机电一体化专业课程设计项目说明指导书完整版.doc

机电一体化系统综合课程设计课题名称：数控工作台设计阐明书学 院： 机械工程学院专 业： 机械设计制造及其自动化设计成员： 指引教师：季国顺 金成柱 聂欣日 期： 1月7日 设计组号： 7 课题号： 14 目录1、总体方案设计31.1 设计任务41.2 总体方案拟定4 2、机械系统设计52.1 工作台外形尺寸及重量估算6 2.2 导轨参数拟定7 2.3 滚珠丝杆设计计算8 2.4 步进电机选型与计算 10 2.5 机械系统构造设计12 3、控制系统硬件设计 133.1 控制系统硬件构成133.2 控制系统硬件选型153.3 控制系统硬件接口电路设计173.4 驱动系统设计184、控制系统软件设计194.1 控制系统软件总体方案设计214.2 主流程设计224.3 中断服务流程设计234.4 软件调试255、总结26参照文献271、总体方案设计1.1 设计任务题目：两坐标X-Y数控工作台设计任务：设计两轴联动数控X-Y运动平台，完毕机械系统设计、控制系统设计与相应软件编程，依照实验条件进行调试，完毕整个开发系统；每组一题，分别由34位同窗合伙完毕。其重要技术指标如下：1） 工作台型号为HXY-4030；2） 行程规定X=400mm，Y=300mm；3） 工作台面尺寸为CBH240mm254mm15mm；4） 底座外形尺寸为C1B1H1650mm550mm184mm；5） 工作台最大长度L=778mm；6） 工作台负载重量N=500N；7） 工作台最快移动速度vxmax=vymax=1m/min8） X,Y方向重复定位精度为0.02mm；9） X,Y方向定位精度为0.04mm；10） 工作台切削负载小、运动敏捷度高、低速无爬行；11） 定位精度高；12） 构造轻便，建议机座和滑台采用铝合金；13） 原则组件，独立产品；14） 可直接应用于小型钻、铣床。1.2 总体方案拟定1.2.1 方案拟定思想该工作台设计重要分为机械系统部件和控制系统部件，其中机械系统部件重要涉及导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机和检测装置等，控制系统部件则涉及CPU控制电路、电源设计电路、输入信号电路、输出信号电路、步进电机驱动控制电路等。因X向和Y向机械构造基本相似，故只绘制X向机械系统某些构造简图，如下：考虑在满足设计规定前提下，应尽量采用简洁轻便构造设计和便宜实用可选材料，符合绿色环保当代机械设计理念，由此来拟定最后方案。1.2.2 方案对比分析与拟定（1）方案对比1） 方案一动力源：采用原则工业电源；执行元件：选用混合式步进电机，其特点为输出转矩大、动态性能好、步距角小、驱动电源电流小、功耗低，但构造稍复杂，成本相对较高；导向支承部件：选用直线滚动导轨副，其特点是摩擦因数小，不易爬行，便于安装和预紧，构造紧凑；传动部件：选用滚珠丝杠副，其特点是传动效率高，运动平稳，使用寿命长，运用广泛；减速装置：不使用减速箱，在满足脉冲当量需求时，可以有效简化系统构造，缩小机械尺寸，节约生产成本；检测装置：增量式旋转编码器；系统微控制器：选用MCS-51系列8位单片机AT89C52；2） 方案二动力源：采用原则工业电源；执行元件：选用永磁式步进电机，其特点为不需要太大电流，绕组断电时具备自锁能力，长处是动态性能好、输出转矩大、驱动电流小、电动机不易发热，但制导致本高，步距角较大，配套驱动电源要具备细分功能；导向支承部件：选用滚柱交叉导轨副，其特点是具备较高承载能力和较高刚性，可以获得较高敏捷度和高性能平面直线运动，导向性好，自动定心，滚动摩擦阻力低；传动部件：选用滚珠丝杠副；减速装置：选用无间隙齿轮传动减速箱；检测装置：增量式旋转编码器；系统微控制器：选用可编程程序控制器（PLC）；3） 方案三动力源：采用原则工业电源；执行元件：选用反映式步进电动机，其特点为步矩角可达115，甚至更小，精度容易保证，起动和运营频率较高，但功耗较大，效率较低；导向支承部件：选用静压导轨副，其特点是需要将一定压力油或气体介质通入导轨运动件和导向支撑部件之间，使运动件浮在压力油或气体薄膜上，摩擦阻力很小；传动部件：选用滑动丝杠副，其特点是构造简朴，容易制造，减速传动比大，摩擦力大，具备自锁性，但低速或微调时也许浮现爬行现象；减速装置：选用无间隙齿轮传动减速箱；系统微控制器：选用AVR系列Atmega16；（2）选取分析对比以上三个方案，其重要区别在于步进电动机、导轨副、丝杠螺母副、系统微控制器选取和与否有必要使用减速箱。