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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 一種便攜式樹木涂白灰漿裝 置設(shè)計(jì) 學(xué) 院 專業(yè)班級(jí) 設(shè) 計(jì) 者 指導(dǎo)教師 完成日期 2 目 錄 第一章 緒論 1 第二章 便攜式涂漿機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 一 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 2 二 設(shè)計(jì)要求 2 三 便攜式涂漿機(jī)總體方案的擬定 2 四 便攜式涂漿機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 3 第三章 便攜式涂漿機(jī)機(jī)械部分設(shè)計(jì) 5 一 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 二 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 5 一 電機(jī)和連軸器的選取 6 二 滾珠絲杠及絲杠螺母的選取 8 三 滾動(dòng)導(dǎo)軌的選取 10 四 步進(jìn)電機(jī)的選擇與校核 11 五 涂漿彎臂的螺栓強(qiáng)度校核 13 六 涂漿夾具的設(shè)計(jì) 13 七 變速齒輪的設(shè)計(jì) 14 第四章 硬件及接口電路的設(shè)計(jì) 16 一 概述 16 二 主要芯片的說明及接口簡圖 16 1 8031 引角說明 16 2 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 18 3 I O 口的擴(kuò)展 19 4 8255A 的外部引線與內(nèi)部結(jié)構(gòu) 20 3 5 8279 芯片的接口引線 22 三 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 26 一 概論 26 二 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)及說明 25 1 驅(qū)動(dòng)電路原理 27 2 驅(qū)動(dòng)電路源部分 27 四 控制面板 29 第五章 便攜式涂漿機(jī)執(zhí)行程序設(shè) 計(jì) 31 一 涂漿軌跡的確 定 31 二 涂漿的程序框 圖 31 第六章 結(jié)論 32 第七章 設(shè)計(jì)體會(huì) 33 致 謝 34 參考文獻(xiàn) 35 4 第一章 緒 論 近年來 伴隨著生產(chǎn)和技術(shù)的發(fā)展 機(jī)電一體化有了很大的發(fā)展 便攜式涂漿機(jī) 在我國機(jī)械設(shè)備的裝配與維修中得到了廣泛的應(yīng)用 不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率 同時(shí) 也節(jié)省了能源和材料 尤其是汽車行業(yè) 對(duì)汽車零部件的結(jié)合面有一定的密封性要 求 其結(jié)合面都需要涂漿 涂漿的精度對(duì)汽車的性能至關(guān)重要 自然對(duì)便攜式涂漿機(jī) 提出了更高的要求 以往涂漿都是依靠工人的手工來完成 涂漿的效率極低 而且 很難保證涂漿的均勻性和漿體的厚度 便攜式涂漿機(jī)既能保證涂漿的均勻性又能有 效的節(jié)省材料 大大提高了工作效率和工作質(zhì)量 減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 因此針 對(duì)不同的工作需要 便攜式涂漿機(jī)可以采用框架式機(jī)器人或多自由度機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)對(duì) 結(jié)合面進(jìn)行涂漿 同時(shí) 這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用也意味著每天給國家企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì) 效益 本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是為第一汽車集團(tuán)設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)涂漿的設(shè)備 軸承座與減速器 間的密封圈 使它能在實(shí)現(xiàn)日常工作目的的基礎(chǔ)上 盡量使機(jī)械結(jié)構(gòu)合理的簡化 降低成本 增加其實(shí)用性和性價(jià)比 