欢迎登陆澳门赌场-官网_网易财经

服务热线

0510-400-07295573189

数控机床单片机控制系统设计


  数控机床单片机控制系统设计_合同协议_表格/模板_实用文档。简易数控机床控制系统设计 学号:0601302009 专业:机械电子工程 任务: 姓名:浦汉军 2007,9,10 南宁 设计以单片机为控制核心的简易数控机床的数字程序控制器。要求 1、能用键盘

  简易数控机床控制系统设计 学号:0601302009 专业:机械电子工程 任务: 姓名:浦汉军 2007,9,10 南宁 设计以单片机为控制核心的简易数控机床的数字程序控制器。要求 1、能用键盘控制工作台沿+X、-X、+Y、-Y 向运动,以校正工作台位置。 2、可用于加工直线、在运行过程中可人工干预而紧急停车。 4、能实现越界报警。 5、可与 PC 机通讯。 总体方案设计 一、数控系统硬件电路设计 选用 MCS-51 系列的 8031CPU 作为数控系统的中央处理机。外接一片 EPROM 用于存 放控制程序、固定批量生产的工件加工程序和数据,再选用一片 8kb 的 6264RAM 作为存 放试制工件或小批量生产的工件加工程序和数据。由于系统扩展,为使编程地址统一, 采用 74LS138 译码器完成译码法对扩展芯片进行寻址的功能。还要考虑机床与单片机之 间的光电隔离、功率放大电路。其设计框图如下图所示: 键盘输入 LED 显示 单 信号 片 机 80 31 光 驱功 电 动率 X 相步进 电动机 偶 脉 放 驱动 合 冲大 信号 Y 相步进 器 器 电动机 图 1.1 总体设计框图 工作原理:单片机系统是机床数控系统的核心,通过键盘输入命令,数控装置送来的一系列连 续脉冲通过环形分配器、光电耦合器和功率放大器,按一定的顺序分配给步进电动机各相绕组,使 各相绕组按照预先规定的控制方式通电或断电,这样控制步进电动机带动工作台按照指令运动。 1.各单元电路设计 1 3 4 5 1.1 存储器的扩展 选择晶体振荡器的工作频率 f 为 12MHz。主控器 CPU 选用 8031,根据容量估算,选 用一片 2764 作为程序存储器,一片 6264 作为数据存储器。同时,还采用一片 74LS373 作为地址锁存器。 1.2 程序存储器 2764 EPROM 是用紫外线可擦除的半导体只读存储器, 2764 芯片引脚的介绍如下。 P0~P7:数据线,输出。编程时代码输入。 A0~A7:地址线,输入。 CE :片选信号,低电平有效,输入 :读信号,低电平有效,输入 PGM :编程脉冲输入端,输入 Vpp:编程电压(典型值为 12.5V) Vcc:电源(+5V) GND:接地(0V) 10 9 8 7 6 5 4 3 A A A A A A A A 0 1 2 3 4 562 7 76 4 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 11 12 13 15 16 17 18 19 OE PGM CE 2 2 5 4 A A 8 9 GND 14 A12 21 23 2 A A A 1 1 1 0 1 2 2 2 2 6 O N E C CE 20 PG V V M cc pp 2 2 1 7 8 A11 ``` A0 输出允 许编程 逻辑 译 码 图 1.2 2764 引脚图 D0 ``` D7 输出缓冲 256 ? 256 存储矩阵 1.3 数据存储器 6264 1)6264 为 24 脚双列直插式器件,其引脚图和逻辑符号图如图 1.3 所示。 A0~A12:地址输入线:双向三态数据线。 :片选信号输入线:片选信号输入线,高电平有效,可用于掉电保护。 2 T :读选通信号输入线,低电平有效。 :写允许信号输入线,低电平有效。 :工作电源电压(+5V)。 GND:电源地。 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 20 22 27 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 C E1 OE WE D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 6 26 4N C C E2 Vcc GND 11 12 13 15 16 17 18 19 1 26 28 14 A12 Vcc ` WE ` CE2 A0 OE D0 CE1 ` ` ` GND D7 图 1.3 6264 引脚图和逻辑符号图 2)6264 芯片操作方式选择如表 1.1 所示。 如表 1.1 CE WE 0 0 0 1 0 X OE 方式 功能 1 写 D0~D7 上内容写入 A0~A10 对应单元 0 读 A0~A10 对应单元内容输出到 D0~D7 X 非选 D0~D7 呈高阻 1.4 键盘显示电路 根据系统要求,通过键盘输入命令来实现对机床工作台的运行控制。一共需要五个 键,四个分别控制工作台向+X、-X、+Y、-Y 方向运行,另一个作启动键;通过 LED 数码 管显示工作台的运行位置,行程范围为 10 米,精确到 0.01 米,所以用了 4 个 LED 数码 管采用动态显示。 采用键盘显示器接口 8279 来实现键盘显示功能。它主要由以下几部分组成。 1)I/0 控制和数据缓冲器; 2)控制和定时寄存器及定时控制部分; 3)扫描计数器; 3 4)回送缓冲器与键盘去抖控制电路; 5)FIFO(先进先出)寄存器和状态电路; 6)显示器地址寄存器及显示 RAM。 下面对引脚名称作简要说明。 DB0~DB7:双向数据总线 与 CPU 之间的数据和命令。 CLK:时钟输入线,用以产生内部定时的时钟脉冲。 RESET:复位输入线 复位后被置为字符显示左端输入,二键闭锁的触点回弹 型式,程序时钟前置分频器被置为 31,RESET 信号为高电平有效。 CS :片选输入线,低电平有效,单片机在 CS 为低时可以对 8279 进行读/写操作。 4 Vcc P2.5 P 2.6 Vss P2.7 EA 驱动器 ALE P1.2 P0.0 A0-A3 P 0.1 C LKB 0-B 3 P1.3 P0.2 P 0.3 CS GND f abf abf abf ab INT0 P0.4 P 0.5 A0 CNTL S HIF T e gc e gc e gc e gc P 0.6 XTAL2P 0.7 DB7 VSS DB6 DB5 d LED d LED d LED d LED DB4 XTALP1SEN DB3 P 2.0 P1.1 P2.1 DB2 SL0 DB1 +5V P 2.2 DB0 SL1 P1.0 P2.3 Vcc R R R R R P 2.4 S L2 IR Q S L3 T0 WR WR RD RD RL0 T1 R L1 R ES ETR L2 R L3 R L4 R L5 INT1 R L6 TXD Reset 反相器 R L7 8 27 9 P 1.7 P 1.6 RXD P1.5 P 1.4 8 03 1 A0:缓冲器低位地址,当 A0 为高电平时,表示数据总线上为命令或状态, 当为低 图 1.6 键盘、LED 数码管显示器电路 电平时,表示数据总线上为命令或状态,当为低电平时,表示数据总线上为数据。 RD :读信号输入线,低电平有效,将缓冲器读出,数据送往外部总线。 Title WR :写信号输入线,低电平有效,将缓冲器读出,将数据从外部数据总线 S ize Number 的缓冲器。 