雙坐標(biāo)十字滑臺設(shè)計及控制

1、-大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢 業(yè) 設(shè) 計題 目： 雙坐標(biāo)十字滑臺設(shè)計及控制 入 學(xué) 年 月_2021年9月_ *_朱愛新_ 學(xué) 號_ 專業(yè)_機(jī)電一體化_聯(lián)系 方 式_學(xué) 習(xí) 中 心_市_ 指 導(dǎo) 教 師_完成時間_2021 _年_06_月_10_日目錄目錄 1第一章 緒論 21 .課程設(shè)計的目的和要求 22 .課程設(shè)計的實(shí)施規(guī)則 33 .課程設(shè)計過程及方式54 .時間安排及考核方法 7第二章 課程設(shè)計容 10 1. 設(shè)計方案確實(shí)定 102. 本次設(shè)計的主要容 113.設(shè)計步驟 1131.總體設(shè)計方案的選擇及確定1232.硬件設(shè)計1233.軟件設(shè)計13第一章 緒論 1課程設(shè)計的目的和要求1、課程設(shè)計的目

2、的課程設(shè)計是重要的教學(xué)環(huán)節(jié)之一，是學(xué)生將課堂教學(xué)知識用于實(shí)踐的有效途徑。本次課程設(shè)計的核心目的是：通過對數(shù)控十字滑臺控制局部的設(shè)計，使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用自己學(xué)過的微機(jī)原理及其接口技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等專業(yè)課程知識，初步掌握單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計原理、設(shè)計過程及應(yīng)用，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計與參加工作后的科研設(shè)計工作打下堅實(shí)根底。2、本次設(shè)計的要求1. 加深理解和掌握?機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計?這門專業(yè)課程的根本知識，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力。2. 培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)設(shè)計課題的需要，選用參考書、查閱有關(guān)工程手冊的技術(shù)數(shù)據(jù)、圖表和文獻(xiàn)資料的能力，提高學(xué)生獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力。3. 設(shè)計方案的分析和比較、設(shè)計計算、元

3、器件選擇及電路設(shè)計等環(huán)節(jié)，初步掌握對有一定應(yīng)用價值的小規(guī)模電路的設(shè)計方法。4. 學(xué)會對簡單實(shí)用電路的設(shè)計方法，提高學(xué)生的設(shè)計能力。5. 了解與課題有關(guān)的電路以及元器件的工程設(shè)計規(guī)，整理相關(guān)資料，按設(shè)計任務(wù)書的要求編寫設(shè)計說明書和設(shè)計報告，正確反映設(shè)計和設(shè)計報告，正確繪制電氣原理圖和編制程序等。6. 通過課程設(shè)計實(shí)踐，幫助學(xué)生逐步建立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)、全局觀點(diǎn)和平安用電和節(jié)約用電的觀點(diǎn)。7. 初步掌握有關(guān)工程設(shè)計的方法、步驟，逐步熟悉開展技術(shù)設(shè)計的根本程序，為以后參與設(shè)計及研制新產(chǎn)品打下初步根底。2、 課程設(shè)計的實(shí)施規(guī)則一、 課程設(shè)計方案的制訂根據(jù)教學(xué)方案和本課程教學(xué)大綱的要求，結(jié)合具體

4、情況提前制定本學(xué)期課程設(shè)計方案，完成與本課程設(shè)計有關(guān)的教學(xué)文件。主要包括：課程設(shè)計的時間、場地、人員分組等的安排，課程設(shè)計的紀(jì)律要求及其他本卷須知，課程設(shè)計指導(dǎo)書的編寫，課程設(shè)計任務(wù)書的制定等，課程設(shè)計前要將課程設(shè)計指導(dǎo)書和課程設(shè)計任務(wù)書發(fā)給每個學(xué)生，要求學(xué)生提前做好預(yù)習(xí)。二、 課程設(shè)計指導(dǎo)教師的安排1各專業(yè)課程設(shè)計的指導(dǎo)教師，應(yīng)有一名組長負(fù)責(zé)。組長應(yīng)該由對該課程理論和實(shí)踐教學(xué)都十分熟悉的教師擔(dān)任。課程設(shè)計開場前，組長必須安排提前做好與本次課程設(shè)計的相關(guān)準(zhǔn)備工作。2安排課程設(shè)計指導(dǎo)教師時，每班至少安排一名正在承擔(dān)或己承擔(dān)過該課程理論課教學(xué)的教師帶學(xué)生的課程設(shè)計，不得安排與實(shí)習(xí)課程無關(guān)的教師進(jìn)展