此機(jī)構(gòu)采用框架式機(jī)械手操作機(jī) 由步進(jìn)電機(jī) 作為驅(qū)動(dòng)裝置 X Y 軸聯(lián)動(dòng)可合成各種平面的各種曲線 XYZ 軸聯(lián)動(dòng)并可合成空間曲線 或直線 但必須考慮漿的流動(dòng) 保證系統(tǒng)可靠性及涂漿精度的前提下降低造價(jià) 提 高性能 價(jià)格比 本次設(shè)計(jì)的便攜式涂漿機(jī)硬件控制采用的是 MCS 51 單片機(jī)進(jìn)行三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 進(jìn)行控制 通過匯編語言編程來實(shí)現(xiàn)涂漿機(jī)的 X 向 Y 向 Z 向運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)量 來控 制涂漿的速度和均勻性 隨著數(shù)控技術(shù) 機(jī)電行業(yè)的不斷發(fā)展及對(duì)機(jī)器性能的高要求 便攜式涂漿機(jī)一 定會(huì)有著更廣泛的應(yīng)用前景 5 第二章 便攜式涂漿機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 設(shè)計(jì)一臺(tái)便攜式涂漿機(jī) 對(duì)汽車密封圈進(jìn)行自動(dòng)涂漿 利用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng) 控制 保證涂漿的范圍 速度和均勻性 1 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和各種標(biāo)準(zhǔn)件的選取 2 便攜式涂漿機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是用單片機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路來控制 X 向 Y 向 Z 向電機(jī)的正常 工作 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是控制程序設(shè)計(jì) 利用 MCS 51 單片機(jī)控制 采用匯編語言 進(jìn)行程序設(shè)計(jì) 二 設(shè)計(jì)要求 機(jī)械部分要考慮整體布局 工作行程要能滿足要求 傳動(dòng)裝置要平穩(wěn)且準(zhǔn)確 還要兼顧速度 另外需考慮經(jīng)濟(jì)性 該設(shè)備要求成本低 盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件 減少額 外的工作量 設(shè)備的使用壽命不低于 15 年 每年工作 330 天 每天工作 12 小時(shí) 載荷持續(xù)率為 90 需要批量生產(chǎn) 電路部分主要是芯片的選取和電路的擴(kuò)展連接 及三個(gè)電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì) 由于涂漿屬于輕載荷工作 對(duì)電機(jī)功率要求不是太高 所以采用步進(jìn)電機(jī) 設(shè)計(jì)電 路控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和方向 以達(dá)到設(shè)計(jì)要求 執(zhí)行程序要考慮到不同拐點(diǎn)處涂漿量問題 可通過改變 X Y 向運(yùn)動(dòng)速度調(diào)節(jié)也 可單一 Z 向運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié) 以保證涂漿均勻 此次設(shè)計(jì)采用后者方式 原因是一個(gè)電機(jī) 工作方式比較好控制 三 便攜式涂漿機(jī)總體方案的擬定 結(jié)構(gòu)的詳細(xì)說明 由于涂漿過程中存在拐點(diǎn)涂漿量的控制 本設(shè)計(jì)采用了在 X Y 向運(yùn)動(dòng)速度不改變的前提下 調(diào)整 Z 向擠漿活塞速度的方式 三向運(yùn)動(dòng)的形式不盡 相 同 所以共用了三個(gè)電機(jī) 通過程序控制分別做相應(yīng)運(yùn)動(dòng) 來保證涂漿的厚度和均 勻 6 性 方 案 框 圖機(jī) 械 部 分電 路 部 分 涂 膠 軌 跡涂 膠 的 量 Z 向是用來控制出漿的量的 且要求傳動(dòng)平穩(wěn) 故選用絲杠螺母工作 絲杠螺 母有自鎖能力 可保證涂漿的厚度和均勻性 通過改變 Z 向絲杠螺母的轉(zhuǎn)速 以 保證 Z 軸的升降速度 來達(dá)到涂漿的要求 由于 X Y 向運(yùn)動(dòng)要求平穩(wěn) 準(zhǔn)確 所以采用了滾珠絲杠傳動(dòng) 滾珠絲杠傳動(dòng) 效率高 剛度好 