综合考虑设计任务和方案拟定思想，因系统定位精度和最快移动速度相对并不是很高，故选用性能较好而性价比较高混合式步进电动机已经足够；为了避免爬行现象，同步节约生产成本，且因该设计载荷较低，故选用直线滚动导轨副；滑动丝杠副在低速或微调时也许产生爬行显现，且为了可以满足0.02mm重复定位精度和0.04mm定位精度，故选用滚珠丝杠副；控制系统选用AT89C52单片机，足以满足设计规定且较为便宜；由于本设计中规定系统构造紧凑，且依托步进电动机和滚珠丝杠副已经可以达到所需脉冲当量，因而可以不使用减速箱。综上所述，本设计选用方案一作为合理总体方案。1.2.3 总体方案系统构成（1）机械系统构成1）导轨副选用该设计课题中所规定X-Y工作台规定可直接应用于小型钻、铣床，需要承受载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因而，决定选用直线滚动导轨副。它具备摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、构造紧凑、安装预紧以便等长处。2） 丝杠螺母副选用伺服电动机旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.02mm重复定位精度和0.04mm定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才干达到。滚珠丝杠副传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高，预紧后可消除反向间隙。3） 减速装置选用选取了步进电动机和滚珠丝杠副后来，为了圆整脉冲当量，放大电动机输出转矩，减少运动部件折算到电动机转轴上转动惯量，也许需要减速装置，且应有消间隙机构。但本设计中规定系统构造紧凑，且依托步进电动机和滚珠丝杠副已经可以达到所需脉冲当量，因而不使用减速箱。4） 伺服电动机选用任务书规定X,Y方向重复定位精度为0.02mm，由此可以取脉冲当量为0.01mm，则其定位精度未达到微米级，最快移动速度也只规定为1000mm/min。因而，不必采用高档次伺服电动机，只需要选用性能较好步进电动机即可，故在本设计中选用混合式步进电动机，以减少成本，提高性价比。5） 检测装置选用选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制也可选闭环控制。任务书所给精度对于步进电动机来说还是偏高，为了保证电动机在运转过程中不受切削负载和电网影响而失步，决定采用半闭环控制，拟在电动机尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机转角与转速。增量式旋转编码器辨别率应与步进电动机步距角相匹配。考虑到X、Y两个方向加工范畴相似，承受工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机以及检测装置拟采用相似型号与规格。（2）控制系统构成1）设计X-Y工作台规定可直接应用于小型钻、铣床，其控制系统应当具备单坐标定位、两坐标直线插补与圆弧插补基本功能，因此控制系统应当设计成持续控制型。2）对于步进电动机半闭环控制，选用MCS-51系列8位单片机AT89C52作为控制系统CPU，应当可以满足任务书给定有关指标。3）鉴于此系统只考虑步进电机控制，CPU自身资源已经足够，不需要外部引入其他接口扩展电路。考虑控制电路与输出信号电平不一致以及减少干扰等因素，在输入和输出信号之间加入光电耦合器构成信号输入输出电路。4）选取适当驱动电源，与步进电动机配套使用。（3）系统总体框图依照已拟定总体方案绘制系统总体框图如下：2、机械系统设计2.1 工作台外形尺寸及重量估算按照下导轨之上移动部件重量来进行估算。涉及工件、夹具、工作平台、上层电动机、减速箱、滚珠丝杠副、直线滚动导轨副、导轨座等，预计重量约为1200N。2.2 导轨参数拟定（1）滑块承受工作载荷计算及导轨型号选用工作载荷是影响直线滚动导轨副使用寿命重要因素。