāng)主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速時(shí)，同步帶的線速度為：遠(yuǎn)小于型帶的極限速

22、度，所以滿足要求。335 中心距、節(jié)線長度和帶齒數(shù)的確定初選中心距，圓整后取。則帶的節(jié)線長度。根據(jù)，數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表3-13，選取接近的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長度，相應(yīng)的齒數(shù)z=。實(shí)際中心距。336 校驗(yàn)帶與小帶輪的嚙合齒數(shù) 嚙合齒數(shù) ，式中為取整函數(shù)。一般情況下，應(yīng)該保證。當(dāng)不滿足要求時(shí)，可以增大或不變時(shí)減小節(jié)距。通過計(jì)算，得出，滿足要求。337 計(jì)算基準(zhǔn)額定功率基準(zhǔn)額定功率就是所選型號(hào)同步帶在基準(zhǔn)寬度下所允許傳遞的額定功率，其計(jì)算公式如下：式中： 單位為；帶寬為基準(zhǔn)帶寬b時(shí)的許用工作拉力，單位N，如表3-8所示；帶寬為基準(zhǔn)帶寬b時(shí)的單位長度質(zhì)量（線密度），單位；同步帶線速度，上述3.3.4中已算

23、出其值為2.38。表3-8 同步帶基準(zhǔn)寬度下的許用拉力和線密度帶型號(hào)基準(zhǔn)帶寬b/許用拉力/線密度/XL9.550.170.022L25.4244.460.095H76.22100.850.448經(jīng)計(jì)算，338 確定實(shí)際同步帶寬度實(shí)際所需同步帶寬度的計(jì)算公式如下：式中：選定型號(hào)的基準(zhǔn)寬度，型其值為19.1；小帶輪嚙合系數(shù)，根據(jù)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表3-22，當(dāng)時(shí)，其值為1。經(jīng)計(jì)算得出：17.2。根據(jù)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表3-11，選定最接近的帶寬19.1，若選擇雙邊擋圈，則最小寬度20.3mm，擋圈厚度為2mm。339 同步帶工作能力的驗(yàn)算用下式來計(jì)算同步帶的額定功率:式中：齒寬系數(shù)，其值為

24、。小帶輪嚙合系數(shù)，取1；經(jīng)計(jì)算得出：,所以滿足要求。四電動(dòng)機(jī)的選擇及其驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)是最早出現(xiàn)的電動(dòng)機(jī)，也是最早能實(shí)現(xiàn)調(diào)速的電動(dòng)機(jī)。長期以來一直占據(jù)著調(diào)速控制的統(tǒng)治地位。它具有良好的線性調(diào)速特性，簡單的控制性能，較高的效率，優(yōu)異的動(dòng)態(tài)特性。隨著永磁材料和工藝的發(fā)展，已將直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁部分用永磁材料代替，產(chǎn)生永磁直流電動(dòng)機(jī)，這種電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，用電量少，所以目前在中小功率范圍內(nèi)運(yùn)用廣泛。近年來，直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制方式都發(fā)生了很大的變化。隨著計(jì)算機(jī)進(jìn)入控制領(lǐng)域以及新型電力電子功率元件的不斷出現(xiàn)，使采用全控型的開關(guān)功率元件進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制方式已成為主流，并作為其數(shù)字控制的基

25、礎(chǔ)。如果直流電機(jī)要求工作在正反轉(zhuǎn)場合，這時(shí)還需要使用可逆PWM控制方式，其又分為單極性驅(qū)動(dòng)與雙極性驅(qū)動(dòng)兩種，一般大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用單極性驅(qū)動(dòng)方式。電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)離不開半導(dǎo)體功率器件，在對(duì)直流電機(jī)電樞電壓的控制和驅(qū)動(dòng)中，對(duì)半導(dǎo)體功率器件的使用上又可以分為兩種方式：線性放大驅(qū)動(dòng)和開關(guān)驅(qū)動(dòng)，由于前者在工作時(shí)有大量功率消耗在元器件上，致使效率很低，因此絕大多數(shù)直流電機(jī)采用開關(guān)驅(qū)動(dòng)方式，該方式是使半導(dǎo)體功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，通過脈寬調(diào)制來控制電動(dòng)機(jī)的電樞電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。41 縱向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型411 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算 折合到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：式中： 電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位為，本設(shè)計(jì)初選電機(jī)