傳動(dòng)精度高且使用壽命長 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)承載大 且需要平穩(wěn) 所以 X Y 向采用滾動(dòng)導(dǎo)軌 滾動(dòng)導(dǎo)軌承載較 大 且導(dǎo)向準(zhǔn)確 為了滿足傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)簡化的要求 采用齒輪系統(tǒng)進(jìn)行變速 齒輪的結(jié)構(gòu)緊湊 工作可靠 壽命長且傳動(dòng)比穩(wěn)定 四 便攜式涂漿機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 1 每一工件涂漿時(shí)間 15s 20s 2 漿型 東泰嚴(yán)氧平面密封漿 51s 3 步進(jìn)電機(jī)型號(hào) X Y 取 70BF003 Z 取 55BF003 4 步進(jìn)電機(jī)相數(shù) 3 相 5 步進(jìn)電機(jī)拍數(shù) 6 拍 6 步進(jìn)電機(jī)步距角 x 3 y 3 z 1 5 7 步進(jìn)電機(jī)電壓 X 向 Y 向用 DC27V Z 向電機(jī) 用 DC27V 8 步進(jìn)電機(jī)電流 7 X 向 Y 向 3 0A Z 向 3 0A 9 步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)距 X 向 Y 向電機(jī) 0 784Nm Z 向 電機(jī) 0 49Nm 保持轉(zhuǎn)距 X 向 Y 向 0 646Nm Z 向 0 3Nm 10 步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率 X 向 Y 向 1800pps Z 向 3100pps 運(yùn)行頻率 X 向 Y 向 1800Hz Z 向 1600Hz 11 步進(jìn)電機(jī)的重量 X 向 Y 向 1 2kg Z 向 0 8kg 8 第三章 便攜式涂漿機(jī)機(jī)械部分設(shè)計(jì) 一 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 考慮到整個(gè)機(jī)構(gòu)的平衡性 故將承載夾持部分的彎臂方向與 Y 向電機(jī)在一條線 上 因?yàn)闈{棒的夾持嚴(yán)格要求對(duì)心 故選用了 V 行塊來設(shè)計(jì)夾具 具體結(jié)構(gòu)如下圖 涂漿機(jī)裝置傳遞要求精度很高 為了使涂漿機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單 齒輪間隙的調(diào)整采 用偏心軸套進(jìn)行消隙 滾珠絲杠增加了緊定螺釘 消除了軸向間隙 同時(shí)與鍵配合 下也消除了周向間隙 具體結(jié)構(gòu)框架如下圖 9 二 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 一 電機(jī)和連軸器的選取 1 Z 向電機(jī)的選取 電機(jī)的選取原則是滿足精度要求即步距角 滿足輸出功率要求即轉(zhuǎn)矩問題 步距角 5 12 08 36 360ti 其中 脈沖當(dāng)量 0 008 I 1 0 其中 電機(jī)的型號(hào) 55BF003 電機(jī)的參數(shù)如下 相數(shù) 步距角 電壓 相電流 最大靜轉(zhuǎn)矩 最高空載啟動(dòng)頻率 3 1 5 3 27 3 0 686 1800 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 質(zhì)量 外徑 長度 軸徑 0 617 105kgm2 0 83 55 70 6 因?yàn)槊芊馊Φ拿芊庑砸蠛芨?每次出漿的量不是很多 所以擠漿力不是很大 故選用步距角為 1 50 步 扭矩偏小點(diǎn)的便可以滿足要求 經(jīng)過計(jì)算 擠漿的力度一 般在 1N 25N 之間 選用保持轉(zhuǎn)距為 0 686N m 的 55BF003 型步進(jìn)電機(jī) 便可以滿 足扭矩要求 所以選擇 55BF003 型號(hào)的步進(jìn)電機(jī) 就能滿足設(shè)計(jì)的要求 Z 向連軸器的選取 由于 z 向電機(jī)的輸出軸的軸徑為 6 為了使其結(jié)構(gòu)簡單且拆裝方便 故采用過 盈配合套筒連軸器 采用高壓油膨脹的方式使 V 型套筒發(fā)生軸向竄動(dòng)使兩軸連接在 10 一起 具體結(jié)構(gòu)如圖所示 連 軸 器 2 X 向電機(jī)的選取 中拖板和上拖版加上涂漿裝置總重量 58HRC 取 1 0 KA 精度等級(jí) 取 1 1 2 額定動(dòng)載荷計(jì)算值 Ca Ca Fc 3410 nmL 67 NFCa 3274106 5 12 433 