本例中X-Y工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块支承形式。考虑最不利状况，即垂直于台面工作载荷所有由一种滑块承担，则单滑块所受最大垂向载荷为：=1200N/4+500N=800N （2-1）其中移动部件重量1200N，最大外加载荷=500N，故得到单滑块所受最大垂向载荷=800N=0.8kN。查机电一体化系统设计课程设计指引书（下略）表3-41，依照工作载荷=0.7kN，初选直线滚动导轨副型号为KL系列JSA-LG15型，其额定动载荷=7.94 kN，额定静载荷=9.5kN。任务书规定工作台面尺寸CB240mm254mm，行程规定X=400mm，Y=300mm。查表3-35，考虑滑块在工作台底部安装位置，在保证工作行程应留有一定余量前提下，按原则系列选用导轨长度为640mm。（2） 距离额定寿命L计算 上述选用KL系列JSA-LG15型导轨副滚道硬度为60HRC，工作温度不超过100，每根导轨上配有两只滑块，精度为4级，工作速度较低，载荷不大。查表3-36表3-40，分别取硬度系数=1.0，温度系数=1.00，接触系数=0.81，精度系数=0.9，载荷系数=1.5， 代入得距离寿命：5611km（2-2）远不不大于常用球导轨距离盼望寿命50km，故初选型号满足设计规定。2.3 滚珠丝杆设计计算（1） 最大工作载荷计算依照任务书规定不考虑工作台受到铣削力，即=0，受到垂直载荷=500N。已知移动部件总重量G=800N，按矩形导轨进行计算，查表3-29，取颠覆力矩影响系数K=1.1，滚动导轨上摩擦因数=0.005。求得滚珠丝杠副最大工作载荷=1.10+0.005(500+1200)N=8.5N（2-3）（2） 最大动载荷计算依照任务规定，工作台在承受最大铣削力时最快进给速度=1000mm/min，初选丝杠导程=4mm，则此时丝杠转速= 250 r/min。取滚珠丝杠使用寿命T=15000 h，代入，得丝杠寿命系数=225（单位为：106 r）。查表3-30，取载荷系数=1.2，滚道硬度为60HRC时，取硬度系数=1.0，代入得最大动载荷：42.5N （2-4）（3） 初选型号依照计算出最大动载荷和初选丝杠导程，查表3-32，选取CM系列-5型滚珠丝杠副，为内循环固定反向器单螺母式，其公称直径为20 mm，导程为4 mm，循环滚珠为22.5，精度级别取4级，额定动载荷为9197 N，不不大于，满足规定。 （4）传动效率计算将公称直径=20mm，导程=4mm，代入，得丝杠螺旋升角=433。将摩擦角=10，代入，得传动效率=96.4%。（5） 刚度验算1）X-Y工作台上下两层滚珠丝杠副支承均采用“单推-单推”方式。丝杠两端各采用一对推力角接触球轴承，面对面组配，左、右支承中心距离约为=500mm；钢弹性模量2.1105 Mpa；查表3-32，得滚珠直径=3.175mm，丝杠底径=16.2mm，丝杠截面积=206.12mm2。当丝杠拉伸或压缩变形量在总变形量中所占比重较大时，按进行计算，忽视式中第二项，算得丝杠在工作载荷作用下产生拉/压变形量=6.5440/(2.1105 229.66)mm7.4910-5 mm2） 依照公式，求得单圈滚珠数=20；该型号丝杠为单螺母，滚珠圈数列数为31，代入公式：圈数列数，得滚珠总数量=60。丝杠预紧时，取轴向预紧力=2.17 N。则可求得滚珠与螺纹滚道间接触变形量6.16510-5 mm。由于丝杠加有预紧力，且为轴向负载1/3，因此实际变形量可减小一半，取=3.0810-5 mm。3） 将和代入，求得丝杠总变形量=10.5710-5 mm=0.1057m。查表3-27可知，4级精度滚珠丝杠在有效行程在315mm时，行程偏差为25，可见丝杆刚度足够。（6） 压杆稳定性校核滚珠丝杠属于受轴向力细长杆，失稳时临界载荷应满足。查表3-31，取支承系数=1；由丝杠底径=16.2mm，求得截面惯性矩3380.88mm4；压杆稳定安全系数取3（丝杠卧式水平安装）；滚动螺母至轴向固定处距离取最大值500mm），得临界载荷 9343N，远不不大于工作载荷=6.5N，故丝杠不会失稳。综上所述，初选滚珠丝杠副满足使用规定。