26、值為15；、同步帶帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位為；、分別為帶輪的外徑和寬度，單位為；滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，取值為112.13；、分別為重力加速度，取9.8和導(dǎo)程，其值換算為 0.8。計(jì)算得出：=412 計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分為快速空載啟動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。1) 快速空載啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩由數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書式4-8式可知包括三部分：快速空載啟動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩、移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩、滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)效率很高，根據(jù)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)

27、指導(dǎo)書式4-12式可知，相對(duì)于和很小，可以忽略不計(jì)。則有根據(jù)式4-9，考慮縱向傳動(dòng)鏈的總效率=0.9，計(jì)算快速空載啟動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩：其中對(duì)應(yīng)縱向空載最快移動(dòng)速度的步進(jìn)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速，為750r/min 步進(jìn)電機(jī)由靜止到加速至轉(zhuǎn)速所需要的時(shí)間，為0.2s其中：式中縱向空載最快移動(dòng)速度，為3600mm/min縱向步進(jìn)電機(jī)步距角，為0.75縱向脈沖當(dāng)量，本設(shè)計(jì)中為0.01mm/脈沖帶入=750r/min。將上面數(shù)值帶入=2.301N·m由式4-10可知，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為:式中導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)，滑動(dòng)導(dǎo)軌取1.6垂直方向的負(fù)載，空載取0縱向傳動(dòng)鏈

28、總效率，取0.9將上面數(shù)據(jù)帶入=0.17N·m最后帶入=.+0.17N·m=.N·m2） 最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 由式4-13可知:包括三部分：折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩、移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩、滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩。相對(duì)于和很小，可忽略不計(jì)。則有： 其中，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩由式計(jì)算可得 =0.662N·m再由式4-10計(jì)算承受最大工作負(fù)載狀態(tài)下，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩：將數(shù)值帶入上式得=0.473N·m最后由式，求得最大工作負(fù)載

29、狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：=0.662+0.473=1.135N·m經(jīng)過上述計(jì)算后，得到加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩：=max，=2.47N·m3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用的是開環(huán)控制，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)來選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足：N·m對(duì)于前面預(yù)選的110BYG2602型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，由表4-5可知，其最大靜轉(zhuǎn)矩=20N·m，可見完全滿足上式的要求。4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核最快工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核任務(wù)書給定縱向最快工進(jìn)速度=800mm/min，脈沖

30、當(dāng)量=0.01mm/脈沖，由式4-16求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率從表4-7可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩=14.6N·m，遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩=2.47N·m ，滿足要求。最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核任務(wù)書給定縱向最快空載移動(dòng)速度，仿照式4-16求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率從表4-7可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩=10N·m，大于快速空載啟動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩=2.47N·m，滿足要求。最快空載移動(dòng)時(shí)電機(jī)運(yùn)行頻率校核最快空載移動(dòng)速度，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率=6000Hz。查表4-5可知110BYG2602的極限運(yùn)行頻率為20000Hz，可見沒有超出

31、極限。啟動(dòng)頻率的計(jì)算已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，查表4-5可知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)最高空載啟動(dòng)頻率=1800Hz，則由式4-17可以求出步進(jìn)電機(jī)克服慣性負(fù)載的啟動(dòng)頻率為： 783Hz上式說明，要想保證步進(jìn)電機(jī)起步時(shí)不失步，任何時(shí)候的啟動(dòng)頻率都必須小于783Hz。實(shí)際上，在采用軟件升降頻時(shí)，啟動(dòng)頻率選的很低，通常只有100Hz。綜上所述，本例中縱向進(jìn)給系統(tǒng)選用110BYG2602步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，可以滿足設(shè)計(jì)要求。42同步帶傳遞功率的校核分兩種工作情況，分別進(jìn)行校核。（1）快速空載啟動(dòng) 電動(dòng)機(jī)從靜止到加速至=750r/min，同步帶傳遞的負(fù)載轉(zhuǎn)矩=2.47N·

