數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的的設(shè)計(jì)

《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書題目數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計(jì)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)機(jī)電1302班201302170225號學(xué)生姓名肖鵬飛.指導(dǎo)教師劉軍安陳小異.完成日期2016年12月09日.湖南工程學(xué)院機(jī)械工程系

湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名：肖鵬飛系別：機(jī)械工程專業(yè)：機(jī)械電子工程班級：1302學(xué)號25指導(dǎo)老師:劉軍安陳小異教研室主任譚季秋一、設(shè)計(jì)要求及任務(wù)1．設(shè)計(jì)任務(wù)（1）總體設(shè)計(jì)（2）機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算；（3）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：采用51單片機(jī)或FX2NPLC控制，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，轉(zhuǎn)角輸入與顯示；（4）編寫設(shè)計(jì)說明書。2．設(shè)計(jì)要求（1）正反旋轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)角度0~360o；最大回轉(zhuǎn)半徑100mm,最大承載重量20kg;工作臺輸出精度2mrad,具備自鎖功能；（2）機(jī)械部分：A1裝配圖1張；（3）控制部分：硬件設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)。二、進(jìn)度安排及完成時間1．設(shè)計(jì)時間：三周，2015年12月14日至2016年01月1日。2．進(jìn)度安排第一周：布置設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱資料，熟悉設(shè)計(jì)要求及任務(wù)，提出設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)。第二、三周：整理資料，撰寫設(shè)計(jì)說明書，上交設(shè)計(jì)圖紙、說明書（要求手寫稿）。

組員任務(wù)胡增偉說明書排版、總結(jié)、查閱資料、任務(wù)分工曾憲機(jī)械部分計(jì)算、零件圖、裝配圖龐雨楠機(jī)械部分計(jì)算以及部分零件圖肖鵬飛控制部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)黃道?？刂撇糠志幊棠夸汿OC\o"1-3"\h\u緒論 5第一章數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的原理與應(yīng)用 61.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 61.2設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 71.3主要技術(shù)參數(shù) 71.4本章小結(jié) 7第二章數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的部分原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 82.1步進(jìn)電機(jī)的原理 82.2傳動方案傳動時應(yīng)滿足的要求 82.3電液脈沖馬達(dá)的選擇及運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算 92.4軸承的選用 92.5軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配 102.6滾動軸承的配合 102.7滾動軸承的潤滑 10第三章控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 113.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)構(gòu)成 113.2單片機(jī) 113.3光電耦合 133.4環(huán)形分配器 143.5功率放大器 163.6程序 17總結(jié) 21緒論課程設(shè)計(jì)主要是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序、規(guī)范和方法。而本科類學(xué)生更應(yīng)側(cè)重于從生產(chǎn)的第一線獲得產(chǎn)品的工藝需求和設(shè)計(jì)思路，獲得工程技術(shù)經(jīng)用性崗位的基本訓(xùn)練，通過課程設(shè)計(jì)，可樹立正確的經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)由學(xué)生向工程技術(shù)人員的過渡。使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和加深對所學(xué)的知識，使之系統(tǒng)化、綜合化。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用所學(xué)知識的技能，提高解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題的能力，從而擴(kuò)大、深化所學(xué)的專業(yè)知識和技能。培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算、工程繪圖、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)處理、查閱文獻(xiàn)、外文資料的閱讀與翻譯、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文字表達(dá)等基本工作實(shí)踐能力，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路。使學(xué)生學(xué)會初步掌握解決工程技術(shù)問題的正確指導(dǎo)思想、方法手段，樹立做事嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識和團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。本次課程設(shè)計(jì)主要是解決數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的工作原理和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)思路是先功能需求后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。目前數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺已廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床和加工中心上，它的總的發(fā)展趨勢是：在規(guī)格上將向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺；在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺的承載能力；在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺。數(shù)控轉(zhuǎn)臺的市場分析：隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，加工中心將會越來越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴(kuò)大加工范圍。估計(jì)近幾年要求配備數(shù)控轉(zhuǎn)臺的加工中心將會達(dá)到每年600臺左右。預(yù)計(jì)未來5年，雖然某些行業(yè)由于產(chǎn)能過剩、受到宏觀調(diào)控的影響而繼續(xù)保持著較低的行業(yè)景氣度外，部分裝備制造業(yè)將有望保持較高的增長率，特別是那些國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵振興和發(fā)展的裝備子行業(yè)。作為裝備制造業(yè)的母機(jī)，普通加工機(jī)床將獲得年均15％－20％左右的穩(wěn)定增長第一章數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的原理與應(yīng)用數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給由回轉(zhuǎn)工作臺完成，稱為數(shù)控機(jī)床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作臺可以與X、Y、Z三個坐標(biāo)軸聯(lián)動，從而加工出各種球、圓弧曲線等?；剞D(zhuǎn)工作臺可以實(shí)現(xiàn)精確的自動分度，擴(kuò)大了數(shù)控機(jī)床加工范圍。1.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺

數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于數(shù)控鏜床和銑床，其外形和通用工作臺幾乎一樣，但它的驅(qū)動是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動方式。它可以與其他伺服進(jìn)給軸聯(lián)動。

自動換刀數(shù)控鏜床的回轉(zhuǎn)工作臺的進(jìn)給、分度轉(zhuǎn)位和定位鎖緊都是由給定的指令進(jìn)行控制的。工作臺的運(yùn)動是由伺服電動機(jī)，經(jīng)齒輪減速后由蝸桿傳給蝸輪。為了消除蝸桿副的傳動間隙，采用了雙螺距漸厚蝸桿，通過移動蝸桿的軸向位置宋調(diào)整間隙。這種蝸桿的左右兩側(cè)面具有不同的螺距，因此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。但由于同一側(cè)的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的嚙合。當(dāng)工作臺靜止時，必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部的輻射方向裝有8對夾緊瓦，并在底座上均布同樣數(shù)量的小液壓缸。當(dāng)小液壓缸的上腔接通壓力油時，活塞便壓向鋼球，撐開夾緊瓦，并夾緊蝸輪。在工作臺需要回轉(zhuǎn)時，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧的作用下，鋼球抬起，夾緊瓦將蝸輪松開。

回轉(zhuǎn)工作臺的導(dǎo)軌面由大型滾動軸承支承，并由圓錐滾柱軸承及雙列向心圓柱滾子軸承保持準(zhǔn)確的回轉(zhuǎn)中心。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的定位精度主要取決于蝸桿副的傳動精度，因而必須采用高精度蝸桿副。在半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，可以在實(shí)際測量工作臺靜態(tài)定位誤差之后，確定需要補(bǔ)償角度的位置和補(bǔ)償?shù)闹?，記憶在補(bǔ)償回路中，由數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中，由高精度的圓光柵發(fā)出工作臺精確到位信號，反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行控制?；剞D(zhuǎn)工作臺設(shè)有零點(diǎn)，當(dāng)它作回零運(yùn)動時，先用擋鐵壓下限位開關(guān)，使工作臺降速，然后由圓光柵或編碼器發(fā)出零位信號，使工作臺準(zhǔn)確地停在零位。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺可以作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度，也可以作連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動。1.2設(shè)計(jì)準(zhǔn)則我們的設(shè)計(jì)過程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.在確定設(shè)備整體方案時，除了考慮技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、體積、重量、耗電等外，可靠性是首先要考慮的重要因素。在滿足體積、重量及耗電等于數(shù)條件下，必須確立以可靠性、技術(shù)先進(jìn)性及經(jīng)濟(jì)性為準(zhǔn)則的最佳構(gòu)成整體方案。