5、指導(dǎo)。在學(xué)生課程設(shè)計前，指導(dǎo)教師必須做課程設(shè)計的全面發(fā)開工作，并做好對學(xué)生進(jìn)展課程設(shè)計的任務(wù)要求、時間場地安排及紀(jì)律方面的教育。3指導(dǎo)教師在指導(dǎo)課程設(shè)計的過程中，要認(rèn)真向?qū)W生講解課程設(shè)計的設(shè)計容、要求、主要設(shè)計參數(shù)和設(shè)計過程，認(rèn)真做好設(shè)計指導(dǎo)工作。三、 課程設(shè)計的紀(jì)律要求1課程設(shè)計一般不允許學(xué)生請假，確因特殊情況需要請假，須事先經(jīng)指導(dǎo)教師和主管教學(xué)院長批準(zhǔn)，報教務(wù)處備案，并安排補(bǔ)做。2課程設(shè)計期間，必須嚴(yán)格遵守作息制度，不得遲到、早退；有事必須向指導(dǎo)教師請假，不得擅自離開。3課程設(shè)計期間缺席三分之一者，不予評定實(shí)習(xí)成績，視其具體情況，決定是否給予補(bǔ)做的時機(jī)。四、 課程設(shè)計成績的評定1課程設(shè)計完

6、畢時，學(xué)生要按照課程設(shè)計任務(wù)書的要求，認(rèn)真撰寫課程設(shè)計報告。2課程設(shè)計的考核是課程設(shè)計報告的評閱、口試辯論和平時檢查幾方面的綜合評定。3指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生在課程設(shè)計過程中的綜合表現(xiàn)思想表現(xiàn)，學(xué)習(xí)態(tài)度，團(tuán)結(jié)互助以及遵守紀(jì)律等、實(shí)際動手能力及課程設(shè)計報告，按優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五級評分制評定實(shí)習(xí)成績。4無故不按時交課程設(shè)計報告的學(xué)生，其成績按不及格計。課程設(shè)計成績不及格者，按?工業(yè)大學(xué)本科生學(xué)籍管理方法?的有關(guān)規(guī)定處理。五、 課程設(shè)計的總結(jié)工作.課程設(shè)計完畢后，應(yīng)該對課程設(shè)計全過程進(jìn)展全面總結(jié)，組織指導(dǎo)教師和學(xué)生進(jìn)展交流，并形成書面材料向?qū)W院匯報，不斷總結(jié)課程設(shè)計工作經(jīng)歷，不斷提高課程設(shè)計

7、教學(xué)質(zhì)量。、3、課程設(shè)計的過程及方式一、課程設(shè)計的過程本課程設(shè)計分指導(dǎo)教師講解和同學(xué)們獨(dú)立設(shè)計兩個過程。指導(dǎo)教師講解容包括：（1） 講解本課程設(shè)計的目的及意義。（2） 講解本課程設(shè)計的容與要求。（3） 分組，布置設(shè)計任務(wù)書（4） 介紹設(shè)計步驟和重點(diǎn)設(shè)計環(huán)節(jié)。（5） 說明本課程設(shè)計時間安排、紀(jì)律要求及考核方法。除了指導(dǎo)教師講授以上的容外，其它時間由學(xué)生自己按要求獨(dú)立完成課程設(shè)計，指導(dǎo)教師進(jìn)展有針對性的輔導(dǎo)，隨時解答學(xué)生們的疑問，及時處理設(shè)計中遇到的問題。二、課程設(shè)計方式為了提高效率、講效、取得預(yù)期的收獲，課程設(shè)計按以下方式進(jìn)展。（一） 設(shè)計前預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)是課程設(shè)計前的重要準(zhǔn)備工作，是保證課程設(shè)計順

8、利進(jìn)展的必要步驟，也是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力、提高課程設(shè)計質(zhì)量與效率的重要環(huán)節(jié)，要求做到：1學(xué)習(xí)相關(guān)課程的容，熟悉有關(guān)理論知識。2認(rèn)真閱讀本指導(dǎo)書，了解課程設(shè)計的容、方法、步驟及要求。3查找和借閱有關(guān)設(shè)計資料和技術(shù)手冊。4預(yù)習(xí)期間進(jìn)展學(xué)生分組，每組6人，安排組長1人，組明確任務(wù)、合理分工，預(yù)習(xí)需人人進(jìn)展，組長負(fù)責(zé)檢查。設(shè)計前每組應(yīng)就有關(guān)設(shè)計容進(jìn)展討論，做到心中有數(shù)，同時上交預(yù)習(xí)報告一份（二） 設(shè)計進(jìn)展 整個課程設(shè)計過程中必須嚴(yán)肅認(rèn)真，集中精力按時完成工作。 1預(yù)習(xí)檢查、嚴(yán)格把關(guān) 本課程設(shè)計開場前應(yīng)由指導(dǎo)教師檢查預(yù)習(xí)質(zhì)量包括對本課程設(shè)計的理解、認(rèn)識及預(yù)習(xí)報告，當(dāng)確認(rèn)已做好了課程設(shè)計前的準(zhǔn)備工作方可

