數控銑床工作臺仿真實驗系統的開發

機械論文編號:JX375  附開題報告,文獻綜述,任務書,外文翻譯,設計圖紙,論文字數:19071.頁數:49

目  錄

第1章  緒論 ………………………………………………………………… 1
1.1 引言 ………………………………………………………………… 1
1.2 國內外數控技術的現狀及發展趨勢 ……………………………… 1
1.3 單片機技術及其發展趨勢 ………………………………………… 3
第2章 數控銑床工作臺總體方案設計 …………………………………… 4
2.1總體方案設計的內容 ……………………………………………… 4
2.2 控制系統的選擇 …………………………………………………… 4
2.3 系統運動方式的選擇 ……………………………………………… 5
2.4 伺服系統的選擇 …………………………………………………… 5
2.5 傳動及導向元件選擇 ……………………………………………… 6
第3章 工作臺機械結構設計  ……………………………………………… 7
3.1 工作臺結構設計的內容和任務 …………………………………… 7
3.2 確定系統的脈沖當量 ……………………………………………… 8
3.3 伺服電機的確定及選擇 …………………………………………… 8
3.4 傳動及導向元件的設計、計算及選用 …………………………… 10
    3.4.1傳動元件的設計………………………………………………10
    3.4.2導向元件的設計………………………………………………10
3.5 計算機繪制工作臺結構裝配圖…………………………………… 12
第4章 工作臺控制系統硬件電路設計 …………………………………… 13
4.1 控制系統硬件電路設計的內容  ………………………………… 13
4.2 確定系統硬件電路設計的整體方案……………………………… 13
4.3主CPU的選擇……………………………………………………… 15
4.4 8031單片機管腳功能及特點……………………………………… 16
4.5 存儲器擴展電路的設計…………………………………………… 20
        4.5.1 程序存儲器擴展…………………………………………… 20
        4.5.2 地址鎖存器74LS373………………………………………21
        4.5.3 數據存儲器的擴展 ……………………………………… 22
         4.5.4 譯碼電路 ………………………………………………… 22
4.6 I/O擴展電路的設計……………………………………………… 23
        4.6.1  8155擴展芯片…………………………………………… 23
        4.6.2 鍵盤及其接口電路………………………………………  24
        4.6.3 顯示器及其接口電路……………………………………  25
4.7步進電機驅動電路設計…………………………………………  27
        4.7.1 功率放大電路……………………………………………  27
        4.7.2 隔離電路…………………………………………………  28
4.7.3 步進電機驅動電路………………………………………  29
4.8其它輔助電路設計………………………………………………  30
4.8.1 8031時鐘電路設計………………………………………  30
4.8.2 復位電路…………………………………………………  30
第5章 控制系統軟件設計…………………………………………………32
5.1控制系統軟件設計的內容及方法…………………………………32
5.1.1 程序設計的內容…………………………………………… 32
       5.1.2 程序設計的方法及要求…………………………………… 32
5.2環形分配器軟件設計………………………………………………33
5.2.1步進電機轉速控制………………………………………… 33
5.2.2 編制環形分配器程序及框圖………………………………35
5.3逐點比較法直線插補程序設計………………………………… 38
5.3.1 逐點比較法直線插補（第一象限）………………………38
5.3.2 編制第一象限直線插補主程序……………………………39
5.3.3 逐點比較法圓弧插補程序設計……………………………41

結論及展望……………………………………………………… 46
參考文獻…………………………………………………………………  47
致謝………………………………………………………………………  49

摘要

本文主要是設計一套以MCS—51單片機為主控制器的數控銑床工作臺仿真實驗系統，首先對數控技術的發展作了分析和總結，探討了數控機床的開放化、智能化、高精度、高速度和網絡化的發展趨勢；著重分析了單片機數控系統的控制原理，指出了設計數控系統的一般方法和步驟，并闡述了MCS—51系列單片機的功能以及在機床數控系統中所發揮的作用；設計開發了系統機械結構以及控制系統的I/O接口電路、步進電機驅動電路；通過編寫匯編程序，從而實現系統設計要求。開發的這套系統可以作為一套實驗室設備，對機床數控化改造、數控技術的教學和研究有深遠意義。

關鍵字： 單片機  銑床工作臺  步進電機  接口電路  匯編程序

The Simulating Experiment System for Numerical Control of Milling Machine’s Worktable Exploitation

ABSTRACT

In this article, a set of numerical control of milling machine worktable experiment system for teaching based on single chip microprocessor for MCS—51 is designed. First, the CNC system model and characteristics based on microcomputer and status of CNC in China are presented. The development trends about open architecture, intelligence, suppression, high speed and network of CNC are analyzed and explain the function of single chip microprocessor and their calling into play in the CNC, and controlling principle of single chip microprocessor for MCS—51. This article introduces the methods and steps of the digital control system design. Emphasis is given to I/O circuit, stepping motor drive and authorized assembler and carry out the system designing request. The system offer a set of equipment for teaching, and is designed for teaching as a set of experiment or has a great affect to the digital control reform of the machine tool.

KEY WORDS:  Single Chip Microprocessor; Worktable of Milling Machine; Stepping Motor, Interface Circuit, Assembler