32、;m,傳遞的功率為（2）最大工作負(fù)載、最快工進(jìn)速度 帶需要傳遞的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩=1.135N·m，任務(wù)書給定的最快工進(jìn)速度，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速160r/min，傳遞的功率為可見，兩種情況下同步帶傳遞的負(fù)載功率均小于帶的額定功率668.73W。因此選擇的同步帶功率合格。5電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)51 光電隔離電路光電隔離電路的作用是在電隔離的情況下,以光為煤介傳送信號(hào),對(duì)輸入和輸出電路可以進(jìn)行隔離.因而具有良好的電絕緣能力并能夠有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路的干擾，具有響應(yīng)速度較快、壽命長、體積小耐沖擊等特點(diǎn)。光電隔離在強(qiáng)-弱電接口、特別是在微機(jī)系統(tǒng)的前向和后向通道中獲得廣泛應(yīng)用。光電耦合器

33、分為兩種：一種為非線性光耦，另一種為線性光耦。非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的，這類光耦適合于開關(guān)信號(hào)（數(shù)字信號(hào)）的傳輸，不適合于傳輸模擬量；線性光耦的電流傳輸手特性曲線接進(jìn)直線，并且小信號(hào)時(shí)性能較好，能以線性特性進(jìn)行隔離控制。52 單極性可逆PWM電路設(shè)計(jì)可逆PWM電路分雙極性和單極性兩種，前者有低速運(yùn)行平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)，但存在著電流波動(dòng)大，功率損耗大的缺點(diǎn)，尤其是必須增加死區(qū)來避免開關(guān)直通的危險(xiǎn)，限制了開關(guān)頻率的提高，因此只用于中小功率直流電機(jī)的控制。由于本設(shè)計(jì)選用的直流電機(jī)功率較大，尤其是在啟動(dòng)加速時(shí)刻，故選擇后者。單極性驅(qū)動(dòng)又分T型和H型，以H型應(yīng)用最多。一般對(duì)中大功率的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電

34、路可以用相應(yīng)的MOS管和續(xù)流二級(jí)管（肖特基管）搭建H橋驅(qū)動(dòng)電路。使用MOS管，其開關(guān)速度快，同時(shí)又是電壓驅(qū)動(dòng)型，驅(qū)動(dòng)電路簡單而且導(dǎo)通后內(nèi)阻小，通過電流大，這樣加在電機(jī)的電壓就接近電源電壓，使電機(jī)能正常工作。使用續(xù)流二級(jí)管，用來保護(hù)元器件不被感應(yīng)電壓擊穿或燒壞，以及提供電機(jī)制動(dòng)回路。 6 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的“大腦”，其設(shè)計(jì)也是普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的核心工程，對(duì)機(jī)床而言，數(shù)控系統(tǒng)通過對(duì)輸入的加工程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)，控制主軸、進(jìn)給軸和其他輔助裝置正確、及時(shí)和可靠地執(zhí)行加工程序所規(guī)定的任務(wù)，同時(shí)接受從機(jī)床反饋來的各種信息，對(duì)機(jī)床控制進(jìn)行調(diào)整。任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都由硬件

