广西大学-机电一体化专业课程设计 - 图文(6)

计 算 与 说 明 =130.90(N?cm) 则： 满足要求。 而对于110BF004的步进电机 =17.30/3.43=4.57>4 不满足要求。最终选110BF003的步进电机。 2)校核起动转矩频率特性和运行转矩频率特性 根据计算出的最大空载起动频率fk=4000（step/s）和切削时最大工作频率fe=900（step/s）分别查出（根据fk和fe在矩频特性曲线上找到与其对应的失步转矩）在此频率下电机不失步是所允许的最大力矩Mdme 和Mdmk，应满足： M起〈Mdmk， M切〈Mdme M起=209.42 （N.cm）主 要 结 果 经校验，130.9012.43=0.17<0.5， ==2.20<4 7844.61 M切=129.14 （N.cm） 110BF003矩频特性 根据右图可估读出Mdmk≈0.8N.m=80 （N.cm） Mdme≈3.8N.m=380 （N.cm）M起=209.42>Mdmk=80 （N.cm）--(1) M切=129.14

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第三章 微机控制部分的设计 主要内容： 以MCS-51系列单片机为核心的控制系统。 一、硬件系统 （1）基本组成（最小系统） （2）系统扩展 1）程序存储器扩展 2）数据存储器扩展 3）输入输出端口扩展 4）综合功能扩展 （3）接口技术 1）键盘接口技术 2）显示器接口技术 （4）步进电机控制硬件电路 二、软件系统 （1）软件结构与基本组成 （2）插补原理及软件程序 （3）步进电机控制软件 第一节 微机控制系统概述 一、微机控制系统的设计思路 1.确定系统状态控制方案 1）从系统构成上考虑是否采用开环控制或闭环控制； 2）执行元件采用何种方式； 3）考虑系统是否有特殊控制要求对于具有高可靠性、高精度和快速性要求的系统应采取的措施是什么？ 4）考虑微机在整个控制系统中的作用，是设定计算、直接控制还是数据处理，微机承担哪些任务，为完成这些任务微机应具备哪些输入/输出通道、配备哪些外围设备。 5）初步估算其成本，通过整体方案考虑，最后画出系统组成的初步框图，附加说明，以此作为设计的基础和依据。 2.确定控制算法 1）建立系统的数学模型，确定其控制算法，按照规定的控制算法进行控制。 计 算 与 说 明

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主 要 结 果 2）控制算法的正确与否直接影响控制系统的品质，甚至决定整个系统的成败。 3）在选择控制算法时，应考虑所选的算法是否能满足控制速度、控制精度和系统稳定性的要求。 3.选择微型计算机 对于给定的任务，选择微机的方案不是唯一的，从控制角度出发，微机应能满足具有较完善的中断系统、足够的存储容量、完善的输入/输出通道和实时时钟等要求。 1）较完善的中断系统 2）足够的存储容量 3）完备的出入/输出通道和实时时钟。 二、微机控制系统基本硬件组成 任何一个微机控制系统都由硬件和软件两部分组成，硬件是软件的基础，而配置了软件的硬件才有控制功能，数控系统通过与硬件软件的密切配合实现各种功能。 控制系统硬件基本组成框图 第二节 系统扩展 一、单片机的选择 由于本设计只是对传统机床的改造，各方面的要求不是选AT89S51很高，所以本设计采用以AT89S51单片机为核心的控制系单片机 统.目前，数控机床中应用最多的是AT89S51单片机，他价格低，功能强，使用灵活等特点。由于AT89S51内部没有程序存储器，必须扩展程序存储器，用以存放控制程序。由于单片机内部存储器容量较小，不能满足实际需要，所以还需要扩展数据存储器。这种扩展就是配置外部存储器（包括程序存储器COM和数据存储器RAM）。另外，虽然AT89S51本身有4个I/O接口

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计 算 与 说 明 电路，但尚不能满足改造的需要，因此，还需要扩展输入输 出接口芯片，以满足使用要求。 主 要 结 果 二、程序存储器的扩展 1、地址锁存 由于MCS-51系列单片机的P0口试分时复用的地址/数 据总线，因此，在进行程序存储器扩展时，必须用地址锁存选锁存器 74LS373 器锁住低8位的地址信号。 采用的地址锁存器为74LS373。 2.程序存储器的扩展 MCS-51系列单片机的程序存储器空间和数据存储器空间的相互独立的。AT89S51单片机内部有4KB字节的ROM存 储器，地址范围为0000H—0FFFH，需扩展外部程序存储器。 用作程序存储器的器件有EPROM和EEPROM，常用选EEPROM。在本设计中程序存储器选用一片AT28C256-15PI。 AT28C256-15AT28C256-15PI主要参数：（32k×8）位，为双列直插式PI 28脚封装。采用单一正5V电源，可以与MCS-51系列单片机 直接接口。ROM的地址范围为1000H—7FFFH。 3.数据存储器的扩展 AT89C51单片机内部有256字节的RAM存储器,地址范围为0000H—00FFH。CPU提供对内部的RAM具有丰富的操作指令。单在用于实时数据采集和处理时，仅靠片内提供的256字节的数据存储器是远远不够的，在这种情况下，可利用MCS-51的扩展功能，扩展外部数据存储器。外部数据存储器选用一片静态IDT7164S35P。 数据存储器IDT7164S35P参数：容量为选用8K×8位，选用一片静态IDT7164S35P，单一电源供电，双列直插式28管角封装，可以与MCS-51系列单片机直接接口。其地址范围 0000H—1FFFH。

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选IDT7164S35P 三、I/O口的扩展 计 算 与 说 明 在MCS-51应用系统中，单片机本身提供给用户使用的输入，输出口线并不多，只有P1口和部分P3口线。应此，在大部分单片机应用系统设计中都不可避免的要在单片机外部扩展I/O端口。单片机可以像访问外部RAM存储器一样访问外部接口芯片，对其进行读/写操作。 足要求。 主 要 结 果 由于接口较多，需采用两个8255A芯片，才可以满选8255A nmax= 113.23(r/min) f y第三节 步进电机控制电路 一、确定步进电机运行频率 1、确定步进电机最大转速 v380丝杆的转速为：n===47.5(r/min) L08其中v为工作台的最大切削进给速度380mm/min 步进电机的最大转速为： nmax?n?Z252?67.5?=113.23(r/min) Z131fy2、确定其运行频率 步进电机采用三相六拍方式的控制脉冲。 f y?6nmax113.23?6?=905.81（Hz） θb0.75=905.81（Hz） 二、驱动回路的时间常数 每相工作三拍改变依次通电状态，但为了每一拍都能正常工作，每拍脉冲宽度的2时间电流上升至额定电流的360%，即I?0.6In?0.6?6?3.6?A?，则负载回路的时间常数 为：

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