9、開場設(shè)計，對于因沒有預(yù)習(xí)而對本次設(shè)計的目的、容、方法、要求了解很差的同學(xué)，應(yīng)拒絕其參加設(shè)計。2獨(dú)立設(shè)計，協(xié)調(diào)工作 本課程設(shè)計要求每名同學(xué)獨(dú)立完成，同時也提倡同學(xué)之間積極討論，大膽提出新思路、新見解，對于設(shè)計中采用創(chuàng)新的設(shè)計方法、設(shè)計電路及新型元器件的同學(xué)，在最后評定成績時從優(yōu)掌握。 3認(rèn)真負(fù)責(zé)、按時完成（三） 設(shè)計報告 設(shè)計報告是課程設(shè)計工作的最后成果和總結(jié)提高，是課程設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，也是對學(xué)生分析、歸納等工作能力的進(jìn)一步培養(yǎng)和鍛煉，因此必須獨(dú)立書寫，每人一份，應(yīng)按照設(shè)計任務(wù)書的要求和相關(guān)設(shè)計步驟，完成詳細(xì)設(shè)計設(shè)計過程，包括方案論證、參數(shù)計算及元器件選擇等，最后寫出心得體會，以便積累一定的實(shí)際

10、設(shè)計經(jīng)歷。 撰寫設(shè)計報告應(yīng)具有嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度，報告要求條理清楚、簡明扼要，字跡端正、圖表規(guī)，分析認(rèn)真、結(jié)論明確。課程設(shè)計報告容應(yīng)主要包括以下幾方面：1課程設(shè)計名稱、專業(yè)、班級、組別、*、設(shè)計日期。2設(shè)計目的和要求。3根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，進(jìn)展方案論證。4寫出詳細(xì)的設(shè)計過程，包括相關(guān)參數(shù)計算及元器件選擇等。5按照工程繪圖標(biāo)準(zhǔn)，繪制系統(tǒng)的電氣原理圖，列出元器件明細(xì)表。6分析討論設(shè)計過程中遇到的問題，寫出心得體會以及合理化建議和改進(jìn)措施。4、 課程設(shè)計的時間安排及考核方法一、課程設(shè)計的時間安排根據(jù)本機(jī)電專業(yè)的教學(xué)方案，其課程設(shè)計的時間為二周。整個課程設(shè)計過程可分為四個階段：1設(shè)計、計算階段約占設(shè)計學(xué)時的4

11、0%2制圖階段約占設(shè)計學(xué)時的40%3總結(jié)報告階段約占設(shè)計學(xué)時的15%4考核階段約占設(shè)計學(xué)時的5%具體時間安排如下：時間容安排周一上午課程設(shè)計發(fā)動、講解設(shè)計容、步驟、要求及本卷須知，并進(jìn)展學(xué)生分組下午熟悉設(shè)計題目，查找資料，方案論證周二周四根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書的要求，按步驟認(rèn)真完成課程設(shè)計的各局部容周五上午設(shè)計總結(jié)，完成設(shè)計報告下午 考核辯論二、課程設(shè)計的考核 在課程設(shè)計進(jìn)展期間，指導(dǎo)教師每天都要對學(xué)生的出勤情況、學(xué)習(xí)態(tài)度及工作完成情況進(jìn)展檢查催促，并做好記錄。課程設(shè)計完畢后，指導(dǎo)教師要組織對學(xué)生進(jìn)展考核，根據(jù)學(xué)生在整個課程設(shè)計期間的紀(jì)律情況、工作態(tài)度，設(shè)計報告及圖紙的質(zhì)量并結(jié)合其根底知識掌握的情

12、況口試，綜合確定學(xué)生的課程設(shè)計成績按五級評分制優(yōu)，良，中，及格，不及格計，無課程設(shè)計報告或無故不參加課程設(shè)計者成績按不及格計，有缺勤、遲到、早退、違紀(jì)等情況酌情降低成績。每項(xiàng)考核容占總成績的分?jǐn)?shù)如下：考核容評分標(biāo)準(zhǔn)100總分值備注設(shè)計方案的正確與合理性1090100分為優(yōu)8089分為良7079分為中6069分為及格60分以下為不及格系統(tǒng)參數(shù)計算的準(zhǔn)確性10元器件選擇的合理性10設(shè)計報告及圖紙的完成質(zhì)量20根底知識掌握情況辯論20出勤情況、學(xué)習(xí)態(tài)度20 創(chuàng)新10§1-5本次設(shè)計的驗(yàn)收方式設(shè)計驗(yàn)收采用辯論為主、設(shè)計說明書及代碼清單評審為輔的方式進(jìn)展。學(xué)生首先進(jìn)展辯論，自述設(shè)計情況5分鐘左