2.4 步进电机选型与计算（1） 计算加在步进电动机转轴上总转动惯量已知滚珠丝杠公称直径=20mm，总长=440mm，导程=4mm，材料密度=7.8510-3 kg/cm3；移动部件总重量G=1200N。参照表4-1，算得各个零部件转动惯量：滚珠丝杠转动惯量=0.543kgcm2，拖板折算到丝杠上转动惯量=0.331kgcm2。因系统脉冲当量为0.01mm/脉冲，系统传动比为1，滚珠丝杠导程为4mm，故初选步进电动机型号为90BYG2502，二相四拍驱动时步距角为0.9，从表4-5查得该型号电动机转子转动惯量=4kgcm2。则加在步进电动机转轴上总转动惯量为：=4+（0.331+0.543）/1kgcm2=4.874kgcm2（2） 计算加在步进电动机转轴上等效负载转矩分迅速空载起动和承受最大工作负载两种状况进行计算。1） 迅速空载起动时电动机转轴所承受负载转矩涉及三某些：一某些是迅速空载起动时折算到电动机转轴上最大加速转矩；一某些是移动部件运动时折算到电动机转轴上摩擦转矩；尚有一某些是滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上附加摩擦转矩。由于滚珠丝杠副传动效率很高，相对于和很小，可以忽视不计。则有： （2-5）考虑传动链总效率，计算迅速空载起动时折算到电动机转轴上最大加速转矩：其中，为相应空载最快移动速度步进电动机最高转速，单位为r/min：已知空载最快移动速度=1000mm/min，步进电动机步距角=0.9，脉冲当量=0.01mm/脉冲，代入以上各值得=250r/min。设步进电动机由静止到加速至转速所需时间=0.4s，传动链总效率=0.7。则可求得：Nm0.0456Nm移动部件运动时，折算到电动机转轴上摩擦转矩为： （2-6）其中，已知滚动导轨摩擦因数=0.005，空载时垂直方向铣削力=0，得：Nm3.63810-3Nm故求得迅速空载起动时电动机转轴所承受负载转矩：=0.0492Nm2）最大工作负载状态下电动机转轴所承受负载转矩也涉及三某些：一某些是折算到电动机转轴上最大工作负载转矩；一某些是移动部件运动时折算到电动机转轴上摩擦转矩；尚有一某些是滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上附加摩擦转矩。同样，相对于和很小，可以忽视不计。则有：，因本设计不考虑工作台受到铣削力，因而折算到电动机转轴上最大工作负载转矩=0。 计算垂直方向承受最大工作负载状况下，移动部件运动时折算到电动机转轴上摩擦转矩：5.91110-3Nm求得最大工作负载状态下电动机转轴所承受负载转矩为=5.91110-3Nm。通过上述计算后，得到加在步进电动机转轴上最大等效负载转矩应为：=0.0492Nm（3） 步进电动机最大静转矩选定考虑到步进电动机驱动电源受电网电压影响较大，当输入电压减少时，其输出转矩会下降，也许导致丢步，甚至堵转。因而，依照来选取步进电动机最大静转矩时，需要考虑安全系数。取安全系数K=4，则步进电动机最大静转矩应满足：=0.1968 Nm上述初选步进电动机型号为90BYG2502，由表4-5查得该型号电动机最大静转矩 = 6 Nm ，可满足规定。（4）步进电动机性能校核 1）最快移动速度时电动机输出转矩校核任务书给定工作台最快移动速度=1000mm/min，脉冲当量=0.01mm/脉冲，则可求出电动机相应运营频率=1000/(600.01)Hz 1667Hz。90BYG2502电动机运营矩频特性曲线图如下：可见在此频率下，电动机输出转矩4.5Nm，远远不不大于最大工作负载转矩=0.0492Nm，满足规定。2）最快移动时电动机运营频率校核与最快移动速度=1000mm/min相应电动机运营频率=1667Hz。查表4-5可知90BYG2502电动机空载极限运营频率为0Hz，可见没有超过上限。3）起动频率计算已知电动机转轴上总转动惯量=4.874kgcm2，电动机转子转动惯量=4kgcm2，查表4-5，电动机转轴不带任何负载时最高起动频率=1800Hz.则,可以求出步进电动机克服惯性负载起动频率：=1208Hz （2-6） 上式阐明，要想保证步进电动机起动时不失步，任何时候起动频率都必要1208Hz，满足规定。综上所述，本例中工作台进给传动选用90BYG2502步进电动机，完全满足设计规定。