額定壽命h 平均轉(zhuǎn)速mn 3 根據(jù) Ca 選擇滾珠絲杠副 假設(shè)選用 FC1型號(hào) 按滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷 Ca 等于或大于 Ca 的原則 故選以下型號(hào)規(guī)格 FC1 2005 2 5 和 FC1 2004 2 5 考慮到各種因素 最后選用 FC1 2005 2 5 FC1 2005 2 5 滾珠絲杠副數(shù)據(jù)為 公稱直徑 D 0 20mm 12 導(dǎo)程 P 5mm 螺旋角 4 o33 滾珠直徑 d 0 3 175mm 滾道半徑 R 0 52d 0 1 651mm 偏心距 e 0 707 R d 0 2 0 004445mm 絲杠內(nèi)徑 d 1 D0 2e 2R 16 7869mm 4 穩(wěn)定性驗(yàn)算 1 臨界載荷 Fcr EIa ul 1 09 10 安全系數(shù) S Fcr Fm S 絲杠是安全的 不會(huì)失穩(wěn) 2 臨界轉(zhuǎn)速 ncr 9910 fc d1 ul r min81076 所以絲杠不會(huì)共振 maxcrn 3 此外絲滾珠絲杠還受 D0n 值的限制 D0n 20 200 4000mmr min 70000 mmr min 所以絲杠副工作穩(wěn)定 5 效率驗(yàn)算 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率 為 tg tg tg 4 o33 tg 4 o33 4 o40 94 8 摩擦角 所以 FC1 2005 2 5 各項(xiàng)性能均符合要求 可選用 2 Y 向滾珠絲杠的選取 由于 Y 向滾珠絲杠的工作載荷要比 X 向滾珠絲杠小些 故用同一型號(hào)滾珠絲杠 能滿足傳動(dòng)要求 3 Z 向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選取 由于 Z 軸控制出漿的量的多少 且需要考慮突然斷電的情況 突然斷電需保證 漿棒不漏漿所以 Z 軸需要具有自鎖功能 所以我選擇了絲杠螺母傳動(dòng)系統(tǒng) 使其保 證系統(tǒng)的穩(wěn)定性 絲杠螺母的設(shè)計(jì)與自鎖驗(yàn)算 13 絲杠螺母的螺距為 2mm 公稱直徑為 18mm 螺母的高度為 H d2 2 5 取 2 5 整體式4518 旋合圈數(shù) n H P 45 4 11 25 2 螺紋的工作高度 h 0 5P 0 5 4 2 螺牙根部寬度 b 0 65P 0 65 m6 工作比壓 P F 0 0024MP 18 32 hnd 自鎖的驗(yàn)算 73 42 0cos cosartgartgfv 導(dǎo)程角 8 2 所以絲杠螺母可以自鎖 絲杠螺母的效率計(jì)算 5 29 73 402 9 0 9 0 tgtrtgv 三 滾動(dòng)導(dǎo)軌的選取 1 X 向?qū)к壍倪x取 1 行程長度壽命 Ts Ts 2Lsn60Th 1000 2 0 3 4 60 1 5 1960Km4103 Ls 工作單行程長度 m 取 300mm n 往復(fù)次數(shù) 取 300mm Th 工作時(shí)間壽命取 15000h 2 計(jì)算動(dòng)載荷 Ca Ffw Ts k mfTfcfH N410 F 作用在滑座上的載荷 m 滑座個(gè)數(shù) K 壽命系數(shù)一般取 K 50Km fT 溫度系數(shù)取 1 fc 接觸系數(shù)取 0 81 fH 硬度系數(shù)取 1 fw 負(fù)載系數(shù)取 1 5 根據(jù)動(dòng)載荷選取 GDA 20 型滾動(dòng)導(dǎo)軌 14 外形參數(shù) A h L1 70 37 80 2 Y 向?qū)к壍倪x取 由于 Y 向?qū)к壦惺艿妮d荷比 X 向?qū)к壍囊〉亩喙士蛇x用與 X 向相同的導(dǎo)軌 既能滿足傳動(dòng)要求 四 步進(jìn)電機(jī)的選擇與校核 1 電機(jī)的選取 初選電機(jī)型號(hào)時(shí)應(yīng)合理選用及 i 并滿足 b L0 i 360Mkf M0 0 6613 符合設(shè)計(jì)要求 五 涂漿彎臂的螺栓強(qiáng)度校核 A2F 1 先分析剪切力 由于 4 個(gè)螺栓是對(duì)稱分布的 故剪切力可以認(rèn)為均分 FNmg8 156 9 Ns2 394 8 156 MParsA3 0 23 MPa75 d 12mm 完全可以符合要求 彎臂受到扭轉(zhuǎn)力的作用 其 扭矩為 mNLF 496 32 08156 1 截面形心 0 Xc8 cy 2 計(jì)算截面慣性矩 533 107 2 1 412 hbIz 3 在截面的上下邊緣 分別作用有最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力 17 ZBt IM 08 max p3 2c 