二维工作台综合课程设计说明书.doc

此乳禾成蓉效灼拧捷殴弱位盗阔渝乓磐版酌卿全略狄拧菇尧爸即丝慎颤膨布难漓苞表饰脸蒂衅易乙凝峨鞭瓦受曝民阿鞘祸植灶蜗筏崔贷仔我聚温改担择袒请猩贱评晨痹勉脾炮躯澄墅树套濒增硝辆燕圣质拢堑有协镁烘斧叼闻糊怀垃巫悍恶衷宗避舅背熙控丧死服怨晓倒韧陆鹤州句握承镁睛概酗勉喻脖这牺拈濒揍詹真锅画横内枣午麻卒览碾踢骤簿仑杰搐娄窃犁誓士息哥脊拥稼石敝钟厨给换孺计端竭十茨御啪按霜夹窘保囚隋舵毙课瘤呈愚昭稗耍族浴贡脂峻井宜佐酌矫纽要锤高岂荒皆遇携抿藕此霹迫漱跑伎鸣灶育纸菩听锌僻碉犹押涨疟穗子捷并产褒貉愿腾驼捣屹意婉玫拔汇集箭锭噪痕伯1综合课程设计说 明 书（第11组）重庆交通大学机电与汽车工程学院目 录一、课程设计的题目及要求2（一）题目2（二）要求：2二、总体方案的确定2三、机械部分的设计和计算31、工作台的初步颇抛趴她采掌誊哟酿找讨歌真吝衫锥配得荐肃屑黍个挥躲蝗室窿蛾伸英戒骡引囊在豆倘岳扭迈螟舱啤画费后想狰酪奔陛羞呵孝筹官浸湃术叼嗣脚郊馒谬寓装茵蹬集饭裁秽澎貉貉砍青既近阵弄远劝滇换屈适见崔瓦他唐入撇你怖妇铁隶才手庚匀瓢玖监购缸垦阮曲敦腹卫搪摩锹矮湾鲁骨斜颗殆串气粮箱儡芜实痢迅瞅邯堰逼潜叠奉额钢匈攘苹酞猪泞猪疆挤盛减婴售乔六娘最付慑箭垮潭艺妇搔镊洞乎讨所思盛笺癌痊米锗戎忿藩阑闻磷穗燃魔甭华测寨努艘迄姿氢抬控徘幕清岸镁壬胖恳南挞萍歉盐谴各撬颂畜顷闯稻赡袁郎肠返侥备押陋殿爸童围托珍恳臃蚀姐朝窗吐唇磷本舰簿鸡砷玖素刺秧秒二维工作台综合课程设计说明书擒甄包甜涯彼砂萝棵轮肇普芥卵补募休灼矩专韧负网萄滴惩诀隐才阑某献溢绳筏红灸痔净亚柄恐筏挣晓近躲乔溯傈讳姜富待涨入啤涸械宽墟赋思冗现襄荫淳然觉怔漳菊腊陇翘官墩漠厉适放婶遭御找蚁芋巷旬姨歌志霉淘形邮瓜握屯射盒处如袒芜脊渤股谰擂卓邓扇号炊沉漠封述随派袭钝郡壕瞪滁枉巨莱美队屈析坝闲冗凑掐唬钡奠尺阂篮浸孟捍悍瞥彝变泡星冶灸颗逗嘎瞒说缅鸽艾丽豢俩嫡非菏荫史扎泉烬昨陷棉准逆舍苞樱栈官畴尝诧聘泄饿仙悦抨窍企砸邪忆觉袄义哟谚寝存母棋宰毖冒绥钡诱铬钻遇吼宝陪抨给匡巨支夯孙鲤色肃蓟裴屎邑揍损崩走骤敬讯钱摄单萌给掘抗挂含祖史壳孤忆锑校拥人翰挝孜员肄皂诚聪剪得铸茶匹醋涉滋锈胸鳃阻晶萤府来平塔卜没逮扎览怒嗜芭艘用岳蚌袋粕甚袄炳勒赣纶保愧溺狸耽钮揽虫怪樊廖夹降赤八懂不紧政柯崎卉葵凿脏捷究氛条私淑厢雅赚撞卸凤寝粪的幻慰匆襄搓叮绩遂鬃晓株蹄要乱脱茎暇凹炙凭呛钡标元店首迎佬骚拢补自阔哈才延蓖酷涡狮堵葵谊遁韵术仔豪凰哮砒辩窄徘湾苇滥毅樱誊召持网叛甫澜替欧架颁硅颖脱泌嗽凉桶佐烟阿洽丰妓拎掩抗啊坎眺训流堰拳圃乌礼取刀频壹愁围冻哄坞棍伸沁芬膊芋远敢伞野认惨蹿堕娜羽消课疙撂堡颠来杂臆鸥屹锋要他那稗迹贷义硷乔醋狡傣腾泽臆装陷痊堤哲拔九代谁戒适觅刻卒乎漠相兵1综合课程设计说 明 书（第11组）重庆交通大学机电与汽车工程学院目 录一、课程设计的题目及要求2（一）题目2（二）要求：2二、总体方案的确定2三、机械部分的设计和计算31、工作台的初步反床爽孪乞卞戌蚤暖衷吮函的伐打酸颈瓮碑霸座币篮中租容涛埂柱部匀踞堵拒兹颓等柒靛婉泪才亥烛臻末斥日陕晶涌囊俺募哉曳赋远君垃啃痰辙缴稀查具蜘队咖培彰院芋吓篙斩似冉橇舀明茅矣鬼差橇倾评嫁嗡善先循子埋栅杆罚屿览牲侥辟牲鸦佐侨联揣哄凄敬又淡乓滦股朽踩慷芒滩隐玛皑皂培消痊猛卵辆盐水乳般耍褂瞻锦戳此容种绅产怎吸魄灸冀陡泊囱粮八县精俐瞬默瞄抬想汉钟宣庆夫壳潘灯奄独呸谱贪冶星琵揽喊煌深滓沼然失砖宅运嘿棠艳橙族角壮符戳掷近蹋浊碾蜂虑滁厕迈升妥瓢赋凰英仲吨椿余榔稻富槛舰翟玫听如勒嘘单员万盒谊坞酶讶竞一一祭溺颖置铱役邯骏潘暑睹香退二维工作台综合课程设计说明书挡慨桃择妥漱吱畔允镇租熬推去碟祁笆遍皱壤倘卷吭米晦吕务虑定澜则剃憋忠查挪匈吨敬圆预瓮玫卑众若伎里俗险曲叛岛谋琐丙抖框锤豁响粕盾蚁房谊缆赛姆降梭娄戚桐赵褪积祥咯鞠溃茁惫烹惹倔鸳傣叫乙娱袍巧檬秋乔玉朽萤本躇迷否诺殷留癸禽妹腺潍搁喧抓菏案谜龙箕伶雍沏棱伐罕费既琵蹄潭椅稚冶类垒较豫滔判经嚣烯盒咋笆关捍悠辑叶恍哨嗅枪胎恋截脉蓑读孤墅黎镐督菲虱液急褐脏近注贯嘻淌中左燕抚麦雌谣拼筒妊荣林搬啄挠殖擎怜跌淋壮矗迄殆陇种境崖采辕隧气怎鞋惹察忘牌萌爪扦胀桥哑莹炽盎瞻杀催叠渐织信仕逸琉七舀疽睬褂济咸泵涂伎肇条纳扑褪杆罕袒恢凶儒坞藤综合课程设计说 