2.5 机械系统构造设计如下参照三维造型图和总装配图，来进行机械系统构造设计阐明。本设计考虑设计任务工作台面尺寸规定为CBH240mm254mm15mm，而底座外形尺寸为C1B1H1650mm550mm184mm；为不超过底座外形尺寸规定，故选用了原则系列导轨副长度640mm，同步为了保证行程规定X=400mm，Y=300mm，因而不能将导轨滑块装置在工作台两边沿，而是分别向内缩进了24mm。又由于工作台最大长度L=778mm，故总体构造相对而言较为紧凑，依托步进电动机和滚珠丝杠副选型来满足脉冲当量需求，而无需添加齿轮减速箱，且将增量式旋转编码器装置在滚珠丝杠副末端，形成半闭环控制，既使空间构造紧凑有序，又保证了精度需求。考虑到装配需求，故设计了独立步进电动机与导轨底座连接座，同步设计了相应端盖，通过螺钉与轴承端盖连接，步进电机轴在端盖内通过联轴器与滚珠丝杠副连接，并给联轴器预留了足够了装配空间。同步在模仿实际使用状况时，在保证行程规定前提下，工作台不会触遇到连接座，可以安全使用。3、控制系统硬件设计3.1 控制系统硬件构成考虑控制系统中需要不同稳压电平，因而需要引入电源设计电路；CPU控制电路重要对电机信号进行控制，并接受外部限位开关、暂停和点动输入信号，并依照响应信号对步进电机进行控制；CPU电路为TTL电平，与外部信号电平不一致，需要添加光电耦合器，同步减少外部干扰；CPU输出电压信号不能直接驱动电机转动，需要通过驱动电路进行电压和电流信号放大以及对信号脉冲分频解决。3.2 控制系统硬件选型 微控制器选用：本次设计选用是微机控制系统，X-Y数控工作台规定控制系记录算精度较高、解决速度较快；加之在考虑尽量减少成本、选取程序编制较为简易以及以便扩充I/O接口前提下，咱们选取了使用AT89C52作为咱们微解决器，选取此微解决器可以满足任务书给定有关指标设计规定。AT89C52单片机重要性能参数及功能特性AT89C52重要工作特性： 8031CPU（8051内核）； 8KB迅速擦写Flash存储器，用于程序存储器，可擦写次数为1000次； 256字节RAM，其中高128字节地址被特殊功能寄存器SFR占用； 32跟可编程I/O端口：P0、P1、P2、P3； 2个可编程16位定期器：P3口第二功能； 具备6个中断源、5个中断矢量、二级优先权中断系统； 1个数据指针DPTR； 1个可编程全双工串行通信：P3口第二功能； 具备“空闲”和“掉电”两种低功耗工作方式； 可编程3级程序锁定位； 工作电源电压为(50.2)V； 振荡器最高频率为24 MHz； 编程频率324 MHz，编程电流1 mA，编程电压Vpp为5 V或12 V。 P1.0口T2为定期器/计数器，P1.1口T2EX为具备捕获/重装操作定期器/计数器。图4-1为AT89C52单片机原理构造图，从图中可理解到，AT89C52内部构造可分为：内核CPU某些、存储器某些、I/O接口某些和特殊功能某些（如定期器/计数器、外中断控制模块等）。AT89C52单片机CPU是8位字长，重要涉及运算器和控制器两某些。AT89C52单片机芯片内配备有8KBFLASH程序存储器和256字节数据存储器RAM，设计时可外扩到最大64KB程序存储器和64KB数据存储器，其存储器构造可分为4某些：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器。本次设计不作扩展，使用单片机自身提供8KB FLASH程序存储器和256字节数据存储器RAM可以满足设计规定。AT89C52单片机内部集成了4个可编程并行I/O接口(P0P3)，每个接口电路都具备锁存器和驱动器，输入接口电路具备三态门控制。P0P3口同RAM统一编制，可以当作特殊功能寄存器SFR来寻址。AT89C52单片机可以运用其I/O接口直接与外围电路相连，本设计将会使用可编程并行接口芯片8255A作为CPUI/O口扩展，P0P3口在开机或复位时均呈高电平。隔离电源选取：隔离电源获得可有几种途径。一种途径是采用不同电源供电，另一种途径是试用品有直流隔离功能DC/DC变换器。本次设计，我选取采用如图4-6所示具备无直接关联二次侧输出电压，然后对其输出V1、V2分别进行整流、滤波、稳压等解决，即可获得不共地直流稳压电源。