35、和軟件兩部分組成，在處理信息方面，軟件和硬件對(duì)要完成的任務(wù)是等價(jià)的，硬件處理速度快，線路復(fù)雜，軟件設(shè)計(jì)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，但速度較慢。隨著高性能微處理器的誕生，現(xiàn)代數(shù)控已越來越傾向于軟件控制。數(shù)控系統(tǒng)最核心的控制是位置控制，最重要的運(yùn)算是插補(bǔ)運(yùn)算，最主要的數(shù)據(jù)處理是刀具補(bǔ)償。位置控制的實(shí)質(zhì)就是位置負(fù)反饋，即指令位置和實(shí)際位置進(jìn)行比較，用位置偏差進(jìn)行控制；插補(bǔ)運(yùn)算就是根據(jù)加工程序所確定的坐標(biāo)點(diǎn)，通過一定的運(yùn)算法則實(shí)時(shí)獲得位置指令；刀具補(bǔ)償就是要解決編程軌跡和刀具中心不相符的矛盾。61 硬件電路設(shè)計(jì)611 數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)其使用微機(jī)結(jié)構(gòu)的劃分，一般可分為單微處理器和多微處理器結(jié)構(gòu)兩大類

36、。單微處理器數(shù)控系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，在一些標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。多微處理器數(shù)控系統(tǒng)可以滿足當(dāng)今數(shù)控機(jī)床高速度、高精度和許多復(fù)雜功能的要求，代表當(dāng)今數(shù)控發(fā)展的水平。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，本設(shè)計(jì)將采用較經(jīng)濟(jì)的單微處理器數(shù)控結(jié)構(gòu)，對(duì)于一般切削加工而言，其速度和精度已能滿足實(shí)際要求。數(shù)控機(jī)床單微處理器硬件結(jié)構(gòu)電路概括起來有以下幾個(gè)部分組成：（1）中央處理單元CPU；（2）總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線；（3）存儲(chǔ)器，包括只讀可編程存儲(chǔ)器和隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器；（4）輸入輸出接口電路；（5）外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器及光電編碼器等。612 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路的功能 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具有

37、以下功能：(1) 讀取鍵盤輸入數(shù)據(jù)；(2) 讀取操作面板開關(guān)及按鈕信號(hào)；(3) 讀取螺紋/光電編碼器信號(hào) ；(4) 讀取電動(dòng)刀架刀位信號(hào)；(5) 接受車床行程開關(guān)信號(hào)；(6) 控制LED顯示；(7) 控制電動(dòng)刀架自動(dòng)選刀；(8) 控制縱向、橫向電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；(9) 控制主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止；(10) 控制交流變頻器；(11) 控制冷卻泵啟停；(12) 可與PC進(jìn)行串行通信。綜合上述所要實(shí)現(xiàn)的功能，選用intel8031作為主控芯片，接晶振電路、復(fù)位電路，由于8031無內(nèi)部存儲(chǔ)器，選用2764作為程序存儲(chǔ)器，選6264作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，8031P0口8位地址數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用，因此得選74LS373鎖存器

38、，另外考慮到8031IO口較少，用8155擴(kuò)展IO口，之后分別接刀架電機(jī)、縱橫向電機(jī)、6位數(shù)碼管、報(bào)警顯示等外圍電路。由于由8031控制的芯片較多，選74LS138譯碼器做片選，保證8031能夠準(zhǔn)確尋址并發(fā)送、接受控制指令。74ls06 六高壓輸出反相緩沖器-驅(qū)動(dòng)器用來提高電路的驅(qū)動(dòng)能力。613 主控芯片及相關(guān)芯片的簡介 1、8031單片機(jī)8031是最常見的mcs51系列單片機(jī)，是inter公司早期的成熟的單片機(jī)產(chǎn)品，應(yīng)用范圍涉及到各行各業(yè),下面介紹一下它的引腳圖等資料。<8031管腳圖>8031引腳功能（1）主電源引腳Vss和Vcc Vss接地Vcc正常操作時(shí)為+5伏電源（2）外

39、接晶振引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。 XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。（3）控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD，ALE/ ， 和 /Vpp RST/VPD 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機(jī)復(fù)位在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。 ALE/ 正常操作時(shí)為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以

40、不變的頻率（振蕩器頻率的 ）周期性地發(fā)出正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖，ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）八個(gè)LSTTL電路。 對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（ 功能）外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，在從外部程序存儲(chǔ)取指令（或數(shù)據(jù)）期間， 在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。 同樣可以驅(qū)動(dòng)八LSTTL輸入。 /Vpp 、 /Vpp為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng) /Vpp為高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng) /Vpp 為低電平時(shí)，則訪問外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在