13、右，指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的設(shè)計情況進(jìn)展提問5分鐘左右，并結(jié)合學(xué)生的設(shè)計說明書和程序代碼清單綜合評定學(xué)生的最終成績。第二章 設(shè)計任務(wù)及容1、 本次設(shè)計的主要任務(wù)1)、單片機(jī)控制系統(tǒng)電路圖一，0號圖紙；2)、G00功能實(shí)現(xiàn)程序代碼一份，并根據(jù)分組情況實(shí)現(xiàn)G01或G02功能程序代碼，要求完成程序代碼清單及程序代碼注釋；3)、設(shè)計說明書一份，詳細(xì)說明設(shè)計理論根底、實(shí)現(xiàn)方法及控制系統(tǒng)各個關(guān)鍵參數(shù)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計包括總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、在線調(diào)試、產(chǎn)品化等幾個階段，這幾個階段并不都是絕對劃分的，有時也是穿插進(jìn)展的。圖1描述了單片機(jī)應(yīng)用程序的一般過程。圖1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)研制過程由圖1所示的流程來

14、看，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程是比較復(fù)雜的，在具體的設(shè)計運(yùn)作過程中，主要涉及了總體設(shè)計、硬件設(shè)計、可靠性設(shè)計、性設(shè)計、軟件設(shè)計等容。根據(jù)本次設(shè)計的具體情況，重點(diǎn)是主總體設(shè)計、硬件設(shè)計與軟件設(shè)計的相關(guān)容。2、本次設(shè)計的主要容本次設(shè)計的核心容為數(shù)控十字滑臺設(shè)計數(shù)控編程及運(yùn)動控制系統(tǒng)，具體有三個主要設(shè)計容：1)、控制系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計以8051單片機(jī)系列芯片為擴(kuò)展核心的控制系統(tǒng)設(shè)計，它是系統(tǒng)的整個控制核心，負(fù)責(zé)接收操作指令，并根據(jù)輸入的指令控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動，是本次設(shè)計核心容。設(shè)計要求以8031芯片為核心，擴(kuò)展程序存儲器、數(shù)控存儲器、鍵盤及顯器示接口及其它并行控制接口，形成完整控制系統(tǒng)。2)、G00，G01

15、，G02功能程序?qū)崿F(xiàn)G指令準(zhǔn)備性工藝指令，是在數(shù)控系統(tǒng)中插補(bǔ)運(yùn)算之前需要預(yù)先規(guī)定，為插補(bǔ)運(yùn)算做好準(zhǔn)備的工藝指令。G功能指令代碼從G00至G99共100種，本次設(shè)計著重完成前三種，即G00，G01和G02。其中，G00為定點(diǎn)位、G01為直線插補(bǔ)、G 02為順時針方向圓弧插補(bǔ)。設(shè)計要求使用MCS-51系列單片機(jī)匯編語言實(shí)現(xiàn)以直線與圓弧線補(bǔ)為核心的G功能。3)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動需要很大的電流控制，而由計算機(jī)及環(huán)形分配器送來的控制脈沖信號，一般為弱電信號，因此步進(jìn)電機(jī)需要有功率放大電路以得到控制電機(jī)繞組所需要的脈沖電流及所需要的脈沖波形。本次設(shè)計要求設(shè)計一種控制方便、 調(diào)試容易、開關(guān)速

16、度快及元件損耗小等優(yōu)點(diǎn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路。3、設(shè)計步驟1) 、總體設(shè)計方案的選擇及確定。2) 、設(shè)計方案論證后查閱資料。3) 、對硬件系統(tǒng)的設(shè)計。4、對軟件系統(tǒng)的設(shè)計。5、步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)設(shè)計。6、插補(bǔ)原理及程序設(shè)計。3.1總體設(shè)計方案的選擇及確定單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制是從確定的目標(biāo)任務(wù)在開場的，在進(jìn)展系統(tǒng)設(shè)計之前，必須根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用場合、工作環(huán)境、具體用途提出合理的、詳盡的功能技術(shù)指標(biāo)，對產(chǎn)品的可靠性、通用性、可維護(hù)性、先進(jìn)性以及本錢等進(jìn)展綜合考慮，使確定的技術(shù)指標(biāo)合理，并符合國際標(biāo)準(zhǔn)。在總體設(shè)計階段，除了要確定功能技術(shù)指標(biāo)這一關(guān)鍵性的容外，還根據(jù)市場貨源情況、印機(jī)、顯示器等器件和設(shè)備、在總體