2.在方案論證時，一定要進(jìn)行可靠性論證。

3.在確定產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的同時，應(yīng)根據(jù)需要和實(shí)現(xiàn)可能確定可靠性指標(biāo)與維修性指標(biāo)。

4.對己投入使用的相同（或相似）的產(chǎn)品，考察其現(xiàn)場可靠性指標(biāo)，維修性指標(biāo)及對這兩種備標(biāo)的影響因素，以確定提高當(dāng)前研制產(chǎn)可靠性的有效措施。

5.應(yīng)對可靠性指標(biāo)和維修性指標(biāo)進(jìn)行合理分配，明確分系統(tǒng)（或分機(jī)）、不見、以至元器件的的可靠性指標(biāo)。

6.提出整機(jī)的元器件限用要求及選用準(zhǔn)則，擬訂元器件優(yōu)選手冊（或清單）

8.在滿足技術(shù)性要求的情況下，盡量簡化方案及電路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少整機(jī)元器件數(shù)量及機(jī)械結(jié)構(gòu)零件。

9.盡量實(shí)施系列化設(shè)計(jì)。在原有的成熟產(chǎn)品上逐步擴(kuò)展，抅成系列，在一個型號上不能采用過多的新技術(shù)。采用新技術(shù)要考慮繼承性。1.3主要技術(shù)參數(shù)（1）最大回轉(zhuǎn)半徑：100mm（2）工作臺輸出精度：2mrad（3）最大承載重量20㎏(4)具備自鎖功能1.4本章小結(jié)主要簡單介紹畢業(yè)設(shè)計(jì)題目（數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺）和其發(fā)展概況，設(shè)計(jì)背景、工作原理、設(shè)計(jì)參數(shù)也作了進(jìn)一步的說明。第二章數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的部分原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1步進(jìn)電機(jī)的原理步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。

步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。

選擇步進(jìn)電機(jī)時，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實(shí)際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。

選擇步進(jìn)電機(jī)時，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動來完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。