41、EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源（Vpp）。8031引腳功能：     Vcc:+5V電源電壓。     Vss:電路接地端。     P0.0P0.7:通道0，它是8位漏極開路的雙向I/O通道，當(dāng)擴(kuò)展外部存貯器時(shí)，這也是低八位地址和數(shù)據(jù)總線，在編程校驗(yàn)期間，它輸入和輸出字節(jié)代碼，通道0吸收/發(fā)出二個(gè)TTL負(fù)載。     P1.0P1.7:通道1是8位擬雙向I/O通道，在編程和校驗(yàn)時(shí)，它發(fā)出低8位地址。 

42、    通道1吸收/發(fā)出一個(gè)TTL負(fù)載。     P2.0P2.7:通道2是8位擬雙向I/O通道，當(dāng)訪問外部存貯器時(shí)，用作高8位地址總線。通道2能吸收/發(fā)出一個(gè)TTL負(fù)載。     P3.0P3.7:通道3準(zhǔn)雙向I/O通道。通道3能吸收/發(fā)出一個(gè)TTL負(fù)載，P3通道的每一根線還有  另一種功能：     P3.0:RXD，串行輸入口。     P3.1:TXD，串行輸出口。  

43、   P3.2:INT0，外部中斷0輸入口。     P3.3:INT1，外部中斷1輸入口。     P3.4:T0，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部事件脈沖輸入端。     P3.5:T1，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部事件脈沖輸入端     P1.0- 1 40 -VCC      P1.1- 2 39 -P0.0/AD0      P

44、1.2- 3 38 -P0.1/AD1      P1.3- 4 37 -P0.2/AD2      P1.4- 5 36 -P0.3/AD3      P1.5- 6 35 -P0.4/AD4      RTS P1.6- 734 -P0.5/AD5      CTS P1.7- 8 33 -P0.6/AD6   &

45、#160;  RST/Vpp- 932 -P0.7/AD7      I/O RXD/P3.0- 10 31 -EA/VPP      DATA TXD/P3.1- 11 30 -ALE/PLOG      INT0/P3.2- 12 29 -PSEN      INT1/P3.3- 13 28 -P2.7/A15    T0/P3.4- 14 27 -P2

46、.6/A14      SCLK T1/P3.5- 15 26 -P2.5/A13      WR/P3.6- 16 25 -P2.4/A12      RD/P3.7- 17 24 -P2.3/A11      XTAL1- 18 23 -P2.2/A10      XTAL2- 19 22 -P2.1/A9   &

47、#160;  VSS 20 21 -P2.0/A8      P3.6:WR，外部數(shù)據(jù)存貯器寫脈沖。     P3.7:RD，外部數(shù)據(jù)存貯器讀脈沖。     RST/VpD:引腳9，復(fù)位輸入信號(hào)，振蕩器工作時(shí)，該引腳上2個(gè)機(jī)器周期的高電平可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，在掉電情況下（Vcc降到操作允許限度以下）， 后備電源加到此引腳，將只給片內(nèi) RAM供電。     ALE/PROG:引腳30,地址鎖存有效信號(hào)，其主要作用是提供一

48、個(gè)適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)信號(hào)，在它的下降沿用于外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存貯器的低8位地址鎖存，使總線P0輸出/輸入口分時(shí)用作地址總線（低8位）和數(shù)據(jù)總線,此信號(hào)每個(gè)機(jī)器出現(xiàn)2次,只是在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間才不輸出ALE。所以，在任何不使用外部數(shù)據(jù)存貯器的系統(tǒng)中，ALE以1/6振蕩頻率的固定速率 輸出，因而它能用作外部時(shí)鐘或定時(shí)，8751內(nèi)的EPROM編程時(shí)，此端輸編程脈沖信號(hào)。     PSEN:引腳29,程序選通有效信號(hào),當(dāng)從外部程序存貯器讀取指令時(shí)產(chǎn)生，低電平時(shí)，指令寄存器的內(nèi)容讀到數(shù)據(jù)總線上。     EA/VPP:引