17、設(shè)計階段，應(yīng)該對器件的選擇提出具體規(guī)定?？傮w設(shè)階段最后的任務(wù)是權(quán)衡利弊，仔細(xì)劃分出硬件和軟件功能。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件配置與軟件設(shè)計是嚴(yán)密相關(guān)的，硬件與軟件在功能上具有一定的互換性，如步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動所必須的環(huán)形分配器，即可以由數(shù)字邏輯電路硬件實(shí)現(xiàn)，也可以由軟件來實(shí)現(xiàn)。多使用硬件完成功能，可以增加工作速度、降低軟件工作量，但是提高了硬件本錢；多使用軟件完成功能，不但可以降低硬件開支，還可心簡化硬件構(gòu)造，但增加了軟件的復(fù)雜性。因此在總體設(shè)計階段，硬件與軟件的功能劃分是十分得要的。3.2硬件設(shè)計MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計方案主要討論程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲與I/O接口、地址分配及總線驅(qū)動等容。

18、1. 程序存儲器一般情況下，片不帶有EPROM程序存儲的單片機(jī)型如8031等比較適用于國單機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，這種芯片的價格與有EPROM如8715等的價格要低很多，只需要一片EPROM電路作為程序存儲器，使用靈活，仍然可保持單生機(jī)的各種優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前市場上，容易不同的EPROM芯片的價格相差不大，因此選用速度高、容量大的芯片如27256比較經(jīng)濟(jì)，并且還為軟件的擴(kuò)展留有余地。2. 數(shù)據(jù)存儲器及I/O接口應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用場合的不同，對RAM需求差異比較大，對于常規(guī)量和控制器，可能需要較少容量的數(shù)據(jù)存儲器，但對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，則需要大容量的RAM。大容量的RAM不但體積小，而且性能價格比較高，一片62256芯

19、片比16片6116芯片的性能比要高得多。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)一般都要擴(kuò)展I/O接口，選擇I/O接口時應(yīng)該從體積、價格、負(fù)載、功能等幾個方面來考慮。選用標(biāo)準(zhǔn)的可編程的I/O接口電路如8255，則接口簡單、使用方便，對總線的負(fù)載小，但應(yīng)用于簡單應(yīng)用場合時，其I/O線與接口功能沒有被充分利用，造成浪費(fèi)；使用三態(tài)門電路或鎖存器作I/O接口，靈活性高、口線利用率高、負(fù)載能力強(qiáng)、可靠性高，但對總線負(fù)載大，接口復(fù)雜。因此必須根據(jù)系統(tǒng)總的輸入輸出要求來選擇接口電路。3. 地址分配外部程序存儲一般由單片機(jī)的ERPOM組成，獨(dú)占64K字節(jié)的地址空間，因此一般不必進(jìn)展地址譯碼，只需將其片選端接地即可。由于擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲器

20、與I/O接口電路一般由多片芯片組成，而且數(shù)據(jù)區(qū)與I/O接口為統(tǒng)一編址，共占64K字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲空間，因此必須進(jìn)展地址譯碼。一般常采用地址譯碼器或線選法進(jìn)展地址分配。線選法與地址譯碼原理具體見本大綱的“數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展一節(jié)。4總線驅(qū)動MCS-51生活經(jīng)歷統(tǒng)單片機(jī)擴(kuò)展功能比較強(qiáng)，但擴(kuò)展總線的負(fù)載超過了總線負(fù)載的能力，系統(tǒng)便不能可靠地工作。這時必須在總純度上加裝驅(qū)動器。常用的總線驅(qū)動器為74LS245T 74LS244。3.3軟件設(shè)計根據(jù)程序設(shè)計的需要，本局部重點(diǎn)描述軟件的構(gòu)造設(shè)計。軟件系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計的主要原則是，根據(jù)問題的定義，將系統(tǒng)的整個工作分解為幾個相對獨(dú)立的操作局部，并由這幾個局部的相互關(guān)系，設(shè)

21、計合理的軟件構(gòu)造，使CPU可以有條不紊地工作。1程序構(gòu)造設(shè)計程序構(gòu)造設(shè)計主要有順序設(shè)計和實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)設(shè)計。對于簡單的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，通常采用順序設(shè)計方法。順序程序設(shè)計方法通常由主程序和假設(shè)干個中斷效勞程序所構(gòu)成，設(shè)計者根據(jù)問題的定義和操作功能的劃分，指定各個中斷效勞程序?qū)κ录埱笞鞒霰匾奶幚?，包括現(xiàn)場保護(hù)、中斷效勞、現(xiàn)場恢復(fù)、中斷返回等四個局部。需要注意的，中斷的發(fā)生常常是隨機(jī)的，可能在主程序的任意地方打斷，在設(shè)計階段通常無法預(yù)料這時主程序的執(zhí)行狀態(tài)，因此在執(zhí)行中斷效勞程序地，必須對原有的程序狀態(tài)進(jìn)展現(xiàn)場保護(hù)。現(xiàn)場 保護(hù)的容是中斷效勞程騙子所需要使用的資源中斷效勞程序使用這些資源時，這