選擇功率步進(jìn)電機(jī)時，應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機(jī)床快速移動的需要。2.2傳動方案傳動時應(yīng)滿足的要求數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺一般由原動機(jī)、傳動裝置和工作臺組成，傳動裝置在原動機(jī)和工作臺之間傳遞運(yùn)動和動力，并可實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動。在本課題中，原動機(jī)采用電液脈沖馬達(dá)，工作臺為T形槽工作臺，傳動裝置由齒輪傳動和蝸桿傳動組成。合理的傳動方案主要滿足以下要求：（1）機(jī)械的功能要求：應(yīng)滿足工作臺的功率、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動形式的要求。（2）工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場地、工作制度等。（3）工作性能要求：保證工作可靠、傳動效率高等。(4）結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)合理等。2.3電液脈沖馬達(dá)的選擇及運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算許多機(jī)械加工需要微量進(jìn)給。要實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給，步進(jìn)電機(jī)、直流伺服交流伺服電機(jī)都可作為驅(qū)動元件。對于后兩者，必須使用精密的傳感器并構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。在閉環(huán)系統(tǒng)中，廣泛采用電液脈沖馬達(dá)作為執(zhí)行單元。這是因?yàn)殡娨好}沖馬達(dá)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）直接采用數(shù)字量進(jìn)行控制;（2）轉(zhuǎn)動慣量小，啟動、停止方便；（3）成本低；（4）無誤差積累；（5）定位準(zhǔn)確；（6）低頻率特性比較好；（7）調(diào)速范圍較寬；采用電液脈沖馬達(dá)為驅(qū)動單元，其機(jī)構(gòu)也比較簡單，主要是變速齒輪副、滾珠絲杠副，以克服爬行和間隙等不足。通常步進(jìn)電機(jī)每加一個脈沖轉(zhuǎn)過一個脈沖當(dāng)量；但由于其脈沖當(dāng)量一般較大，如0.01mm，在數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精度，廣泛采用電液脈沖馬達(dá)的細(xì)分驅(qū)動技術(shù)。1）電液脈沖馬達(dá)電機(jī)的選擇按照工作要求和條件選Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電機(jī)。2）選擇電液脈沖馬達(dá)的額定功率馬達(dá)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率。額定功率小于工作要求，則不能保證工作機(jī)器正常工作，或使馬達(dá)長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；額定功率過大，則馬達(dá)價格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費(fèi)。2.4軸承的選用滾動軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動接觸來支撐轉(zhuǎn)動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動容易等優(yōu)點(diǎn)。并且常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用滾動軸承時，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。驗(yàn)算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計(jì)”問題。2.5軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配軸承的游隙和欲緊時靠端蓋下的墊片來調(diào)整的，這樣比較方便。2.6滾動軸承的配合滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔于軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)；軸承外徑與外殼的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)。2.7滾動軸承的潤滑考慮到電動刀架工作時轉(zhuǎn)速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。故采用油潤滑，轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)采用粘度越低的潤滑油；載荷越大，應(yīng)選用粘度越高的。