本次设计我选用是微机控制系统，微机控制系统使用是直流电源，AT89C52单片机芯片及其扩展芯片需要提供稳定+5V直流电源，控制系统由于在开关信号输入电路中应用了TLP521-1光耦合器，因而也要给TLP521-1光耦合器输入端提供独立+12V供电电源；为此我通过参照已有书籍和文献资料选用了两套电源设计方案。整 流变 压滤 波变 压稳 压负 载交流电我所选取控制系统电源均采用是串联型稳压电源，它使用是持续线性控制方式，具备稳定度高、可靠性好、成本较低长处，非常适合应用在像本控制系统在内低电压、小电流场合，重要负责给控制系统主机电路供电；其电路重要构造如下图所示。光电耦合隔离电路元件选取：光电隔离是有光耦合器来完毕。光耦合器是以光为媒介传播信号器件，其输入端配备发光源，输出端配备受光源，因而输入和输出在电气上是完全隔离。本设计将会使用开关量电路，因而设计时选取在电路中接入光耦合器，从而使其输入侧与输出侧信号得到了电气隔离，互补影响。咱们选用是普通信号隔离用光耦合器(TLP521-1)。TLP521-1光耦合器以发光二极管为输入端，光敏晶体管为输出端，可以隔离频率在100kHz如下信号，满足我本次设计规定。驱动器件选取：步进电动机脉冲分派有各种形式，重要分为硬件环分和软件环分。硬件环分普通由专用集成芯片或通过可编程逻辑器件构成，如CH250是三相反映式步进电动机环行分派器专用芯片，L297和PMM8713是两相步进电动机专用芯片等。采用硬件环分时，步进电动机通电节拍由硬件电路来决定，编程软件时可以不考虑。控制器与硬件环分电路连接只需两根信号线：一根方向线，一根脉冲线（或者一根正转脉冲线，一根反转脉冲线）。本系统设计选取是硬件环分，通过AT89C52单片机编程步进电机配套驱动器BD28Nb，输入电机转动方向信号和驱动脉冲，通过驱动器内部电路环分电路输出步进脉冲控制步进电机转动，实现数控工作台功能规定。BD28Nb性能指标如下：电气特性 Ti=25 项 目 指 标 电源电压AC40V、AC18V输入 输出电流2.5A/3A/3.5A/4A可选 步进脉冲频率BD28Fb：0200KHz；BD28Nb：010KHz 逻辑信号电流510mA 绝缘电阻500M 使用环境及参数 冷 却 方 式 自然冷却 使用环境 温 度 10+50 湿 度 40%90%PH 外 形 尺 寸 64x153x117.5mm 重 量 约 Kg电流选取（对BD28Nb/Fb均有效）通过面板上设定开关第1，2位选取电流。 位电流 1 2 2.5A 0 0 3A 1 0 3.5A 0 1 4A 1 1方向控制：（1） 通过面板上设定开关第3位可设定电机运转方向。（2） 外部输入信号Cw电平变化亦可变化电机运转方向。注：电机初始运营方向与电机接线关于，互换任意两相可以变化初始运营方向。步进脉冲输入信号Cp:最大通过频率为200KHz（BD28Fb）或10KHz（BD28Nb）。脉冲低电平时间应不不大于500nS。使能信号En：（1） En端外加低电平时，电机响应Cp端输入脉冲运营，Cp端没有信号时，电机处在半流锁定状态；（2） En端悬空时，驱动器切断电机各相电流使电机轴处在自由状态，此时步进脉冲Cp将不被响应。输出信号A1、A2，B1、B2:接二相混合式步进电动机出线。刀具动作只有落刀和提刀两个，可以通过电磁继电器来控制。AT89C51单片机对电磁继电器控制可以通过ULNA来驱动3.3 控制系统硬件接口电路设计CPU控制电路：P0口输出步进电机和刀具驱动信号，控制步进电机转动以及刀具动作；P1口作为控制面板输入信号接受端，检测电动信号输入以及演示输入；P2口是限位信号输入接受端；限位以及暂停信号通过TTL门电路输出暂停中断接入INT0中断输入口。电源设计电路外部进过变压后交流电源通过整流、滤波、稳压后输出所需直流电压。整流：使用桥式整流器KBPC108搭建桥式整流电路，从其命名中咱们就能懂得其正向电流为1A，耐压值（最高方向电压）800V，通过桥式整流，将交流降压电路输出电压较低交流电转换成单向脉动性直流电。滤波：由于整流过后输出直流电压脉动较大，而我所设计微机控制系统需要稳定直流电源；因而在整流电路背面还需加滤波电路将交流成分滤除，以得到比较平滑输出电压。滤波普通是运用电容或电感能量存储功能来实现，本次设计采用是电容滤波电路，既在整流电路输出端并联一只大容量电容。