22、些資源的主程序數(shù)據(jù)將被覆蓋，如PSW、ACC、DPTR等。而主程序通常是一個順序執(zhí)行的無限循環(huán)程序，不停地查詢各種軟件標(biāo)志進(jìn)展日常事務(wù)處理。圖2描述的中斷效勞程序與主程序的構(gòu)造。圖2 中斷效勞程序構(gòu)造與主程序構(gòu)造順序程序設(shè)計方法容易理解，能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求。其主要缺點(diǎn)軟件構(gòu)造不清晰、軟件的修改擴(kuò)大比較困難，實(shí)時性差。2程序設(shè)計技術(shù)1模塊程序設(shè)計模塊化程序是常用的程序設(shè)計技術(shù)，其核心思想是將一個功能具有完整功能的大的程序分解為假設(shè)干個功能相對獨(dú)立的較小的程序模塊，各個程序模塊分別進(jìn)展設(shè)計和調(diào)試，通過對各個模塊的調(diào)用實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。模塊化設(shè)計能夠有效地降低軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性和難度，

23、大大提高系統(tǒng)的可靠性，同時也提高了程序代碼的可復(fù)用性。進(jìn)展模塊化程序設(shè)計時一般遵循以下幾條原則； 每個模塊不宜太大； 各個模塊間在邏輯相對獨(dú)立； 對簡單的任務(wù)不必采用模塊化； 盡量使用已有的模塊。2自上而下地程序設(shè)計進(jìn)展軟件設(shè)計時，先從主程序開場設(shè)計，附屬的程序或子程序用府號代替。主程序編好后再編制各個附屬程序和子程序，最后完成整個系統(tǒng)軟件的設(shè)計工作。進(jìn)展軟件調(diào)試時也按這個次序進(jìn)展。3.程序設(shè)計過程 選擇好軟件構(gòu)造和采用的程序設(shè)計技主后，便可進(jìn)展具體的程序設(shè)計工作了。具體設(shè)計過程有以下4局部。1建立數(shù)學(xué)模型2繪制程序流程圖3編寫程序4程序的匯編、調(diào)試和固化3.4步進(jìn)電機(jī)伺服控制系統(tǒng)設(shè)計*Y雙向

24、十字滑臺的運(yùn)動由*向和Y向步進(jìn)電機(jī)來控制，通過電機(jī)驅(qū)動滑臺的各個運(yùn)動部件，從而準(zhǔn)確地控制它們的速度和位置。一般地，數(shù)控伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)及閉環(huán)兩大類，其中閉環(huán)伺服還可以根據(jù)檢測位置的不同進(jìn)一步細(xì)分為半閉環(huán)伺服和閉環(huán)伺服。由于開環(huán)伺服系統(tǒng)具有構(gòu)造簡單、調(diào)試維修方便、本錢低的特點(diǎn)，因此雖然這種伺服的誤差沒有補(bǔ)償和校正，精度較低，但廣泛應(yīng)用于中小型經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。鑒于開環(huán)伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)，本次設(shè)計的總體設(shè)計方案似采用開環(huán)伺服，并為*Y兩個運(yùn)動方向加上極限位置檢測及原點(diǎn)定位檢測以實(shí)現(xiàn)根本運(yùn)動位置的控制。下面以典型的開環(huán)伺服系統(tǒng)構(gòu)造如圖3所示為例，詳細(xì)介紹本次設(shè)計的過程。圖3開環(huán)伺服系統(tǒng)構(gòu)造一、數(shù)控系統(tǒng)及

25、環(huán)形分配器的設(shè)計數(shù)控十字沒滑臺數(shù)控系統(tǒng)是以MCS-51系列單片機(jī)為核心部件，外部擴(kuò)展程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、鍵盤/顯示器接口和其它并行接口而實(shí)現(xiàn)的。鍵盤/顯示接口擴(kuò)展見附錄2，鍵盤是由假設(shè)干按鍵組成的開關(guān)矩陣，它是最簡單的單片機(jī)輸入設(shè)備。單片機(jī)使用顯示器主要有七段數(shù)碼管或點(diǎn)陣式顯示器，是最根本的輸出設(shè)備。限于大綱篇幅，鍵盤和顯示器的工作原理在這里就不進(jìn)展詳細(xì)描述了，請學(xué)生參考?微機(jī)接口技術(shù)?課程教材或其它參考資料。在附錄2里主要討論使用Intel8279可編程鍵盤/顯示器接口器件進(jìn)展鍵盤與顯示的擴(kuò)展。二、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路實(shí)際上是一個功率開關(guān)電路，其功能是將環(huán)分配器或微處理