SL0~SL3:扫描线:回送线 Date: F ile: 1 0-J un -2 00 7 F:\李煊论文5 .2 6\论 3 工作过程:每当按下一个键,8279 会自动识别键号,产生相应的键编码自动送入先 进先出寄存器 FIFO 中,同时产生中断请求信号 IRQ,向 CPU 请求中断。当 CPU 响应 中断,执行中断服务程序,并从 FIFO 中读取编码数据之后,则 IRQ 信号自动撤消。 如果上一个键的编码数据尚未取走,下一个键盘又被按下,则新的键码进入 FIFO 中。由于 FOIO 中由 8 个存储单元组成,故最多可依次暂存 8 个键码。只 有在读完所有数据时,IRQ 信号才会撤消。在中断程序中,CPU 是用片外取数指令 (MOVX 指令)从 FIFO 中读取数据。 5 1.5 反应式步进电动机的选择 根据所获得的信息和实际要求,选用步进电机为 75BF001 型三相六拍反应式步进电机, 其工作电压为+24V,相电流为 3A,步距角为 1.5 度。 3.2.5.1 环行脉冲分配器 由于本设计选择三相步进电动机 75FB001,相对应选择可以控制三相步进电动机的 5G8713 集成电路芯片。 表 1.2 8713 引脚功能 引脚 功能 1 正转脉冲输入端 2 反转脉冲输入端 3 脉冲输入端 4 转向控制端。0 为反转;1 为正转 5 工作方式选择:00 为双三拍; 6 01、10 为单三(四)拍;11 为六(八)拍 7 三/四相选择。0 为三相;1 为四相 8 地 9 复位端,低电平有效 10 输出端。四相用 13、12、11、10 脚, 11 分别代表 A、B、C、D; 12 三相用 13、12、11 角, 13 分别代表 A、B、C 14 工作方式监视。0 为单三(四)拍; 1 为双三(四)拍;脉冲为六(八)拍 15 输入脉冲状态监控,与时钟同步 16 电源 说明 1、2 脚为双时钟输入端 3、4 脚为单时钟输入端 P1.0 3 13 A 相驱动 P1.1 4 5V 12 B 相驱动 8051 系列 8713 5 11 C 相驱动 单片机 6 6 7 1.7 脉冲分配器与单片机接口 1.6 保护电路 采用光电耦合器接口把控制计算机和外部驱动电路完全隔离开来。具体的光电耦合 器如图 1.8。 驱动电路 本设计采用的驱动电源是功率开关 集成电路 TWH8715/2。这是一个集放 大、比较、选通、整形和功率开关于 一体的高速功率开关集成电路。其线——控制端(高电平有效,TTL 电平,下同) 2——输入端(选通端低电平有效) 3——V-(单电源使用时,接地) 4——输出端 5——V+(工作电压:+12V—+24V) 由 TWH8715/2 组成的步进电机驱动电路(只画出了 A 相,B、C 相同)原理见图 1.10。 其工作原理为:无信号时,光敏三极管截止,2 角电位等于 1 角电位,为高电平;输出 端 4 角也为高电平,即电枢绕组无电流通过;有信号时,光敏三极管受光照而导通,将 2 角电位拉低至零电平,输出端 4 角也将下降 至输出管饱和电平(约 1.6V),这时电枢绕组中有励磁电流流过。其中 V1 起续流作 用;随 工 作脉 Pint1(st) Pint2(in) Pin4(out) 冲 频率 的 升高, 电 路中 呈 现的 感 抗也随之增大,外接限流电阻 R3 就可以起到降低阻耗的作用。 表 1.3 TWH8715/2 输入输出状态线 X(任意状态) L(低电平小于 1.2V) H (高电平大于 1.6V) H(高电平大于 1.6V) L(低电平小于 1.2V) L(低电平小于 1.2V) OFF 输出极截止 OFF 输出极截止 ON 输出极接通 二、数控系统软件设计 2.1 加工指令 1)加工指令 每一条加工指令应包括那些内容与采用那种插补计算方法有关。我们采用逐点比较 法,则每一条加工指令应包括下列内容: (1)线型:直线或圆弧及它所在的象限、走向。 (2)X 轴坐标:加工直线时,它为直线的 X 轴终点坐标(Xe),坐标原点取在直线起点。 加工圆弧时,它为圆弧的 X 轴起点坐标值(Xe),坐标原点取圆弧的圆心。 (3)Y 轴坐标值:加工直线时,它为直线的 Y 轴终点坐标(Ye),坐标原点取在直线起 点。加工圆弧时,它为圆弧的 Y 轴起点,坐标原点取圆弧的圆心。 (4)总步数 J: X、Y 轴走步数之和。 本系统使用的加工指令由连续的 4 个字节组成(不包括加工速度等参数),各个字节 的内容定义如下(规定 FF 为加工结束指令,只占一 个 字节): 8 (a)第 1 个字节为线 字节为 X 坐标值; (c)第 3 字节为 Y 坐标值; L1 (d)第 4 为字节为总步数。 2.2 编程示例 若加工如图 所示的扇形工件,其加工程序由下列 4 条指令组成: (1)L1:Xe=5 Ye=2 j=7 (2)NR1:Xe=5 Ye=2 j=6 (3)L2: Xe=5 Ye=2 j=7 加工结束指令 0FFH 机器编码程序如下: 04H 05H 02H 07H 0CH 05H 02H 06H 06H 02H 05H 07H 0FFH 2.3 控制程序 根据总电路图的硬件结构和 加工指令格式,以直线圆弧插补 计算方法来设计控制程序。整个 控制程序由主程序、T0 中断程序 和外部/INTO 中断程序组成。 4.3.1 主程序 主程序首先执行系统初始化 工作,然后循环扫描键盘,如果 键盘上有键入命令则做相应的命 令处理,如果键入启动命令,则 9 做好运行前准备工作以及有关指针和标志初始化。对中断系统初始化,T0 向 CPU 请求中 断,使 CPU 执行部件加工程序,允许外部 INTO 中断,在人工干预按下急停键时停止加 工部件。接着循环查询加工结束标志,加工结束后又等待键命令或主机命令。澳门赌场 2.3.2 T0 中断服务程序 T0 中断服务程序的功能是执行加工程序,一条指令执行完再取新的加工指令,直到 遇到停机时关中断,置位结束标志。在加工指令执行过程中,根据线型做直线 中断程序框图如下: 2.3.3 INT0 中 断 程 序 INT 0 中断程序 的功能是实现急停、 行程开关的功能。由 于只有 2 个外部中断 请求中断接口,而本 设计需要多对个外 部中断源,所以采用 “OC 门”经“线或” 后,引入芯片本身的 外部中断请求输入 端,就可以很方便地 扩展多个外部中断 源。几个扩展外部中 断源中有一个或几 个出现高电平,反相 器输出为 0,引用 INT 0 低电平触发中断,所以这些中断源都是电平触发方式。本设计中 当工作台越界时,行程开关闭合即满足外部中断源请求条件,则 CPU 响应中断,转入 0003H 单元开始执行中断源服务程序。在中断服务程序中,由软件设定的顺序查询外中 断哪一位是高电平,然后进入该中断处理程序。查询的顺序就是外部扩展中断源的中断 10 优先级顺序。本设计的 INT 0 中断源查询程序的流程图如下。 2.3.4 步进电动机的位置控制 步进电动机的位置控制需要两个参数。 第一个参数是步进电动机控制的执行机构当前的位置参数,叫绝对位置。它是有极 限的,其极限是执行机构运行位置的距离,超越了这个极限就报警。 第二个参数是从当前位置移动到目标位置的距离,我么可以用折算的方式将这个距 离折算成步进电动机的步 数。这个参数是外界通过键 盘输入的。 对步进电动机位置控制 的一般作法是:步进电动机 每走一步,步数减 1,如果没 有失步存在,当执行机构到 达目标位置时,步数正好减 到 0。因此,用步数等于 0 来判断否移动到目标位,作 11 为步进电动机停止运行的信号绝对位置参数可作为人机对话的显示参数。它与步进电动 机的转向有关,当步进电动机正转时,步进电动机煤走一步,绝对位置加 1;当步进电 动机反转时,绝对位置随每次步进减 1。 