716 取 75Mpa d 12mm 完全可以滿足設(shè)計(jì)要求 六 涂漿夾具的設(shè)計(jì) 涂漿的中心線在每次裝夾時(shí)要求高度對(duì)心 這樣才可以避免因裝卸漿棒時(shí)造成 涂漿機(jī)起始位置的偏差 在本次設(shè)計(jì)中 采用了雙滑塊開口 V 型槽式夾具來夾持漿 棒 其特點(diǎn)是高度定心 夾持方便 拆裝容易 制造方便 具體結(jié)構(gòu)如下圖所示 七 變速齒輪的設(shè)計(jì) 便攜式涂漿機(jī)要求傳動(dòng)效率高且傳動(dòng)比穩(wěn)定 以保證涂漿的均勻性和穩(wěn)定性 齒輪傳 動(dòng)具備這些特點(diǎn)且結(jié)構(gòu)緊湊 工作可靠 壽命長故選用齒輪傳動(dòng)進(jìn)行變速 1 傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 便攜式涂漿機(jī)采用一級(jí)傳動(dòng)齒輪變速 可增大傳動(dòng)的扭矩和平穩(wěn)性 傳動(dòng)比為 i 720 200 3 6 壓力角 18 小齒輪 Z1 18 大齒輪 Z2 65 齒數(shù)互為質(zhì)數(shù) 由于小齒輪作懸臂布置故 d 0 6 18 小齒輪的齒寬 b dd1 0 6 24 14 4 mm 模數(shù) mt d1 Z 1 26mm 取 m 1 5 齒高 h 2 25 m 3 375mm 2 幾何尺寸的計(jì)算 1 計(jì)算大 小齒輪分度圓直徑 d1 Z1 m 18 1 5 27mm d2 Z2 m 65 1 5 97 5mm 2 計(jì)算中心距 a d1 d2 2 62 25mm 3 計(jì)算齒輪寬度 b dd1 0 6 27 16 2mm 圓整后取 B2 16mm B1 21mm 19 第四章 硬件及接口電路的設(shè)計(jì) 一 概述 本次設(shè)計(jì)的便攜式涂漿機(jī)采用 MCS 51 的典型產(chǎn)品 8031 進(jìn)行控制 因?yàn)槠潴w積 小 功能強(qiáng)和價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn) 廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)化領(lǐng)域 由于 8031 是沒有 ROM 的單片機(jī) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也只有 128K 字節(jié) 因此它必須外接 EPROM 程序存儲(chǔ)器 才能構(gòu)成最小系統(tǒng) 8031 的外部程序存儲(chǔ)器主要存放處理程序 也能存放處理程序 所必需的常數(shù) 基本的擴(kuò)展包括 擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器 擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 擴(kuò)展并 行 I O 接口 采用 74LS373 鎖存器 74LS138 譯碼器的輸出作為片選信號(hào) 本系統(tǒng) 擴(kuò)展了一片 8255 可編程接口芯片和一片 8279 芯片 二 主要芯片的說明及接口簡圖 1 8031 引角說明 8031 是無 ROM 型的單片機(jī) 它必須外接 EPROM 程序存儲(chǔ)器 8031 的外部存 儲(chǔ)器主要存放處理程序 也能存放處理程序所需的常數(shù) 8031 最多可外擴(kuò) 64K 程序 存儲(chǔ)器 64K 程序存儲(chǔ)器中有 5 個(gè)單元具有特殊用途 分別對(duì)應(yīng) 5 種中斷源的中斷 服務(wù)入口地址 8031 有一個(gè)可編程的 全雙工的串行接口 串行口可以通過指令設(shè) 置成四種不同的工作方式的一種 但主要 1 電源引腳 VCC 正常運(yùn)行和掉電工作時(shí)的電源電壓 VSS 電源接地端 2 I O 總線 P0 口 P0 口是一個(gè) 8 位雙向 I O 口 每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型 TTLFU 載 P0 角在寫 20 入 1 后浮空 這時(shí)可用作高阻輸入 P0 口也是訪問外部程序和數(shù)據(jù)存貯器的多路低位地址和數(shù)據(jù)總線 這時(shí)它在輸出 1 時(shí)具有強(qiáng)的內(nèi)部提升 P1 口 P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部提升的 8 位雙向 I O 口 P1 腳在寫入 1 后由內(nèi)部提升 置為高電平 這時(shí)它可用作輸入 作為輸入 從外部拉為低電平的 P1 腳將放出電流 因?yàn)樗袃?nèi)部提升電阻 P2 口 