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陈广文机电控制及可编程序控制器技术课程设计讲述
电气控制与可编程控制器技术课程设计
学院 机电工程学院
专业 机械制造及自动化
班级 机械14.3
学号 070115418080
姓名 程小勇
2016年9月
目 录
第1章 绪 论 1
1.1 设计背景 1
1.2 工作要求 1
1.3 设计的目的及意义 2
第2章 系统硬件电路的设计 3
2.1 CPU(单片机)与总线部分的选择 3
2.1.1 CPU(单片机)的概述 4
2.1.2 总线 7
2.2 单片机存储器的扩展电路 9
2.2.1 单片机外部存储器的扩展芯片 9
2.2.2 单片机外部存储器的扩展 13
2.3 主轴电机的驱动电路 16
2.3.1 D/A转换电路的选择 14
2.3.2 主轴电机变频调速系统的设计 19
2.3.3 主轴电机控制电路 26
2.4 半闭环进给系统的设计 28
2.4.1 位置控制单元的设计 33
2.4.2 位置检测单元的设计 33
2.5 键盘显示电路的设计 35
2.5.1 8155接口芯片简介 35
2.5.2 8155与8031的接口。 37
2.5.3 键盘/显示接口电路的设计 38
2.6 电源模块的设计 40
2.6.1 +12V、-12V、+5V 电源的设计 41
2.6.2 +80V电源的设计 42
2.7 系统的改进 43
第3章 系统软件的设计 44
3.1 主程序流程图 44
3.2 键盘子程序流程图 45
3.3 显示子程序流程图 45
3.4 中断子程序流程图 48
3.5 PID控制算法子程序 50
3.6 转速检测子程序流程图 50
小结 51
致 谢 52
参考文献 53
第1章 绪 论
1.1 设计背景
数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,关系到一个国家的战略地位。因此,世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。我国是一个机床大国,数控技术和产业经过40多年的发展,从无到有,从引进消化到拥有自己独立的自主版权,取得了相当大的进步。有四百多万台普通机床。到目前为止,已有很多厂家生产经济型数控系统。
经济型数控车床的特点是价格低廉、编程简单、操作方便,具有数控机床的基本功能。经济型数控系统主要用于旧机床的改造和机械设备升级换代。
1.2 工作要求
采用8031单片机、高低压驱动大功率电力电子器件等设计简易数控装置,以驱动步进电动机构成半闭环数控系统,实现数控机床的位置控制。
(1)步进电机停/起、加/减速控制;
(2)硬件电路设计;
(3)驱动电源设计;
(4)软件流程设计;
1.3 设计的目的及意义
数控技术综合运用了微电子、计算机、自动控制、精密检测、机械设计与制造等技术的必威体育精装版成果,具有动作顺序的程序自动控制,位移和相对位置坐标的自动控制,速度、转速及各种辅助功能的自动控制等功能。由单片机控制、步进电动机驱动的经济型半闭环数控装置,具有结构简单、控制容易、成本低、维修方便,能迅速加减速和全数字化等优点,因此,可广泛用于速度与精度要求不高的经济型数控机床和旧设备的改造中。
第2章 系统硬件电路的设计
对于系统单元电路的设计,系统主要采用模块化的设计思想,因为模块化的设计思想有利于系统的维修控制。对于本次所设计的系统,可将其分成六部分。CPU(单片机)与总线、存储器扩展电路、主轴电机的驱动电路、半闭环进给系统的控制电路、键盘显示电路,以及电路供电电源等六部分组成。
2.1 CPU(单片机)与总线部分的选择
2.1.1 CPU(单片机)的概述
CPU是CNC装置的核心,具有执行计算和控制能力。CPU主要由控制单元、算术逻辑单元和一些暂寄存器组成。CPU在 CNC装置工作时,其控制单元从存储器中依取去处组成程序的指令,进行译码后,向CNC装置的各部分按顺序发出执行操作的控制信号,同时接受执行部件发出的反馈信号,与程序中的指令信号比较后,决定下一步的应执行的操作。在运算过程中,算术逻辑单元不断从存储器中提取数据,并将运算结果送回存储器中保存。通过对运算结果的分析判断,设置状态寄存器的相应状态。CPU与存储器,输入/输出接口等通过总线有机的结合在一起构成CNC装置。
在系统设计中我们选用的是Intel公司生产的MCS-51系列高档8位的8031单片机。它具有很高的性能,许多功能都超过了8080CPU和Z80CPU,成为当代工业测控类应用系统的优选单片机。下面对8031做以
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