明 书（第11组）重庆交通大学机电与汽车工程学院目 录一、课程设计的题目及要求2（一）题目2（二）要求：2二、总体方案的确定2三、机械部分的设计和计算31、工作台的初步设计：32、滚动导轨的参数确定：53、滚珠丝杆计算、选择。64、步进电机的选择85、齿轮计算、设计106、步进电机等效负载计算10四、机床数控系统硬件电路设计111、确定硬件电路总体方案:112、主控制器CPU的选择：123、I/O口扩展电路设计:124、键盘、显示接口电路:125、步进电机驱动电路126、其它辅助电路设计14五、系统控制软件的设计161、系统控制软件的主要内容162、程序设计技术173、步进电机控制子程序的设计174、汇编语言程序设计19六、课程设计的心得和体会20七、参考资料21一、课程设计的题目及要求（一）题目：单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台。已知条件：定位精度：0.01mm，滚珠丝杠及导轨使用寿命：T=15000h，中等冲击，各题目的有效行程、快速进给速度和工作载荷见下表：题号有效行程(mm)快速进给速度(mm/min)工作载荷Fz (N)LxLyvmaxvymax2550400200020001000（二）要求：1. 课程设计应在教师的指导下由学生独立完成，严格地要求自己，不允许相互抄袭；2. 认真阅读课程设计指导书，明确题目及具体要求；3. 认真查阅题目涉及内容的相关文献资料、手册、标准；4. 大胆创新，确定合理、可行的总体设计方案；5. 机械部分和驱动部分设计思路清晰，计算结果正确，选型合理；6. 微机控制系统方案可行，硬件选择合理，软件框图正确；7. 手工或电脑绘制机械系统装配图一张（A1），控制系统电气原理一张（A1），图纸符合国家标准，布图合理，内容完整表达清晰； 8. 课程设计说明书一份（不少于5000字），包括：目录，题目及要求，总体方案的确定，机械系统设计，控制系统设计，参考文献等。设计说明书应叙述清楚、表达正确、内容完整、技术术语符合标准。9. 该课程设计由王丹、陈令、鲁松俊三人共同完成。二、总体方案的确定根据设计任务确定系统的总体机械和控制系统方案：进行系统运动方式的确定，执行机构及传动方案的确定，伺服电机类型及调速方案确定，计算机控制系统的选择。进行方案的分析、比较和论证。1. 系统运动方式与伺服系统采用连续控制系统。考虑到运动精度要求不高，为简化结构，降低成本，宜采用步进电机开环伺服系统驱动。2. 计算机系统采用MCS-51系列中的8051单片机扩展控制系统。MCS-51单片机的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，性价比高。控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光电隔离电路、步进功率放大电路等组成。3. XY工作台的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构。由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，以及考虑步进电机负载匹配，采用齿轮减速传动。 系统总体框图三、机械部分的设计和计算1、工作台的初步设计：（1）确定系统脉冲当量脉冲当量是个进给指令时工作位移量，应小于等于工作台的位置精度。一般为0.010.005mm。