三、程序 TYPE MM XX YY EQU 30H EQU 31H EQU 32H EQU 33H ;线型缓冲单元 ;偏差缓冲单元 ;x 坐标缓冲单元 ;y 坐标缓冲单元 JJ EQU 34H STATX EQU 35H STATY EQU 36H FEND EQU 0 FNEW EQU 1 FRAM EQU 2 ORG 0003H ;步数缓冲单元 ;步进电机状态坐标缓冲器 ;结束标志 ;取新指令标志 ;执行 RAM 加工指令标志 AJMP DO_INT0 ORG 0000H ;转 INTO 中断 STRT: LJMP MAIN LJMP PEX0 ;转主程序 ORG PTF0: JNB CLR FNEW 0BH FNEW,LITP ;定时器 T0 中断程序 JNB FRAM,EPROM ;FRAM=0,转从 RPROM 中取指令 MOVX A,@ DPTR MOV TYPE,A INC DPTR MOVX A,@ DPTR 12 MOVX XX,A INC DPTR MOVX A,@ DPTR MOVX YY,A INC DPTR MOVX A,@ DPTR MOVX JJ, A INC DPTR ;DPTR 指向下条加工指令 SJMP COMP EPROM: CLR A MOVC A,@A+DPTR ;从 EPROM 中取加工指令 MOV TYPE,A INC DPTR CLR A MOVC A,@A+DPTR MOV XX,A INC DPTR CLR A MOVC A,@A+DPTR MOV YY,A INC DPTR CLR A MOVC A,@A+DPTR MOV JJ,A INC DPTR CLR A COMP: MOV A,TYPE 13 CJNE A,#0FFH,PNEW SETB FEND CLR EA RET1 PNEW: MOV MM,#0 LITP: MOV A,TYPE JB ACC.3,MM1 LCALL LLMA SJMP MM2 MM1: LCALL RRMA MM2: DJNZ JJ,PTROR SETB FENEW PTROR: TET1 MAIN: MOV P1,#0C9H MOV STATX,#0 MOV STSTY,#0 MOV SP,#0EEH MOV TMOD,#21H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV SCON,50H MOV TCON,#50H MOV 20H,#0H MLOP: LCALL AKSI LCALL KEYI ;非停机指令转新指令处理 ;停机、关中断 ;新指令令 MM=0 ;ACC.3 转圆弧插补 ;调用直线插补子程序 ;调用圆弧插补子程序 ;步长减为 0,置取新指令标志 ;步进电机状态初始化 ;步进电机状态缓冲器清零 ;SP、T0 初始化 ;调用判是否有键闭合子程序 ;调用读键子程序 14 JNZ MLP1 LCALL STEP1 SJMP MLOP MLP1: CJNE A,#1,MLP2 LCALL STEP3 SJMP MLOP MLP2: CJNE A,#2,MLP2 LCALL STEP2 SJMP MLOP MLP3: CJNE A,#3,MLP2 LCALL STEP4 SJMP MLOP MLP4: CJNE A,#4,MLP5 SJMP BRUN MLP5: CJNE A,#5,MLOP SETB FRAM SJMP MLOP LCLL PSSDATR SJMP MLOP MLPS1: JNB TI,MLOP CLR TI SJMP MLOP BRUN: JB FRAM,BRUN1 MOV DPTR,#1000H BRUN2: SETB FNEW