49、腳31，當(dāng)保持TTL高電平時(shí)，如果指令計(jì)數(shù)器小于4096，8051執(zhí)行內(nèi)部ROM的指令，8751執(zhí)行內(nèi)部EPROM的指令，當(dāng)使TTL為低電平時(shí)， 從外部程序存貯器取出所有指令，在8751內(nèi)的EPROM編程時(shí)，此端為21V編程電源輸入端。     XTAL1:引腳18，內(nèi)部振蕩器外接晶振的一個(gè)輸入端，HMOS芯片使用外部振蕩源時(shí)，此端必須 接地。     XTAL2:引腳19，內(nèi)部振蕩器外接晶振的另一個(gè)輸入端，HMOS芯片使用外部振蕩器時(shí)，此端用于輸入外部振蕩信號(hào)。2、74LS373八 D 鎖存器(3S,鎖存允許輸入

50、有回環(huán)特性)373 的輸出端 Q0Q7 可直接與總線相連。當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)，Q0Q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時(shí)，Q0Q7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時(shí)，Q 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平時(shí)，D 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng) LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。引出端符號(hào)：D0D7 數(shù)據(jù)輸入端OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效）LE 鎖存允許端Q0Q7 輸出端真值表：DnLEOEQnHHLHLHLLXLLQ0XXH高阻態(tài)3、7

51、4LS13874LS138 為3 線8 線譯碼器共有 54/74S138和 54/74LS138 兩種線路結(jié)構(gòu)型式。工作原理當(dāng)一個(gè)選通端（E1）為高電平，另兩個(gè)選通端（(/E2)和/(E3)）為低電平時(shí)，可將地址端（A0、A1、A2）的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：A2A1A0=110時(shí)，則Y6輸出端輸出低電平信號(hào)。利用 E1、E2和E3可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。可用在8086的譯碼電路中，擴(kuò)展內(nèi)存。4、2764 2764是8K*8字節(jié)的紫外

52、線镲除、電可編程只讀存儲(chǔ)器，單一+5V供電，工作電流為75mA，維持電流為35mA，讀出時(shí)間最大為250nS，28腳雙列直插式封裝。各引腳的含義為：  A0-A12為13根地址線，可尋址8K字節(jié)；O0-O7為數(shù)據(jù)輸出線；CE為片選線；OE為數(shù)據(jù)輸出選通線；PGM為編程脈沖輸入端；Vpp是編程電源；Vcc是主電源。正常工作（只讀）時(shí)，Vpp=Vcc=+5V,PGM=+5V。編程時(shí)，Vpp+25V（高壓），PGM端加入寬度為50ms的負(fù)脈沖。 EPROM電路EPROM 2764的外部引線如圖所示。這是一塊8K×8bit的EPROM芯片，它的引線與SRAM芯片6264是

53、兼容的。這給使用者帶來很大方便。因?yàn)樵谲浖{(diào)試過程中，程序經(jīng)常需要修改，此時(shí)可將程序先放在6264中，讀寫修改都很方便。調(diào)試成功后，將程序固化在2764中，由于它與 6264的引腳兼容，所以可以把2764直接插在原6264的插座上。這樣，程序就不會(huì)由于斷電而丟失。l     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(gè)存儲(chǔ)單元。 D0D7：8根雙向數(shù)據(jù)線，正常工作時(shí)為數(shù)據(jù)輸出線。編程時(shí)為數(shù)據(jù)輸入線。 OE：輸出允許信號(hào)。低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為0時(shí)，芯片中的數(shù)據(jù)可由D