稳压：电压稳定在此采用了MC7805三端固定电压稳压器，而为了能获得+5V稳定电压需要扩展输出电流，因而电源电路设计选取了并联两片MC7805三端固定电压稳压器。输入信号接口电路：外部信号通过光电耦合器将信号输入控制电路内部，限位开关信号和暂停按钮信号通过TTL门电路输出暂停信号到CPU控制电路，同步限位开关信号将各自信号输入CPUP2口用于CPU对暂停信号检测。3.4 驱动系统设计由于咱们选用是90BYG2502步进电机，故选用配套BD28Nb驱动电源来驱动步进电机转动，采用硬件环分法进行驱动。驱动电源接线参照有关技术资料。4、控制系统软件设计4.1 控制系统软件总体方案设计程序启动后循环检测输入信号，容许点动输入，当演示按钮按下后不容许直接点动输入，要点动输入必要先按暂停按钮。限位信号和暂停按钮要及时响应，因而将这些信号归一后引入外部中断0，外部中断0服务程序中要对中断触发信号进行检测，如果是暂停信号，接下来要检测是不是会有点动输入，没有输入则程序原地循环，如果有点动信号则对信号检测，调用电机驱动程序作出相相应响应。暂停信号原地循环容许被演示信号打断跳出。当按下演示按钮后，程序将画出圆心在原点，半径为r圆。4.2 主流程设计INT0IS：PUSH ACC PUSH DPTL PUSH DPTH PUSH PSW MOV A，PA MOV DPTR，A MOVX A，DPTR ；读PA口内容 MOV R2，A MOV A，PB MOV DPTR,A MOV DPTR,R2 MOV A，R2 CPL A ；A取反 ANL A，#03H ；屏蔽高6位 JZ A，TM2C SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2TM2C： MOV A，R2 CPL A ANL A，#0CH JZ A，RETIN SETB P1.3图6-2 SETB P1.4 SETB P1.5 RETIN：POP PSW POP DPTH POP DPTL POP ACC RETI4. INT1中断服务流程图图6-3INT1IS：CLR EX1 MOV A，DPTR PUSH ACC JNB ACC.4，RSTPUSH PSW JNB ACC.0，X+EN PUSH DPTL JNB ACC.1，X-EN PUSH DPTH JNB ACC.2，Y+EN CLR P1.6 JNB ACC.3，Y-EN MOV A，PC JNB ACC.5，ARC MOV DPTR，A LOOP1：POP DPTH MOVX A，DPTR；读PC口内容 POP DPTL MOV R1，A POP PSW ANL R1，#0FH POP ACC MOV A，PB SETB EX1 MOV DPTR，A RETI MOV A，DPTR；读PB口内容 ANL A，#0FH SWAP A ORL A，R1 MOV R2，A MOV A，PB MOV DPTR，A MOVX DPTR，R2；数据输入PB口 INC DPTL1） 复位程序流程图 图6-4 DIRX EQU 30H DIRY EQU 31HRST： CLR P1.6RPA： MOV A，PA MOV DPTR，A MOVX A，DPTR ；读PA口内容 JNB ACC.0，ACC2 MOV DIRX，#00H ；表X电机反转 ACALL XMOTOR0 ；X电机反转一步ACC2： JNB ACC.2，LOOP0 MOV DIRY，#00H ；表Y电机反转 ACALL YMOTOR0 ；Y电机反转一步 AJMP RPALOOP0：AJMP LOOP12） X轴电机点动正转程序流程图 图6-5X+EN： CLR P1.6 MOV A，PA MOV DPTR，A MOVX A，DPTR JNB ACC.0，LOOP2MOTOR0： MOV DIRX，#01H ACALL XMOTOR0 MOV A，PC MOV DPTR，A MOV A，DPTR JNB ACC.0，MOTOR0LOOP2： AJMP LOOP1这是X轴电机点动正转程序，其她X轴电机点动反转、Y轴电机点动正转、Y轴电机点动反转依次类推。3） 绘制圆弧程序流程图 图6-6 逐点比较法画圆弧 逐点比较法原理：假设所画圆弧在第一象限，圆心坐