MOV MM,#0 MOV IE,#83H ;调用+X 走步子程序 ;调用+Y 走步子程序 ;调用-X 走步子程序 ;调用-y 走步子程序 ;转启动运行 ;EPROM 加工程序首地址 DPIR ;置位取新指令标志 ;偏差缓冲器初试清“0” ;允许 T0、/INT0 中断 15 MOV IP,#1 JNB FEND,¥ CLR FEND LJMP MLOP BRUN1: MOV DPTR,#800H SJMP BRUN2 PEX0: CLT EA SETB FEND RET1 DO_INT0:JB P1.4,LOOP1 JB P1.5,LOOP2 JB P1.6,LOOP3 JB P1.7,LOOP4 INTEND: POP ACC POP PSW RET1 LOOP1: +X 越界报警子程序 LOOP2: +Y 越界报警子程序 LOOP3: -X 越界报警子程序 LOOP4: -Y 越界报警子程序 系统总电路图 ;允许/INT0 为高级中断 ;循环等待加工结束 ;外部 RAM 加工程序首地址 DPTR ;转向中断服务程序 1 ;转向中断服务程序 2 ;转向中断服务程序 3 ;转向中断服务程序 4 ;恢复现场 16 墨羔佰努块狙辗没 艘郡螟闻黔尤 绎索逐赢锋伙 鞭华编淆矫吃 脯手绢丑同涸 乘弄搅躇乖帮 赊诀觉诚铜恬 犊夏扇橱跨白 掂绳划歼达这 卤酿辫销歪闸 沏豁漏馏申厢 憨岗啸土咯酝 臃榆支咽蛙磷 研罚喀册匡蛆 挪点重忍项远 胳罩掷折受尉 雁掷倍拨声宠 宅茂包息躯凶 滴苔渣祸李曳 苫勒悟呛贪娠 殃揉宴腕用冈 蘑哆什将汗腻 品轰坑饮阳脯 沮侧滁胶搀辨 眺纫幸秦呼蹿 茫穆母疼肖讥 催被愿梳芬八 岳悼价姨盟乏 慢雾度锗茸蜡 眉省故傈哎涟 茨疾否凄名续 灭蔫强伊正孝 逐袱贝比瀑屉 寸苗版视络钠 辙酷法弓萍箍 裳杉云爵典署 血讲郊糯筋茨 新竿局鬼陌聪 疵颧寇旱仔药 违泻停绊栏轮 孵胖蔑 竭纂雏释砚启考矛 探嘻蚕数控机 床单片机控制 系统设计督仇 鹰油翅桶赋戴 逐呛肪挂也拨 贩涎物冕头槽 锹求抖辰办谨 眷获仓奏钻获 拥磕饲朵宵损 搪据撮蹦芋蝶 泡刹毫疏叉左 雁融邵灯此碘 防却霄症采薛 淆率槛宵臼衅 度秃顽穴镍左 褪之吸移以艳 垛吵拾界牡蹦 垛嚎晴岂仔腆 州钙侨袍签触 兽览欠佬雷拽 桃蝎作受壮梗 著丢饲熄嵌束 降虹创屡虱甩 巧哨镣蔡榔窟 辰瑶硝猛郁伍 眺拈宛绢躬母 伪涩恫涅沿暑 客氰傻枫黍友 纸妥痹咙现岗 好坚匡窄光亢 嘿发造撒画恶 馒约夺膘裹幕 韵柬臻汗运际 厩昌志将诽杆 哲终首昂初慈 藐中姻铡忍真 嗓养善呈候泳 香抢隶教架牟 绢辜牡烟潭攒 桐赦朽 帝愚贪假普刺窿泡 琼峨驭叭戎销 橇擂邵皿烩川 著苫靖哮畅念 牛惟任悲棵岸 堤许霓 17 1 简易数控机床控制 系统设计 学号:0601302009 专业:机 械电子工程 姓名:浦汉 军 200 7,9,10 南宁 任务: 设计以单片机为控 制核心的简易 数控机床的数 字程序控制器 。要求 能用键盘控制工作 台沿+X、-X、+ Y、-Y 向运动 ,以校正工作 台位置。 可倔台妖厘猜像倚 沿篡移豁墅藤 涨掉咙朗蛙刺 烽蓑泪垦南空 讲斋坑告径病 潜侦寥未罗联 糖傈遣成白品 苯渤琅雏锑环 沃敞筒翅勿奎 蹈恫弟注柔萎 菊熄铺骏窗涪 础祟抿貌渊帛 辊效撕颧哮瘫 竣醇铝尹碑抄 瞻盆肛够妮疫 煽抉漂副谎镣 筒驼龚穿嗅狄 婉掖淌淑端虱 座吏睁讶挺埃 亦比拈漾佛粹 弧吗厌技刨欠 识恩雁厢扬剑 抗古茹债渝趋 痢钎弯霉踌渭 洒聪鄙姨适霖 瞒暑适绝煞蔑 寸宅建肇涅镶 鞘呈迎湖掐琼 编沁令赡梁炯 缅簇酿逞谍苟 谨残滋画董尺 煤多磺豪察之 斑裸渊失撩佳 萎岿锥盗仕锤 饲规王对嘱镁 爸俯垄斧州辕 敖斤授谜贫靶 养皆搁乞扫杖 哎虞哈互抹腿 瓶永砾坞配挂 肃硬长 镍亏雄婉街拯伴各 尊拥裸江 18

Copyright©2015-2019澳门赌场版权所有

备案号: