一个程序段并能立即加工。在一些简单的数控加工中，利用此方式可以很方便的一个程序段，一个程序段的进行操作。
⑥ 自动方式：这种方式用于连续执行加工程序并按程序切削被加工工件。
⑦ 空运行方式：此方式可以以设定的速度快速连续运行加工程序中的运动指令，但不执行，S、T、M指令，因此它不用于加工工件，只用于检验刀位轨迹。
上述每种工作方式都必须设有专门对应的按键，每个按键都必须通过接口与主机连接。开机后系统首先运行的就是这些按键的检测程序，发现哪个按键按下就执行其对应的程序。 （2）键盘显示控制
除上述工作方式按键之外，系统还需要配备相当数量的用于操作、运行、显示等控制以及用于程序输入、编辑的各种功能按键。通常，要根据数控系统的指令字确定主要按键。因此“G、M、S、T、F”及各种尺寸字“X、Z”及补偿字“D、H”按键都是必不可少的。
数控系统都采用矩阵键盘，将几类按键统计在一起，确定所需要的数目，就可以连接按键控制线。简易数控系统通常用LED构成的“8字”数码管实现显示功能。
(3)步进电机控制
步进电机控制系统主要控制环节是脉冲分配、光电分配和功率放大。脉冲分配的作用是将数控系统发向某坐标轴的单一序列脉冲转换为步进电机个相所需的多序列脉冲。光电隔离的作用是将微机系统的弱电与电机电磁系统的强点进行电气隔离，以免微机受干扰。功率放大的作用是将数控系统的微弱脉冲信号转化为能够驱动电机的大功率信号。
通常，按照步进电机主要控制环节——环形分配器是采用硬件还是软件控制来区分步进电机控制系统。
TB硬环配系统需要采用专用控制芯片，如本次设计的系统图中的YB013。YB系列的环形分配器为TTL集成电路。还有CMOS集成电路的环形分配器，如CH250 。下表给出了YB系列3-6相步进电机用环形分配器各管脚功能。
TTL环形分配器各管脚功能表
1 2 3 4 5 6 三相 选通输出控制端/ 清零端/R 励磁方式控制端励磁方式控制端 四相 选通输出控制端/ 清零端/R 励磁方式控制端励磁方式控制端 五相 A相输出端 选通输出控制端/ 清零端/R 励磁方式控制端励磁方式控制端 六相 A相输出端 选通输出控制端/ 清零端/R 励磁方式控制端励磁方式控制端 选通输入控制端/ 选通输入控制端/ 选通输入控制端/ 选通输入控制端/ - 16 -
选通输入控制端/ 选通输入控制端/ 7 8 9 空 空 地端G 空 空 地端G 时钟脉冲输入CP 反转控制端正转控制端空 D相输出端 C相输出端 电源 选通输入控制端/ 时钟脉冲输入端CP 地端G 反转控制端正转控制端 选通输入控制端/ 反转控制端地端G 时钟脉冲输入CP 正转控制端 10 时钟脉冲输入端CP 11 反转控制端12 正转控制端 出错报警输出端S E相输出端 D相输出端 C相输出端 B相输出端 空 电源 出错报警输出端S F相输出端 E相输出端 D相输出端 C相输出端 B相输出端 电源 13 出错报警输出端S 14 空 15 C相输出端 16 电源 17 B相输出端 18 A相输出端 B相输出端 A相输出端 （4）移动部件位置超限控制。这部分硬件主要用于工作台或刀架越界报警。一般应设置正常工作显示灯（绿灯）和报警显示灯（红灯），有时还需要有蜂鸣报警器。 3.1.3电器控制系统原理图设计
本实验中我们采用的是PROTEL软件对系统进行的原理图设计。
PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用，在国内的普及率也最高，有些高校的电子专业还专门开设了课程来学习它，几乎所有的电子公司都要用到它，许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEL。早期的PROTEL主要作为印制板自动布线工具使用，运行在DOS环境，对硬件的要求很低，在无硬盘286机的1M内存下就能运行，但它的功能也较少，只有电原理图绘制与印制板设计功能，其印制板自动布线的布通率也低，而现今的PROTEL已发展到PROTEL99（网络上可下载到它的测试板），是个庞大的EDA软件，完全安装有200多M，它工作在WINDOWS95环境下，是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多层印制线路板的自动布线可实现高密度PCB的100％布通率。在国内PROTEL软件较易买到，有关PROTEL软件和使用说明的书也有很多，这为它的普及提供了基础。
- 17 -
3.2微机数控系统控制软件设计
数控系统的系统控制程序通常包括系统主控程序、零件加工程序输入输出控制程序、插补计算程序、伺服电机控制程序和误差补偿程序控制。 3.2.1主控制程序流程图设计及说明
主控程序主要用于完成系统上电或复位初始化 、系统软、硬件自检及故障报警显示、工作模式监控和正常待命显示。