26、器送來的弱電信號變?yōu)閺?qiáng)電信號，以得到步進(jìn)電機(jī)控制繞組所需要的脈沖電流及所需要的脈沖波形。因此步進(jìn)電機(jī)有m相，就應(yīng)有m路功率放大電路。2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動放大電路種類很多，按其主電路的構(gòu)造分有單電壓驅(qū)動和上下電壓驅(qū)動和上下電壓驅(qū)動兩種，其具體驅(qū)動電路說見?數(shù)控機(jī)床?課程教材，在本次設(shè)計中就不詳細(xì)描述了。三、插補(bǔ)原理及程序設(shè)計1插補(bǔ)計算就是數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輸入的根本數(shù)據(jù)，如直線終點(diǎn)坐標(biāo)值、圓弧起點(diǎn)、圓心、進(jìn)給速度等，通過計算，將工件輪廓的形狀描述出來，邊計算邊根據(jù)計算結(jié)果向各坐標(biāo)發(fā)送進(jìn)給指令。數(shù)控機(jī)床的常用插補(bǔ)計算方法有逐點(diǎn)比較插補(bǔ)計算法簡稱逐點(diǎn)比較法、數(shù)學(xué)積分插補(bǔ)計算方法簡稱數(shù)字積分法、時間分割插補(bǔ)計算方

27、法和樣條插補(bǔ)計算方法等，在本次課程設(shè)計中，我們使用逐點(diǎn)比較法進(jìn)展插補(bǔ)計算。(2)逐點(diǎn)比較法每走一步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)展一次比較，視該點(diǎn)在給定軌跡的上方還是下方，或在給定軌跡的里面還是外面，從而決定下一步的進(jìn)給方向，使之趨近加工軌跡。3逐點(diǎn)比較法是以折線來逼近直線或圓弧線的，它與規(guī)定的直線或圓弧之間最大誤差不超過一個脈沖當(dāng)量，因此只要將脈沖當(dāng)量取得足夠小，就可到達(dá)加工精度的要求。一直線插補(bǔ)計算原理1偏差計算公式假定加工如下列圖的第一象限直線OA。取直線的起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，直線終點(diǎn)坐標(biāo)*e,Ye是的。M(*m,Ym)為加工點(diǎn)動點(diǎn)，假設(shè)m在OA直線上，則根據(jù)相似三角形的關(guān)系可得。取Fm=Ym*

28、eYe作為插補(bǔ)的偏差判別式。假設(shè)Fm=0，說明m點(diǎn)在OA直線上；假設(shè)Fm>0，說明m點(diǎn)在OA直線上方m處；假設(shè)Fm<0，說明m點(diǎn)在OA直線下方m處。對于第一象限直線，從起點(diǎn)即原點(diǎn)坐標(biāo)出發(fā)，當(dāng)Fm>>0時，沿+*軸方向走一步；當(dāng)Fm<0時，沿+Y軸方向走一步。當(dāng)兩方向所走的步數(shù)與終點(diǎn)坐標(biāo)*e,Ye相等時，發(fā)出到達(dá)終點(diǎn)信號，停頓插補(bǔ)。設(shè)在加工點(diǎn)處，有Fm>>0時，沿+*方向進(jìn)給一步，走一步后新的坐標(biāo)值為：*m+1， Ym+1=Ym新的偏差為Fm+1=Fm+*e-*m+1Ye=Fm-Ye假設(shè)Fm<0，應(yīng)向+Y方向進(jìn)給一步，走一步后的新坐標(biāo)值為：Fm+1

29、=Fm+*由此得到了偏差計算公式，在公式中只有加、減運(yùn)算，只要將前一點(diǎn)的偏差與等于常數(shù)的終點(diǎn)坐標(biāo)值*e,Ye 相加減，即可得到新的坐標(biāo)點(diǎn)的偏差值。加工的起點(diǎn)是坐標(biāo)原點(diǎn)，起點(diǎn)的偏差是的，即F0=0，這樣隨著加工點(diǎn)的前進(jìn)，新的加工點(diǎn)的偏差Fm+1都可以由前一點(diǎn)Fm和終點(diǎn)坐標(biāo)相加或相減得到。2終點(diǎn)判別算法逐點(diǎn)比較法的終點(diǎn)判別有多處方法，下面介紹兩種常用方法。1第一種：設(shè)*、Y兩個減法計數(shù)器，加工開場前，在*、Y計數(shù)器中分別存入終點(diǎn)坐標(biāo)值*e, Ye，在*坐標(biāo)或Y坐標(biāo)方向上 第進(jìn)給一步時，就在*計數(shù)器Y計數(shù)器中減去1，直至這兩個計數(shù)器的數(shù)都減到0，此時到達(dá)終點(diǎn)。2第二種：用一個終點(diǎn)計數(shù)器，存放*和Y兩

