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机电控制及可编程序控制器技术课程设计

设计专班姓指导

机械工程学院

课程设计说明书

题目：基于单片机控制的简易数控装置业：机械设计制造及

其自动化级：10机制2班名：高光明号***-*****4044教师：

钱芳2021年12月28日

目录

第1章绪论4

1.1设计背景41.2工作要

求41.3设计的目的及意

义4

第2章系统总体方案的确定2

2.1主要技术要求22.2系统方

案22.2.1任务分析

22.2.2系统总体框图3

第3章系统硬件电路的设计4

3.1CPU（单片机）与总线部分的选择43.1.1CPU

（单片机）的概述43.1.2总

线7

3.2单片机存储器的扩展电路8

3.2.1单片机外部存储器的扩展芯片单片

机外部存储器的扩展12

3.3主轴电机的驱动电路14

3.3.1D/A转换电路的选择15

3.3.2主轴电机变频调速系统的设计173.3.3主

轴电机控制电路22

3.4半闭环进给系统的设计24

3.4.1位置控制单元的设计243.4.2位置检测

单元的设计27

3.5键盘显示电路的设计29

3.5.18155接口芯片简介293.5.28155与

8031的接口303.5.3键盘/显示接口电路的设

计30

3.6电源模块的设计32

3.6.1+12V、-12V、+5V电源的设计323.6.2+80V

电源的设计33

3.7系统的改进34第4章系统软件的

设计34

4.1主程序流程图键盘子程序流

程图354.3显示子程序流程

图354.4中断子程序流程

图364.5PID控制算法子程

序37

39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章系统总体方案的确定

2.1主要技术要求

（1）步进电动机：75BF001相数：3部距角：1.5°/3°

相电流：3A空载转矩：1750HZ运行频率：1500HZ

工作方式：3相单3拍

（2）分辨率10u