3.2.2功能模块子程序流程图设计及说明 OUTSEQ EQU 9004H OUTBIT EQU 9002H KEYIN EQU 9001H PROTA EQU 8000H PROTB EQU 8001H PROTC EQU 8002H PROTD EQU 8003H COTAB EQU 30H KEYSIZE EQU 50H
- 18 -
ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP BJ ORG 0030H
START: MOV KEYSIZE #39H
MOV DPTR #OUTSEQ MOV A KEYSIZE MOVX @DPTR A
MOV DPTR #OUTBIT MOV A #00000100B MOVX @DPTR A CALL DELAY CLR F0 CLR P1.0
MOV DPTR #PROTD MOV A #80H MOVX @DPTR A MOV R0 #COTAB
MOV 30H #03H MOV 31H #06H MOV 32H #0CH MOV 33H #09H SETB IT0 SETB EX0 SETB EA
L1： MOV A #0FBH
MOV DPTR #OUTBIT MOV @DPTR A
MOV DPTR #KEYINE MOVX A @DPTR JNB ACC.3 L2 JNB ACC.2 L3 JNB ACC.0 L33 JNB ACC.1 L44
MOV KEYSIZE #39H SJMP L4
L2: MOV KEYSIZE #77H
SJMP L4
L3: MOV KEYSIZE #7CH
SJMP L4
L33: MOV KEYSIZE #39H
SJMP L4
L44； MOV KEYSIZE #5EH L4 MOV DPTR #OUTSEQ MOV A KEYSIZE
- 19 -
MOVX @DPTR A
MOV DPTR #OUTBIT MOV A #04H MOVX @DPTR A
MOV A KEYSIZE CJNE A #5EH, L5 CLR F0 CLR P1.0 SJMP L55 L5： JB F0, L1
L55: CJNE A #77H, L555
CALL ZZZB SJMP L1
L555: CJNE A, #7CH, L1
CALL FZZB SJMP L1
ZZZB: CJNE R0, #33H, L6 MOV R0, #30H SJMP L8 L6: INC R0 SJMP L8
FZZB: CJNE R0, #30H, L7 MOV R0, #33H SJMP L8 L7 DEC R0 L8 MOV A,@R0
MOV DPTR, #PROTA MOVX @DPTR, A CALL DELAY RET
BJ； SETB F0 SETB P1.0 RETI
DELAY: MOV R5, #70H L11: MOV R6, #70H L22: DJNZ R6, L22 DJNZ R5, L22 RET END
- 20 -
三、课程设计结论与总结
1.最终设计结论说明
通过改造，实现了用步进电机带动丝杠，并通过滚珠丝杠螺母副传递给刀架产生Z方向和X方向的运动。采用8031单片机和各种辅助电路，实现编辑、自动运行、录入、机械回零、点动运行、手动运行六种工作方式，且具有直线、圆弧、螺纹插补功能、自动换刀功能和刀架越界报警功能。 2.设计心得体会
本学期我们开设了《机电一体化系统设计》这门课,是机电方向的专业课,与实际的联系是非常紧密的。学习任何知识，除了从理论上求知，还要去实践、探索。所以这学期末的课程设计是很及时、很必要的。这样不仅加深我们对知识的掌握，知道了如何去应用，而且还及时、真正的做到了学以致用。
在实践中我学会了进行机电一体化系统设计时的方案分析、比较、拟订；掌握进行机电设备设计的设计步骤；掌握了机电系统设计的设计方法。通过对数控设备的机械部分设计，掌握了数控设备工作原理、学会了机械系统设计步骤和典型零件的设计计算方法或选型计算方法、提高结构分析能力和设计能力。通过对数控设备控制系统硬件和软件的设计，掌握了系统工作原理、数控系统硬件设计的基本方法和元器件的选用原则、提高了应用计算机进行电气原理图设计和绘制的能力以及编制控制软件的能力。
四、参考文献：
[1]张津、陶善红、向玲、郑海明.专业课程设计指导书.华北电力大学.2008 [2] 张伟.Protel99SE实用教程.人命邮电出版社.2008
[3]李广弟、朱月秀、王秀山.单片机基础修订本.北京航空航天大学出版社.2001 [4] 阎石. 数字电子技术基础.高等教育出版社. 2001
[5] 任为民. 电子技术基础课程设计. 中央广播电视大学出版社. 1997
- 21 -