P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部提升的 8 位雙向 I O 口 P2 腳在寫入 1 后由內(nèi)部提升 電阻置為高電平 這時(shí)它可用作輸入 作為輸入 從外部拉為低電平的 P2 腳將放出 電流 因?yàn)樗袃?nèi)部提升電阻 在從外部程序存貯器取指和使用 16 位地址 MOVX DPTR 訪問外部數(shù)據(jù)存貯 器是 P2 口輸出高位地址 這時(shí)在輸出 1 時(shí)它使用強(qiáng)的內(nèi)部提升 在使用 8 位地址 MOVX Ri 訪問外部數(shù)據(jù)存貯器時(shí) P2 口輸出特殊功能寄存器 P2 的內(nèi)容 P3 口 P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部提升的 8 位雙向 I O 口 P3 腳在寫入 1 后由內(nèi)部提升 電阻置為高電平 這時(shí)它可用作輸入 作為輸入 從外部拉為低電平的 P3 腳將放出 電流 因?yàn)樗袃?nèi)部提升電阻 3 控制總線 RST VPD 復(fù)位輸入信號(hào) 振蕩器運(yùn)行時(shí)該腳為高兩個(gè)機(jī)器周期將復(fù)位本器件 內(nèi)部有一個(gè)擴(kuò)散電阻接 VSS 允許只使用一個(gè)接到 VCC 的外部電容實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位 ALE 訪問外部存貯器時(shí)用于鎖存低位字節(jié)地址的地址鎖存允許脈沖 在一般情況下 ALE 輸入為振蕩器頻率的 1 6 可用作外部定時(shí)或時(shí)鐘 然而必須 注意在每次訪問外部數(shù)據(jù)存貯器時(shí)少一個(gè) ALE 脈沖 PSEN 外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào) 是外部程序存貯器的讀選通 EA VPP 訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)控制信號(hào) EA 必須接地從允許從外部程序存貯器 0000 到 FFFFH 取指 如 EA 接 VCC 則除非程序計(jì)數(shù)器地址大于 0FFFH 器件總是從內(nèi) 部程序存貯器取指 4 時(shí)鐘 XTAL1 內(nèi)部振蕩器外接晶體引腳 1 XTAL2 內(nèi)部振蕩器外接晶體引腳 2 21 C230PF 1晶 體 XYAL2VcXTAL1MS 5振 蕩 器 的 定 時(shí) 元 件 連 接 圖外 部 時(shí) 鐘 VsXTAL1MCS 5HO器 件 外 部 時(shí) 鐘 連 接 圖 MCS 51 單片機(jī)為 40 腳雙列直線式結(jié)構(gòu) 其引腳排列如下 22 VcP0 1234567EA LROGSNP 2310XTAL21VsRS VPDp3 0IN456W7128MC 單 片 機(jī) 的 引 腳 圖 2 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 在 MCS 51 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 對(duì)于 ROM 的單片機(jī)是不 可缺少的工作 片外程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作使用不同指令和控制信號(hào) 故 允許二者的地址重復(fù) 片外可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器分別為 64K 字節(jié) 由 于片外程序存儲(chǔ)器與片內(nèi)程序存儲(chǔ)器采用相同的操作指令 所以片內(nèi) 片外程序存 儲(chǔ)器的選擇靠硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 當(dāng) EA 0 時(shí) 不論片內(nèi)有無程序存儲(chǔ)器 片外存儲(chǔ)器 的地址可從 0000H 開始設(shè)置 最大可到 FFFFH 64K 字節(jié) 由外擴(kuò)芯片容量決定 但當(dāng) EA 1 時(shí) 前 4K 字節(jié)地址 0000H 0FFFH 為片內(nèi)程序存儲(chǔ)器所有 片外擴(kuò)展的 程序存儲(chǔ)器的地址只能從 1000H 開始設(shè)置 最大可到 FFFFH 60K 字節(jié) 由外擴(kuò)芯 片容量決定 1 程序存儲(chǔ)器有單獨(dú)的地址編號(hào) 0000H FFFFH 使用單獨(dú)的控制信號(hào) PSEN 控制 和指令 MOVC 查表指令 2 程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共用地址總線與數(shù)據(jù)總線 