54、0D7端輸出。 CE：選片信號(hào)。低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為0時(shí)表示選中此芯片。 PGM:編程脈沖輸入端。對(duì)EPROM編程時(shí)，在該端加上編程脈沖。讀操作時(shí)該信號(hào)為1。 VPP：編程電壓輸入端。編程時(shí)應(yīng)在該端加上編程高電壓，不同的芯片對(duì)VPP的值要求的不一樣，可以是+12.5V，+15V，+21V，+25V等。說明：EPROM的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是可以擦除重寫，而且允許擦除的次數(shù)超過上萬次。一片新的或擦除干凈EPROM芯片，其每一個(gè)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都是FFH。要對(duì)一個(gè)使用過的EPROM進(jìn)行編程，則首先應(yīng)將其放到專門的擦除器上進(jìn)行擦除操作。擦除器利用紫外線光照射EPROM的窗口，一

55、般經(jīng)過1520min即可擦除干凈。擦除完畢后可讀一下EPROM的每個(gè)單元，若其內(nèi)容均為FFH，就認(rèn)為擦除干凈了。5、Intel6264芯片Intel 6264的特性及引腳信號(hào)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(chǔ)空間。D7D0（data bus）：數(shù)據(jù)線，雙向，三態(tài)。OE（output enable）：讀出允許信號(hào)，輸入，低電平有效。WE（write enable）：寫允許信號(hào)，輸入，低電平有效。CE1（chip enable）：片選信號(hào)1，輸入，在讀/寫方式時(shí)為低電平。CE2（c

56、hip enable）：片選信號(hào)2，輸入，在讀/寫方式時(shí)為高電平。VCC：+5V工作電壓。GND：信號(hào)地。Intel 6264的操作方式Intel 6264的操作方式由OE,WE, CE1 , CE2的共同作用決定 寫入：當(dāng)WE和CE1為低電平，且OE和CE2為高電平時(shí)，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(chǔ)單元。 讀出：當(dāng)OE和CE1為低電平，且WE和CE2為高電平時(shí)，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(dāng)CE1為高電平，CE2為任意時(shí)，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)。6、8155I/O口擴(kuò)展芯片（1）、8155的結(jié)構(gòu)和引腳81

57、55有40個(gè)引腳，采用雙列直插封裝，其引腳圖和組成框圖如圖所示。（a）、 地址/數(shù)據(jù)線AD0AD7（8條）       （b）、 I/O口總線（22條）：PA0PA7、PB0PB7、 PC0PC5。 （c）、控制總線（8條）ALE 地址鎖存（輸入）IO / /M IO口/RAM選擇， 0：選內(nèi)RAM； 1：選內(nèi)IO口/CE 片選線/RD、/WR 讀、寫控制TIMERIN 定時(shí)器輸入（輸入定時(shí)器所需時(shí)鐘）TIMEROUT 定時(shí)器輸出（輸出所產(chǎn)生的方波脈沖）（2） 8155的RAM和I / O口地址編碼（3） 8155的工作方式

58、與基本操作有三種基本操作：a、作單片機(jī)片外256B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器IO / /M = 0，與其它數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址。用MOVX訪問。b、作擴(kuò)展I / O口使用IO / /M = 1，PA口、PB口、PC口，可通過編程決定如何使用。1）命令寄存器（命令控制字） I / O口工作方式I / O口工作方式有四種：A口、B口    基本I / O口，   C口輸入；A口、B口    基本I / O口，   C口輸出；A口選通I / O、B口基本I / O、C口作聯(lián)絡(luò)線；A口、B口選通I / O、C口作聯(lián)絡(luò)線。

59、2）狀態(tài)標(biāo)志寄存器 PA口、PB口狀態(tài)標(biāo)志。狀態(tài)標(biāo)志寄存器：                BF 緩沖器滿標(biāo)志；                INTR 端口中斷請求標(biāo)志；                INTE 端口中斷允許標(biāo)志；                TIMER 定時(shí)器中斷請求。命令寄存器，只寫不讀；狀態(tài)標(biāo)志寄存器，只讀不寫；        這二者使用同一地址c、作定時(shí)器擴(kuò)展使