第三章控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)構(gòu)成本系統(tǒng)包括機(jī)械部分和伺服電機(jī)控制兩部分。根據(jù)所給的要求，擬用開環(huán)控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，其開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖。單片機(jī)光電環(huán)形功率驅(qū)動執(zhí)行耦合分配器放大器機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)具體原理：編寫單片機(jī)指令，通過掃描鍵盤輸入的數(shù)字記錄需要轉(zhuǎn)動的角度，然后計(jì)算需要輸出的脈沖，用軟件的方法實(shí)現(xiàn)脈沖的輸出，然后由光電耦合電路減小外部的干擾，接著用環(huán)行分配器使各相繞組按一定的順序通電，由功率放大電路實(shí)現(xiàn)功率的放大，然后接步進(jìn)電動機(jī)，通過連軸器把力矩傳到蝸桿、蝸輪減速器。由于蝸輪與回轉(zhuǎn)工作臺以傳動軸相連接，具有相同的角速度，使得蝸輪的轉(zhuǎn)動帶動回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動。理論上，回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動角位移精度由微機(jī)發(fā)出的電平信號來控制。3.2單片機(jī)本設(shè)計(jì)選用8031芯片，片內(nèi)無ROM或者EPROM，使用時必須配置外部的程序存儲器EPROM。本設(shè)計(jì)選用了2764擴(kuò)展其空間，8031的引腳分3大功能：（1）I/O口線P0,P1,P2,P3共4個八位口。（2）控制口線PSEN(片外取指控制)、ALE（地址鎖存控制）、EA（片外存儲器選擇）、RESET（復(fù)位控制）。（3）電源和時鐘。8031最小應(yīng)用系統(tǒng)。8031內(nèi)部不帶ROM，需要外接EPROM作為外部程序存儲器。又因?yàn)?031在外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時地址的低8位信息和數(shù)據(jù)信息分時送出，故還需要采用一片74LS373來鎖存低8為地址信息。這樣，一片2764EPROM和一片74LS373組成了一個最小的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。如圖MCS-51的程序存儲器空間與數(shù)據(jù)存儲器空間是相互獨(dú)立的。用戶可最多擴(kuò)展到64kb的程序存儲器幾64kb的數(shù)據(jù)存儲器，編址為0000H~FFFFH。片內(nèi)8kb單元地址要求地址線13根（A0~A12）。它由P0和P2.0~P2.4組成。地址鎖存器的鎖存信號為ALE。程序存儲器的取地址消耗為PSEN。由于程序存儲器芯片只有一片，所以其片選端（31）直接接地。8031芯片本身的連接31必須接地來表明選擇外部存儲器外，還必須有復(fù)位和時鐘電路。在此系統(tǒng)中有P1、P3口作為用戶I/O口使用；74LS373為地址鎖存器，他是一片三態(tài)輸出8D觸發(fā)器，當(dāng)OE=1時三態(tài)門導(dǎo)通，輸出線上為8為鎖存器的狀態(tài)。當(dāng)OE=1時輸出為高住抗轉(zhuǎn)臺。G為鎖存信號輸入線，G=1時鎖存器輸出等于D端輸入，G輸入短跳變將輸入信息鎖存到8為鎖存器中。當(dāng)8031在訪問外部程序存儲器時，P2口輸入高8為地址：P6口分時傳送底8為地址和指令字節(jié)。在ALE為高電平時，P0口輸出的地址有效，并由ALE的下降沿鎖存到地址鎖存器中，此時外部程序存儲器宣統(tǒng)信號線PSEN出現(xiàn)低電平，選通相應(yīng)的外部。EPROM存儲器；相應(yīng)的指令字節(jié)出現(xiàn)在EPROM的數(shù)據(jù)線（O0~O7）上，輸入到P0口，CPU將指令字節(jié)讀入指令寄存器。3.3光電耦合為了防止強(qiáng)電干擾及其干擾信號通過I/O控制電路進(jìn)入計(jì)算機(jī)，影響其工作，通常的辦法是實(shí)現(xiàn)采用濾波吸收，控制干擾信號的產(chǎn)生，然后采用光電隔離的辦法，使微機(jī)與強(qiáng)電部件不共地，中斷干擾信號的傳導(dǎo)，光電隔離電路主要有光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件組成。如圖控制輸出時，危機(jī)輸出的控制信號經(jīng)74LS04非門反相后，加到光電耦合器G的發(fā)光二極管正端。當(dāng)控制信號為高電平時，經(jīng)過反相加到發(fā)光二極管正端的電平為低電平，因此，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，沒有光發(fā)出。這時光敏三極管截止，輸出信號幾乎等于加在光敏三極管集電極上的電源電壓。當(dāng)控制信號為低電平時，發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光，光敏三極管接收發(fā)光二極管發(fā)出的光而導(dǎo)通，于是輸出端的電平幾乎等于零。3.4環(huán)形分配器步進(jìn)電動機(jī)的各相繞組必須按一定的順序通電才能正常工作。這種使電動機(jī)按一定規(guī)律變化的部分稱為脈沖分配器。