XK712数控铣床Z向步进进给系统设计 - 图文(8)

行。

（2）、数据线的连接

2764芯片的8位数据线p0,?p7与8031芯片的p0口p0.0,?p0.7直接连接单片机规定指令码火热数据线都是由p0口读入，数位对应即可。

（3）、控制线的连接

8031芯片的PSEN(外部程序存储器的读选通信号)与2764芯片的OE端连接，8031芯片的ALE（地址锁存允许信号）接地址锁存器74LS373的G引脚。

4.4.2数据存储器的扩展

由于8031芯片内部RAM只有128字节供用户使用，远不能 满足系统的需要，因此，需要扩展片外的数据存储器（RAM）.常用的数据存储器有6116（2K×8）6264（8K×8）等。这里选用6264（8K×8），扩展两片6264,8031与6264的连接方式与8031和2764的俩接大致相同，不同的是RAM读出信号OE与8031芯片的RD引脚连接，RAM写输信号WD与8031的WR相连。由于程序存储器与数据存储器独立编址，地址可以重复使用，因此，两片6264的片选信号CE也分别连接74LS373译码器的Y0和Y1。

4.5接口电路及辅助电路设计

4.5.1 I/O接口电路设计

8031单片机共有8个并行I/O口，但可供用户使用的只有p1口和部分p2口，不能满足输入输出口的需要，因此系统必须扩展输入输出接口电路。这里根据系统功能及需要，扩展一片8155和一片8255可编程接口I/O芯片。8155的片选信号CE接74LS138的?2端，8255芯片的片选信号接74LS138的?3。74LS138三——八译码器有三个输入A、B、C分别接8031的p2.5?P2.7口，输出?0?0??78个输出端，低电平有效。?0??7对应输入A、B、C的000到111的8种组合，其中?0对应位000，74LS138还有三个使能端，其中两个（G2A,G2B）?7对应111。为低电平使能，另一个G1为高电平使能，只有当使能端处于有效电平时，输出才能产生，否则输出出油高电平无效状态。

I/O接口芯片与外部设备的连接是这样安排的：8155芯片的pA0?pA7作为显示器段选信号输出，pB0?pB7是显示器为选信号输出，pc0?pc4是键盘扫描

输入。8155芯片的I/O引脚接8031的p2.0，因此使用8155的I/O，故p2.0为高电平。

8255芯片pA0?pA7接X向、Y向、Z向步进电机硬件环形分配器，为输出。pB0?pB7为三个方向的点动及回零输入，pc4,pc5为面板上的选择开关键输入，设有编辑、单步运行、自动、手动、手动Ⅰ、手动Ⅱ等方式。

X向、Y向、Z向步进电机硬件环形分配器采用YB015，相通五相十拍工作，故

A0,A1引脚接

5V，三个芯片的选通输出控制E0分别接8255的pA0,pA3,pA5，清

零R接8255的pA1，正反转控制端接8255的pA2,pA4,pA6，时钟的输入端CP接8155芯片的TIMROUT，用以解决脉冲分配器输出脉冲的频率。为实现插补不同的进给速度，可给8155芯片定时∕计数器中设置不同的时钟常数。

4.5.2步进电机接口及驱动电路

通常在经济型数控机床中，大多数采用步进电机开环控制，步进电机是一种用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲转变成相应的角位移的电机，其角位移与电脉冲成正比，其转速与电脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率就可以调节电机转速。

驱动步进电机的脉冲需要按所需的顺序供给电机个相。脉冲分配器就是实现步进电机个相脉冲通电顺序的。为使步进电机正常运行并输出一定的功率，需要有足够的功率提供给步进电机，因此 需要有功率放大环节。脉冲分配器及前面的微机接口芯片，工作电压一般为5V，而作为电机电源的需符合步进电机要求的额定值，为避免干扰，在它们之间采用光电隔离电路。

1、脉冲分配器（环形分配器）

这里X向、Y向、Z向三个方向均采用YB015环形分配器。 2、光电隔离电路

在步进电机驱动电路中，一般在接口电路与功率放大器之间加上光电隔离电路，实现电气隔离，通常使用光电耦合器作为光电隔离电路。

3、功率放大器

环形分配器的输出脉冲很小，还远不能满足步进电机的要求，不如将它放大，

以产生足够大的功率驱动步进电机正常运转，这里采用的功率放大电路如下图所示：

4.5.3其他辅助电路 1、8031的时钟电路

单片机的时钟可由内部产生，内部方式利用芯片的振荡电路，在LTAL1,LTAL2引脚上外接定时元件。

2、复位电路

单片机的复位电路都是靠外部电路实现，在时钟电路工作后，只要在RESET引脚上出现10ms以上高电平，单片机便实现状态复位，以后单片机便从0000H单元开始执行程序。

3、越界报警电路

为防止工作台越界，可分别在极限位置安装限位开关，此控制系统中有越界报警和急停处理电路，?x,?y,?z方向的越界和急停信号经或门的8031的p2.2中断源INT0同时又接到8031的p1口，采用硬件申请中断和软件查询的方法，这样无论哪个方向越界都会引起中断，在中断服务中通过软件查询的方法，便可确定是哪个方向越界，当?x,?y,?z等方向越界，则相应的红灯亮报警。

课设小结

经过两个月的忙碌工作，本次毕业设计已经接近尾声。作为一个专科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方。如果没有老师的督促和精心的指导及一起工作的同学支持，想要完成这次毕业设计是难以想象到的。 在这次的课程设计中，学到了一些除技能以外的其他东西，领略到了别人在处理问题时显示出的优秀品质，更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化，尤其是在互相的合作中。

课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

在这里首先要感谢我的指导老师彭玉海老师，彭老师平日里工作繁忙，但在我作毕业设计的每个阶段，从查阅资料、设计草案的确定和修改、中期的检查、后期的详细设计、装配草图等整个过程都给予了悉心的指导。我的设计较为复杂繁琐，但是彭玉海老师仍然细心的指导图纸中的错误。除了彭玉海老师的专业水平让我敬佩外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我学习的，并将积极的影响我今后的学习和工作。

然后还要感谢大学三年来所有的老师，为我们打下机械专业知识的基础，同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励，此次毕业设计才会顺利完成。

参考文献

【1】 李金伴 马伟民《实用数控机床技术手册》 北京工业出版社2009.7 【2】 张建民《机电一体化系统设计》高等教育出版社2000.7 【3】 王爱玲 武文革等《现代数控机床》国防工业出版社 2008.11 【4】 吴宗泽 罗圣国《机械设计课程设计手册》高等教育出版社2006.5 【5】 《数控技术课程设计手册》