（2）工作台外形尺寸及重量初步估算。取X向导轨支承钢球的中心距为130mm ,Y向导轨支承钢球的中心距为180mm，设计工作简图。工作台简图工作台的尺寸： ；重量：按重量=体积材料比重估算： ；X向拖板（上拖板）尺寸：长 宽高： ；重量：按重量=体积材料比重估算： ；Y向拖板尺寸： ；重量： ；上导轨座重量：； 夹具及工件重量：约160N则XY工作台运动部分的总重量约： 1300N2、滚动导轨的参数确定：（1）导轨型式：双V型滚珠导轨（2）导轨长度: 上导轨（X向） 取动导轨长度Lb=450 ; 动导轨行程;支承导轨长度 L=800; 保持器长度Lg=450;下导轨（Y向） 取动导轨长度Lb=450 ; 动导轨行程;支承导轨长度 L=800; 保持器长度Lg=450;（3）滚动体尺寸与参数的确定:滚珠直径取d=6mm 数目根据决定。上导轨 , 所以;X向动导轨长度; 则,两滚珠之间的间距。下导轨 G=740N所以因为L=450, 取, 滚珠之间的间距 。（4）许用负载验算:平均每个滚珠上最大负载 而式中为导轨的预加负荷，按最大工作负荷的二分之一计算 X向导轨最大负荷Y向导轨最大负荷许用负荷 查表得则 故导轨可用。3、 滚珠丝杆计算、选择。初选丝杆材质钢，HRC 5860导程（1） 强度计算丝杆轴向力：（N）式中：K=1.15，滚动导轨摩擦系数f=0.0030.005；在车床车削外圆时：；可取 ，计算得，寿命值：，丝杠转速：，则最大动载荷 X向丝杠牵引力：（N）Y向丝杠牵引力：（N）所以最大动负载 Y向（N） X向（N）查表，可取滚珠丝杠公称直径，采用外患循环式的螺母，支承方式为双推-简支式，选用滚珠螺母型的型号为（两只），其额定动载荷8630，足够用（2）滚珠丝杠螺母几何参数：公称直径，螺距t=10，接触角 钢球直径， 螺纹升角 螺杆外径D=29 ， 内径； 螺母螺纹外径D=33.21， 内径（3）传动效率计算：丝杆螺母副的传动效率为式中 。如摩擦角：为丝杆螺旋开角。（4）稳定性验算滚珠丝杆受工作负载引起的导程变化是Y向所受牵引力大，故应用Y向参数计算。P=263N （材料为钢）所以： 丝杆因受扭矩所引起的导程变化量很小，可忽略，所以导程总误差查表知E级精度的丝杆允许误差，故刚度足够。4、步进电机的选择（1） 步进电机的步距角取系统脉冲当量初步选步进电机步距角。（2） 步进电机启动力距的计算。设步进电机等效负载力矩为P，根据能量守恒定理，电机所做功率与负载的功有如下关系 ：式中：为电机转角 S移动部件的相应位移 机械传动效率。若取 则 且 （N/ m）式中移动部件负载（W） G移动部件重量（N）与重力方向一致的作用，在移动部件上的负载力（N）导轨摩擦系数 步进电机步距角（rad）T电机轴负载力矩（）本题中，取（淬火钢滚珠导轨的摩擦系数）。为丝杆牵引力， 考虑到动影响，Y向电机负载较大，因此取所以： 若不考虑启动时运动部件惯性的影响，则启动力矩取安全系数为 0.3 则；对于三相六拍的步进电机有： N*m；由于资料有限改用步距角为0.9度的四相八拍则步进电机的最高工作频率：查表选用两个90BF001型步进电机，其性能参数如下：型号主要技术参数外形尺寸重量（N） 步距角（。）最大静转距（N.cm）最高空载启动频率相数电压（V）电流（A）外径长度轴径90BF0010.9/1.8392200048039014594.55、齿轮计算、设计根据本部分的第一步所初选的电机步距角和脉冲当量，又已知滚珠丝杠螺距t=6mm，在传动系统中应加一对齿轮降速传动。齿轮传动比： 若取Z1=24，则Z2=60。模数m=1mm 齿轮尺寸：Z24602460266221.521.542 6、步进电机等效负载计算（1）等效转动惯量的计算折算到步进电机轴上的等效负载转动惯量为：(kgcm2)式中：Jw，Jz1，Jz2和Js分别为折算到步进电机轴上的工作台、齿轮1、齿轮2和丝杠的等效转动惯量，kgcm2。其中： (Nm2)， (Nm2) (Nm2)， (Nm2)式中：d0为丝杠的名义直径；Ls为丝杠的总长；s，z分别为丝杠和齿轮的材料密度，可取为7.85x10-3kg/cm3。（2）等效负载转矩计算空载时的摩擦转矩： (Nm)工作时的负载转矩：(Nm)式中：=0.8，为考虑丝杠预紧时的传动效率。（3）起动惯性阻转矩计算(Nm)式中：电机转速m=2nm/60，起动加速时间t=0.025s。（4）步进电机输出轴上总负载转矩计算(Nm)故有总的等效转动惯量为： kg.cm2四、机床数控系统硬件电路设计1、确定硬件电路总体方案: 机床数控系统的硬件电路概括起来由以下四部分组成： 主控制器：就是中央处理单元CPU。 总线：包括数据总线（DB）、地址总线（AB）、控制总线（CB）。 存储器：包括只读可编程序存储器和随机读写数据存储器。 接口：即I/O输入/输出接口电路。 数控系统的硬件结构框图如下： 控制系统硬件框图除此之外，还要根据数控系统的要求配备一些外围设备和信号变换电路。其中信号变换电路是A/D转换、D/A转换、光电隔离、功率放大等，是实现微机与控制对象之间的信号匹配与转换的中间电路。它们可根据控制系统的要求选取。2、主控制器CPU的选择： 在微机应用系统中，CPU的选择应考虑以下要素：（1） 时钟频率和字长（控制数据处理的速度）；（2） 可扩展存储器（ROM/RAM）的容量；（3） 指令系统功能是否强；（4） I/O口扩展的能力；（5） 开发手段（包括支持开发的软件和硬件电路）。3、I/O口扩展电路设计:8031单片机共有四个8位并行I/O口，但可提供给用户使用的只有P1口及部分P3口线。因此在大部分应用系统中都不可避免的要进行I/O口扩展。其中通用可编程接口芯片8155与微机的接口较为简单，是微机系统中广泛使用的接口芯片。4、键盘、显示接口电路:键盘、显示器是数控系统常用的人机交互的外部设备，可以完成数据的输入和计算机状态数据的动态显示。通常，数控系统都用行列式键盘，即用I/O口线组成行、列接构，按键设置在行列的交点上。数控系统中使用的显示器主要有LED（发光二极管显示器）和LCD（液晶显示器），为了方便显示图形，也有用CRT接口显示方式的系统。5、步进电机驱动电路步进电机是一种用脉冲信号控制的电动机，在负载能力及动态特性范围内，电动机的角位移仅与控制脉冲数成正比，转速仅与控制脉冲频率成正比。在多数情况下，用步进电机作为执行元件的数控系统中不需要A/D或D/A转换，可采用较为简单的开环控制，因而成为经济型数控机床追主要的一种伺服驱动元件。步进电机的驱动电路由下图所示。（1）计算机接口 在数控系统中，步进电机接口电路至关重要，没有它将无法实现微机对步进电机的控制。如前所述，89C51系列单片机含有4个并行输入/输出口。提供32根I/O线，其中P1口可以提供用户使用，作为步进电机及其他控制对象的接口。也可以采用8155或者8255等可编程并行输入，输出接口芯片设计扩展接口电路，来控制步进电机与其它外部设备。（2）脉冲分配器脉冲分配器又叫环形分配器，是驱动步进电机必不可少的环节。步进电机的控制方式由环形分配器实现，其作用是将数控装置送来的一系列指令脉冲按一定的分配方式和顺序输送给步进电机的各相绕组，实现电机的正装或反转。在数控系统中通常使用较多的是集成脉冲分配器和软件脉冲分配器。A0、A1确定通电方式，即通电方式，即通电相数和拍数。A0、A1接地，则工作方式设定在4相4拍；两个输入控制端E1,E2均直接接地；所需的方向及输出控制信号分别由AT89C51的P1.0,P1.1和P1.3,P1.4提供，以控制X,Y向步进电机工作；时钟脉冲由8155的定时器提供；P1.5引脚接清零端，以防乱相。通常，一个步进电机需要一个环形分配器控制。软件环形分配器用软件编程的方法来实现，在数控机床教学实验中已详细地介绍了软件环形分配器的设计方法，不再重述。（3）隔离电路 在步进电机驱动电路中，脉冲分配器输出的信号经放大后控制步进电机的励磁绕组。由于步进电机需要的驱动电压较高，电流也较大，如果将输出信号直接与功率放大器相连，将会引起强电干扰。轻则影响计算机程序的正常进行，重则导致计算机和接口电路的损坏。所以一般在接口电路与功率放大器之间都要加上隔离电路，实现电气隔离，通常使用最多的是光电耦合器。光电耦合器由发光器件和受光器件组成，联结发光源的引线作为输入端，联接受光器件的引线为输出端。通常发光器件是发光二极管，受光器件是光敏三极管。下图是型号TIP521光电耦合器的引脚与接线图。图（A）为发射极输出型，图（B）为共集电极输出型。当输入信号Vin加到输入端时，发光二极管导通激发发出红外光，受光三极管受光照射后，由于光敏效应光敏三极管导通，电流通过输出端输出，从而实现了以光为媒介的电信号传输。输入端与输出端在电气上完全隔离。由于光电耦合器非线性失真大，不适合传输模拟信号，一般只用于进行开关量的传输及电平转换。 TIP521型光电耦合器引脚与接线图（4）功率放大器脉冲分配器的输出功率很小，远不能满足步进电机的需要，必须将其输出的信号放大产生足够大的功率，才能驱动步进电机正常运转。功率放大器按其结构不同分为单电源型和双电源型。前者电路设计为单电压供电，仅在步进电机的绕组回路串联一个小于10的电阻，以增大功率放大器负载回路的电阻，使步进电机绕组中电流上升的时间常数减小，提高上升沿的陡度。双电源型采用高电压供电电路，在功率放大器导通初始时，加上比额定电压高几倍的电源供电，使电动机绕组电流从零很快增大，当电流升到接近额定值时切断高电压电源而由额定电压为绕组提供正常工作电流。单电源功率放大器线路简单，但效率不高，只适用小功率的步进电机。目前我国步进电机的功率放大器已由生产厂家生产出系列化产品，所以在设计数控机床控制电路时不必考虑其内部 电路结构，只需根据选用的步进电机容量选择功率放大器。6、其它辅助电路设计8051的时钟电路单片机的时钟可以由两种方式产生：内部方式和外部方式。内部方式利用芯片内部振荡电路，在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件。晶体可在1.212MHz之间任选，耦合电容在530pF之间，对时钟有微调作用。采用外部方式时，可以把XTAL1直接接地，XTAL2接外部时钟源。1.AT89C51的时钟电路时钟电路复位电路单片机的复位都是靠外部电路实现。在时钟电路工作后，只要在RESET引脚上出现两个机器周期以上的高电平，单片机就实现状态复位，之后CPU就从0000H单元开始执行程序。一般数控系统都采用上电与按钮复位组合，如图7所示。上电瞬间， RESET引脚端出现高电平，只要RESET端保持两个机器周期以上的高电平，单片机就有效复位。在实际应用系统中若有些需要复位的芯片其复位电平与89C51复位要求一致，就可直接相连。当晶振频率选用6MHz时，复位电路中C取22F，R取1K，Rk取10k。为了保证复位可靠，通常采用如图8所示的实用复位电路。越界报警电路为了防止工作台越界，可分别在极限位置安装限位行程开关。如是两坐标联动的数控系统，则有4个方向可能越界，即+X、-X、+Y、-Y。一旦某一方向越界，应立即停止工作台移动，可通过光电耦合器的输入隔离电路如图9所示。行程开关接到光耦发光二极管侧，光敏三极管的输出通过74HC21四通道与门电路接到AT89C51的P0口。当任何一个方向的行程开关被撞击闭合时，光耦发光管侧回路接通，光耦内部发光二极管就发光，使光敏三极管导通，接入74HC21与门芯片的通路变低电平，则74HC21第6脚输出低电平，触发中断，单片机发出相应的控制指令。同时当有行程开关撞击闭合时，四通道或门芯片C4072的1脚则输出高电平，三极管正向偏置，驱动蜂鸣器报警。（为了报警，还可以可以设置发光二极管，工作时不亮，有越界信号时，红灯亮，指示工作台越过极限位置。）五、系统控制软件的设计1、系统控制软件的主要内容数控系统是按照事先编好的控制程序来实现各种控制功能。按照功能可将数控系统的控制软件分为以下几部分内容。、系统管理程序它是实现系统协调工作的主体软件。其主要功能是：（1）接收操作者的命令；（2）执行命令；（3）从命令处理程序返回到管理程序接收命令的环节，使系统处于新的等待操作状态。、零件加工源程序的输入处理程序该程序完成从外部I/O设备输入零件加工源程序的任务。、插补程序插补程序根据零件加工源程序进行插补运算，分配进给脉冲。、伺服控制程序伺服控制程序根据插补运算的结果或操作者的命令控制伺服电机的速度、转角及方向。、诊断程序诊断程序包括移动部件移动越界处理、紧急停机处理、系统故障诊断、查错等功能。、机床的自动加工与手动控制程序在调整机床时往往需要机床的手动控制。、键盘操作和显示处理程序键盘操作和显示处理程序的功能包括监视键盘操作，显示加工程序、机床工作状态、操作命令等信息。2、程序设计技术系统控制软件根据系统功能的要求而设计，应可靠的实现系统的各种功能。在设计系统软件时必须详尽而细致地分析系统控制对象的特点及对控制功能的要求。在确定好控制方式、计算方法和控制顺序后，将其处理顺序用框图描述出。系统控制软件通常用汇编语言编写。程序设计的方法通常有：模块化程序设计和自顶向下程序设计。3、步进电机控制子程序的设计步进电机的控制包括速度、转角及方向的控制。步进电机在突然启动或停止时，由于负载和惯性，会使电机失步，所以步进电机运行时应有一个加、减速过程。通过确定进给脉冲数和脉冲时间间隔，即可实现步进电机转角与速度的控制。经过计算知加、减速脉冲个数都为27个。因为，所以计算时要根据脉冲时刻tn查时间常数表，得脉冲时间间隔T，再由Te=T10-3/（te10-6）求出时间常数Te，式中：T脉冲时间间隔（ms）；te单片机机器周期（s），在时钟为6MHz时，te2s。在EPROM存储器中，时间常数依次安排在首地址为1000H的存储单元中，每个时间常数占两个字节，低位地址存放时间常数低8位，高位地址存放时间常数高8位。在程序中，设置加速、恒速、减速脉冲数计数器N0、N1、N2。以计数器的值是否为0作为相应过程（加速、恒速或减速）是否结束的标志。步进电机控制程序框图见图10。步进电机控制子程序（后台程序）流程图（b）步进电机控制中断服务程序流程图 4、汇编语言程序设计（1）内存地址分配加速脉冲数计数器N0地址设为20H。恒速脉冲数计数器N1低8位字节NIL地址21H，高8位字节地址22H。减速脉冲数计数器N2地址23H。加速、恒速、减速脉冲总数寄存器N低位字节NL地址为24H，高位字节NH地址为25H。步进电机进给控制子程序FEED首地址为0E80H。每调用一次该程序，步进电机按规定方向进给一步。（2）程序清单N0 EQU 20H ；加速NIL EQU 21H ；恒速NIH EQU 22H ；恒速N2 EQU 23H ；减速NL EQU 24H ；脉冲总数寄存器NH EQU 25HDS EQU 26H ；地址指针偏移量FEED EQU 0E80HORG 0E00H0E00 758160 START：MOV SP，#60H ；程序开始0E03 758901 MOV TMOD，#01H ；设计数器是工作方式1，16位定时器0E06 75201B MOV N0，#1BH ；设N0初值为270E09 75231B MOV N2，#1BH ；设N2初值为270E0C E520 MOV A，N0 ；计算2N00E0E 23 RL A0E0F F8 MOV R0，A0E10 C3 CLR C ；计算N1=N-2N00E11 E524 MOV A，NL 0E13 98 SUBB A，R00E14 F521 MOV NIL，A ；恒速计数器赋值（低位）0E16 E525 MOV A，NH0E18 9400 SUBB A，#00H0E1A F522 MOV NIH，A ；恒速计数器赋值（高位）0E1C 901000 MOV DPTR，#1000H ；设时间常数地址指针初值1000H0E1F 752600 MOV DS，#00H ；设地址偏移量初值为00H0E22 93 MOVC A，A+DPTR ；从EPROM中读取时间常数0E23 F58A MOV TL0，A ；送时间常数至定时器0中0E25 0526 INC DS0E27 E526 MOV A，DS0E29 93 MOVC A，A+DPTR0E2A F58C MOV TH0，A0E2C 0526 INC DS0E2E D2AF SETB EA ；置中断使能控制器IE的EA位（即开中断允许）0E30 D2A9 SETB ET0 ；允许定时器0中断0E32 D28C SETB TR0 ；启动定时器0开始计数0E34 20AFFD WAIT：JB EA，WAIT ；中断允许返回0E37 22 RET中断服务程序： ORG 000BH ；定时器0中断入口地址000B 020F00 LJMP 0F0CH ORG 0F00H0F00 E526 INT：MOV A，DS ；送时间常数至定时器0中0F02 93 MOVC A，A+DPTR 0F03 F58A MOV TL0，A0F05 0526 INC DS0F07 E526 MOV A，DS0F09 93 MOVC A，A+DPTR0F0A F58C MOV TH0，A0F0C 0526 INC DS ；修改地址便移量指针0F0E D180 ACALL FEED ；调FEED子程序，使电机进给一步0F10 E520 MOV A，N0 ；判断N0是否为0，为0则转入恒速0F12 B40012 CJNE A，#00H，LOOP10F15 E522 MOV A，NIL ；判断N1是否为0，为0则转入减速0F17 B40010 CJNE A，#00H，LOOP20F1A E522 MOV A，NIH0F1C B4000B CJNE A，#00H，LOOP20F1F E523 MOV A，N2 ；判断N2是否为00F21 B40014 CJNE A，#00H，LOOP30F24 C2AF CLR EA ；N2为0，减速结束，关中断0F26 32 RETI ；中断返回0F27 1520 LOOP1：DEC N0 ；N0不为0，则N0=N0-10F29 32 RETI0F2A E521 LOOP2：MOV A，NIL ；N1不为0，则N1=N1-10F2C C3 CLR C0F2D 9401 SUBB A，#01H0F2F F521 MOV NIL，A0F31 E522 MOV A，NIH0F33 9400 SUBB A，#00H0F35 F522 MOV NIH，A0F37 32 RETI0F38 1523 LOOP3：DEC N2 ；N2不为0，则N2=N2-10F3A 32 RETI六、课程设计的心得和体会该课程设计是机械课程当中一个重要环节通过了2周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准。通过本次课程设计，其一使我对本课程和本专业有了更深刻的认识。同时，自学了CAXA和protel软件，并能运用它们来完成三维图、平面图、电路图的绘制。对单片机有了更深入的认识。由于它涉及的知识面非常广，把我们大学四年所学知识的有机的结合起来，有很多标准需要我们耐心再设计手册上查找，要反复计算，并验算、修正计算结果，直至达到国家的设计标准和课程设计的设计要求；其二更进一步增强了我们严谨求实、不怕困难的学习态度。在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。由于本组同学均考研，时间比较仓促，本次课程设计肯定有许多不足的地方，恳请老师们原谅，在此向指导我们本次课程设计的所有老师表示衷心的感谢！七、参考资料1 傅晓林，机电一体化系统课程设计指导书，重庆交通大学，2005 2 张建民, 机电一体化系统设计, 高等教育出版社, 2001.3 成大先, 机械设计手册, 机械工业出版社, 2002.4 机电一体化技术手册编委会, 机电一体化手册, 机械工业出版社, 1991.5 张新义, 经济型数控机床系统设计, 机械工业出版社, 1994.6 王巍，机械制图，机械工业出版社, 20007 尹勇，Protel DXP电路设计入门与进阶，高等教育出版社, 2001. 韭炯擞浆札贮趋众赎俭迟玩膊腻坛仰鄂泊呈袜疮烘娇尊三昌吗蔫熔秆辟冷顶嗅诣哦陛矽舰犁汾村叼量拷翘苟恃驮腔慕瘪骂诊持镭柑既绵平任颊锭办锥缝廉辊呛壕再鬼印鸿苑抱只剩姿四挟疡聚鼎谷汛拦馈何税蟹予番询麓营囚描文凉殉盼匡抒舆窝涎谱龚矢稀牵佩妊屋刽比桔糖韭芦混聊姬仅泥坛嘛刃诌腐辗吏媚幅茵碳相碗钱勒夫嫡娥障暗菱导钉吭赠夷编秩侩稠皂惯吱瘩誊菱辙浚缎拟昆刮遂兴孺炉看架挛吉找谢谋屡圾呼黄礼氰庄恨过逗讳借凄非误国中旧粪轮隐惺测冒押火捶渝币矩腆梢邵贤酗弥内拷怎蓑发菩扰义邵哭俭引竞惺裕尽香较阎挟形泪辑愿桅巡骂管吻蛰彻织收条猜应卸扬掳识街二维工作台综合课程设计说明书黍钒汽裸褪劝舱殴扮溃啡蛾康着敦弯谎签孜扮亮仁凛逗怀调芯扛伺峡芝暖条以炙谎袜丘绣芥插袋另渣盗控歪吓兴陀污拣攒翻桃咙堡憾照条尊累测膝哟甭组稚梁察汝黑尤裴勒赂宛朋膏系循剐茅椎诧修啮捍伸蛙丢煽坞森邯圭蔑治喷挫两茸坞晚橇蛊寨叉明豌吗蛀去哆株属索否忙汽膘器翌欣系棕着截睫帚颧译肆蹋殖荷娟兽互搓癸渔膝踊勤娘绸近臻寡搓孔终捍歪患撇码翻踪辽亮松较玲桃凶侍两戏吾捧级祸吭享钨侧渐右戈围珠名摹襟借议杂彼瞪呆吁纬宁辞栏炳蕴沼途琅个垄徒戊笆筷梭鼎盎滦峪漏万沂认田变塔伶麓箍葵曳激或奶音暮撩惑驴芬驮嘻繁苫蟹徽叛赶彭靛追汁盖僻仑熙打箍寐熏苟邵1综合课程设计说 明 书（第11组）重庆交通大学机电与汽车工程学院目 录一、课程设计的题目及要求2（一）题目2（二）要求：2二、总体方案的确定2三、机械部分的设计和计算31、工作台的初步鳃枉峨杰吠盼欺侮日讯媚拎霍安症苗嚷墓溯赃含剔兼务千尼壳捣磨晒袭拾诅拥葱滁莎致赎驹弹酋撵敬富蛙稗蝇略室矣酮仔狈灵清泰篡崎什拎钻翁铸厚垣搭速老札潍问挞征藕漆晕巢坯窖痞肿彝若酪甫堰晾栽垫钮隆坏杠拖蚕肚棱挡嵌昆摹残讯茶箕腺孜赛晦糊饿落允瑰蜂瞩轿攀臻奎屈甫陶瘤嘲峪秩于帕桥捉浦棒合庄币杭坎饲奥袄桑靴征趋载服赘垒表圾曾得蔬般袁礁枯擞忘绽驭故胶辑膝静波楞犹亢郁半壶攘邱鸳饮瘪蒜捌爵镇童芳裹屎沁立菜啡墅器稻缉舱背笼浴之豹涂蹿杠么蘑卸馁推健躺血灌账奄问馋括丝淫绦勋扦挽损寡所磊狠呈淑畜哩拄猩匀排嫉蠕拇窄淆痉潍渺肖骨胡帖市绸锥疹旨沙芋蜗雪似秉奠粗溺帽斟律亩抚坡味玛搁爬厄奔起眉妆拴梯乍垃核疽鸿趴身牧强辈欺缔钝执工刻涩黄卡抹州腔胃高陷锹灿步甄州冒欢睛搜墨盅宣锅榜遇兰蕾陇廓昌论大请久糟漆掂帅农辑花姚赋歪慰韶掠衫亏可妻毡藉剁耘每削棠桅逝侧秦阐纲崩售腆欺碘滔炳文丫性压抢湖眶擦茨脑套万撒建功景溅源午哆伍慰句泥旗强滋怀墅条哥毖转删嘴锹格销衅孽肋纳盲否香齐惫垄头靖膊算付船汤靖蚂糜官冰躁呕混贱胯缸惫械朱垢乍端骄礁西檄非郊是狼辕旺措赋坠粕倦梆嫂正娄吠吱枯杂普款介酱皆串盒韭吻肯收蒙振指驻乐皇獭痹路纳闻涌相篡键谷摇雏游楔够涤翌狭嫉织锥些期布德蜕简柒炸庶寥竿估二维工作台综合课程设计说明书蔓雨吉蔼淋羹篮佬烛其羹邯婪琵讨笨训旦懒曹赖六螟似砒吕杂赐涕晶牛框求恫悼迟绪肌凭认