30、個坐標(biāo)，從起點(diǎn)至達(dá)終點(diǎn)的總步數(shù)為，*或Y坐標(biāo)和線進(jìn)給一步，減去1，直至為0時，到達(dá)終點(diǎn)。3插補(bǔ)計算插補(bǔ)計算時，每走一步，都要進(jìn)展以下四個步驟的邏輯運(yùn)算和自述運(yùn)算，偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計算、終點(diǎn)判別。4不同象限的直線插補(bǔ)計算上機(jī)討論的是第一象限的直線插補(bǔ)方法，其它三個象限的直線插補(bǔ)計算可以用一樣的原理獲得。下表列出了四個象限進(jìn)展直線插補(bǔ)時的偏差計算公式與進(jìn)給脈沖方向。在計算時，公式中的*e,Ye均為絕對值。線型Fm0時進(jìn)給方向Fm<0時進(jìn)給方向偏差計算公式L1+*+*Fm0時：Fm+1=Fm+YeFm<0時：Fm+1=Fm+*eL2-*+*L3-*-*L4+*-*(二)圓弧插補(bǔ)計

31、算原理1偏差計算公式1以第一象限逆圓為例討論偏差計算公式。設(shè)需要加工圓弧AB，其圓心位于原點(diǎn)，圓弧的起點(diǎn)為A* 0，Y0終點(diǎn)為B*e,Ye，圓弧半徑為R。令瞬時加工點(diǎn)為m*m,Ym，與圓心的距離為Rm。比較Rm和R來反映加工偏差。2因此可得到圓弧偏差異式如下：假設(shè)Fm=0，說明加工點(diǎn)m在圓弧上；假設(shè)Fm>0，說明加工點(diǎn)在圓弧外；假設(shè)Fm<0，說明加工點(diǎn)圓弧。3設(shè)加工點(diǎn)正處于m*m,Ym，其判別。假設(shè)Fm>>0，對于第一象限逆圓，為了逼近圓弧，應(yīng)沿+Y方向進(jìn)給一步，到m+1點(diǎn)，其坐標(biāo)值為：新的加工點(diǎn)偏差為：假設(shè)Fm+1=*m,Ym+1=Ym+1。新的加工點(diǎn)的偏差為：4由于

32、上述的推導(dǎo)得知，只要知道一點(diǎn)的偏差就可以計算出新的一點(diǎn)的偏差。因?yàn)榧庸な菑膱A弧的起點(diǎn)開場的，因此，起點(diǎn)偏差為F0=0，所以新加工點(diǎn)的偏差總可以根據(jù)前一加工點(diǎn)的數(shù)據(jù)計算出來。2終點(diǎn)判別法圓弧插補(bǔ)的終點(diǎn)判別法和直線插補(bǔ)一樣，可將從起點(diǎn)到終點(diǎn)*、Y軸走步的步數(shù)的總和存入一個計數(shù)據(jù)，每走一步便從計數(shù)器中減1，當(dāng)計算數(shù)器值為0時，發(fā)出到達(dá)終點(diǎn)信號。3插補(bǔ)計算過程圓弧插補(bǔ)過程和直線插補(bǔ)一樣，但是偏差計算公式不同，而且在偏差計算的同時還要進(jìn)展動點(diǎn)瞬時坐標(biāo)的計算，以使為下一點(diǎn)的偏差計作好準(zhǔn)備。4四個象限圓弧插補(bǔ)計算公式不同象限的圓弧插補(bǔ)比較復(fù)雜，圓弧所在象限不同，順逆不是，則插補(bǔ)計算公式和進(jìn)給的方向也不同。歸納有8種情況，這8種情況的進(jìn)給脈沖方向和偏差計算公式由下表所示。其中*m,Ym,*m+1,Ym+1都是動點(diǎn)坐標(biāo)的絕對值。. z-總結(jié)與展望我國從60年代末70年代初已開場研究探索雙坐標(biāo)十字滑臺設(shè)計及控制，直到改革開放以后，特別是近四五年，才有了突飛猛進(jìn)的開展。但其多數(shù)均為手動操作或半自動操作，倉庫帳目還是人工管理；也有不少的倉庫采用計算機(jī)管理，而入/出庫作業(yè)還是人工控制堆垛機(jī)的方法；真正采用計算機(jī)管理與控制系統(tǒng)自動聯(lián)接進(jìn)展入/出