實(shí)現(xiàn)環(huán)形脈沖分配器功能有兩種：一種是純軟件方法，即完全用軟件來實(shí)現(xiàn)相序的分配，直接輸出各相導(dǎo)通或截止的信號；其電路圖如圖A相驅(qū)動A相驅(qū)動B相驅(qū)動C相驅(qū)動D相驅(qū)動E相驅(qū)動P1.0P1.18031P1.2P1.3P1.4本設(shè)計(jì)以五相十拍電機(jī)為控制對象，它的通電方式為AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB，共有10個通電狀態(tài)。如果P1口輸出的控制信號中，0代表繞組通電，1代表使繞組斷電，則可用10個控制字來對應(yīng)這10個通電狀態(tài)。這10個控制字如下表通電狀態(tài)P1.4(E)P1.3(D)P1.2(C)P1.1(B)PP1.0(A)控控制字AB11100FCHABC11000F8HBC11001F9HBCD10001F1HCD10011F3HCDE00011E3HDE00011E7HDEA00111E6HEA01110EEHEAB01100ECH在程序中，只要依次將這10個控制字送到P1口，步進(jìn)電動機(jī)就會轉(zhuǎn)動一個齒距角。每送一個空子就完成一拍，步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)過一個步距角。程序就是根據(jù)這個原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的。3.5功率放大器 R1L80vR1—–———R2—–———R2從計(jì)算機(jī)輸出口或從環(huán)形分配器輸出的信號脈沖電流一般只有幾個毫安，不能直接驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)，必須采用功率放大器將脈沖電流進(jìn)行放大，使其增大到幾至十幾安培，從而驅(qū)動電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于電動機(jī)各相繞組都是繞在鐵心上的鐵圈。所以電感較大，繞組通電時，電流上升受到限制，因而影響電動機(jī)各相繞組電流的大小。繞組斷電時，電感中磁場的儲能元件將維持繞組中已經(jīng)有的電流不能突變。在繞組斷電時會產(chǎn)生反電動勢。為使電流盡快衰減并釋放反電動勢必須增加適當(dāng)?shù)睦m(xù)流回路。本設(shè)計(jì)采用單電壓功率放大電路，如圖TTq f步進(jìn)電動機(jī)的距頻特性步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)距隨頻率升高而下降的原因可以這樣接受：由于有繞組電感的一向，繞組中電流的波形如上所示，電流上升需要一定的時間，電流上升的驅(qū)動電流的時間常數(shù)τa為τa=L/RaL繞組的電感；Ra——通電回路的總電阻，包括繞組線圈電阻，限流電阻R1和晶體管結(jié)電阻。電流下降時放電回路的時間常數(shù)τbτb=L/RbL繞組的電感Rb——通電回路的總電阻，包括繞組線圈電阻，耗能電阻R2晶體管結(jié)電阻。本設(shè)計(jì)考慮的精度原因，選取R1=R2=10Ω3.6程序鍵盤掃描主流程圖：鍵盤掃描記錄輸入的數(shù)據(jù)記錄輸入的數(shù)據(jù)計(jì)算程序，算出計(jì)算程序，算出步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)等待鍵盤輸入等待鍵盤輸入循環(huán)產(chǎn)生脈沖循環(huán)產(chǎn)生脈沖中斷時間到響應(yīng)中斷，停止脈沖輸出中斷時間到響應(yīng)中斷，停止脈沖輸出鍵盤子程序：KEY：LCALLKS2；檢查有閉合鍵否？JNZMK1；A非0，有鍵閉合則轉(zhuǎn)LJMPMK7；無鍵閉合轉(zhuǎn)返回MK1：LCALLDELAY-12ms；有鍵閉合，則延時12msLCALLDELAY-12ms；消抖LCALLKS2 ；再次檢查有鍵閉合JNZMK2；若有鍵閉合則轉(zhuǎn)LJMPMK7；若無鍵閉合則轉(zhuǎn)返回MK2：MOVP1，#0F0H；發(fā)行線全掃描信號，列線全1MOVA，P1；讀入列狀態(tài)ANLA，#0F0H；保留高4位CJNEA，#0FOH，MK3；有鍵按下則轉(zhuǎn)LJMPMK7；無閉合鍵轉(zhuǎn)返回MK3：MOVR2，A；保存列值ORLA，#0FH；列線信號保留，行線全1MOVP1，A；從列先輸出MOVA，P1；讀入P1口狀態(tài)ANLA，#0FH；保留行線值A(chǔ)DDA，R2；將行線值和列線值合并MOVR2，A；暫存與R2中MOVR3，#00H；R3存鍵值MOVDPTR，#TABE；指向鍵值表首地址MOVR4，#10H；查找次數(shù)送R4MK4：CLRAMOVCA，@A+DPTR；表中值送入AMOV70H,A；暫存與70H單元中MOVA,R2；鍵特征值送入ACJNEA,70H,MK6；未查到則轉(zhuǎn)MK5:LCALLDELAY-12ms；掃描1遍顯示器LCALLKS2；還有鍵閉合否？JNZMK5；若鍵未釋放，則等待LCALLDELAY-12ms；若鍵已釋放，則延時12msLCALLDELAY-12ms；消抖MOVA,R3；將鍵值存入A中RET；返主MK6:INCR3；鍵值加一INCDPTR；表地址加1DJNER4,MK4；未查到，反復(fù)查找MK7:MOVA,#0FFH；無閉合鍵標(biāo)志存入A中RET