3 采用線選法而不用地址片選譯碼 3 I O 口的擴(kuò)展 接口 是微處理器 CPU 與外界的連接部件 電路 是 CPU 與外界進(jìn)行信息 交換的中轉(zhuǎn)站 接口技術(shù) 是研究 CPU 如何與外部世界進(jìn)行最佳耦合與匹配 以 實(shí)現(xiàn)雙方高效 可靠地交換信息的一門技術(shù) 它是軟硬件結(jié)合的體現(xiàn) 是微型計(jì)算 機(jī)應(yīng)用的關(guān)鍵 按 CPU 與外界交換信息的要求 一般來講 接口部件應(yīng)具有如下功能特點(diǎn) 23 1 數(shù)據(jù)緩沖功能 接口中一般都設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器或鎖存器 以解決高速 CPU 和低速外設(shè)之間的矛 盾 避免丟失數(shù)據(jù) 另外 這些鎖存器常常有驅(qū)動(dòng)作用 2 設(shè)備選擇功能 微機(jī)系統(tǒng)中通常都有多臺(tái)外設(shè) 而 CPU 在同一時(shí)間里只能與一臺(tái)外設(shè)交換信息 這就要借助接口的地址譯碼器對(duì)外設(shè)進(jìn)行尋址 高位地址用于芯片選擇 低位地址 用于選擇接口芯片內(nèi)部寄存器或鎖存器 以選定需要與 CPU 交換信息的外設(shè) 3 信號(hào)轉(zhuǎn)換功能 由于外設(shè)所能提供和所需要的各種信號(hào)常常與微機(jī)總線信號(hào)不兼容 因此信號(hào) 變換就不可避免 它是接口設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要方面 通常遇到的信號(hào)變換包括 信 號(hào)電平轉(zhuǎn)換 模 數(shù)和數(shù) 模轉(zhuǎn)換 串 并和并 串轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)寬度變換及信號(hào)的邏輯關(guān) 系和時(shí)序上的配合所要求的變換等 4 接受 解釋并執(zhí)行 CPU 命令的功能 CPU 發(fā)往外設(shè)的各種命令都是以代碼的形式先發(fā)到接口電路 再有接口電路解 釋后 形成一系列控制信號(hào)送往外設(shè)的 為了實(shí)現(xiàn) CPU 與外設(shè)之間的聯(lián)絡(luò) 接口電 路還必須提供寄存器的 空 或 滿 外設(shè)的 忙 或 閑 等狀態(tài)信號(hào) 5 中斷管理功能 當(dāng)外設(shè)需要及時(shí)得到 CPU 的服務(wù) 例如 在出現(xiàn)故障而要求 CU 進(jìn)行刻不容緩 的處理時(shí) 就應(yīng)在接口中設(shè)置中斷控制邏輯 由它完成向 CPU 提出中斷請(qǐng)求 進(jìn)行 中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì) 接收中斷響應(yīng)信號(hào)以及向 CPU 提供中斷向量等有關(guān)中斷事物工作 這樣 除了能使 CPU 實(shí)時(shí)處理緊急情況外 還能使快速 CPU 與慢速外設(shè)并行工作 從而大大提高 CU 的效率 6 可編程功能 為使接口具有較強(qiáng)的通用性 靈活性和可擴(kuò)充性 現(xiàn)在的接口芯片多數(shù)都是可 編程的 這樣在不改變硬件的條件下 只改變驅(qū)動(dòng)程序就可改變接口的工作方式和 功能 以適應(yīng)不同的用途 需要說明的是 上述功能并非每個(gè)接口芯片都同時(shí)具備 對(duì)不同配置和不同用途的 微機(jī)系統(tǒng) 其接口芯片的功能及實(shí)現(xiàn)方式有所不同 接口電路的復(fù)雜程度相差甚遠(yuǎn) MCS 51 共有四個(gè)八位并行口 即 P0 P3 對(duì)于 8031 來說 由于無片內(nèi) ROM 必須在外部擴(kuò)展 ROM 這時(shí) 需要使用 P0 P2 口作為地址總線輸出口及數(shù)據(jù)總線口 使用 因此 對(duì)于 8031 只有 P1 口及 P3 口的一部分可提供給用戶作為 I O 口使用 這對(duì)于系統(tǒng)是不夠的 需要進(jìn)行 I O 口擴(kuò)展 可編程 I O 口的擴(kuò)展 可編程 I O 接口芯片電路復(fù)雜 功能較多 可滿足各種應(yīng)用要求 24 INTEL8155 8255CPU 是為 8031CPU 設(shè)計(jì)的通用 I O 接口 4 8255A 的外部引線與內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖 PA4567WRESTD0123VCPB7654PA3210RDCSGN76P5412C3B08的 引 腳 配 置 圖 8255A 是一個(gè)單 5V 電源供電 40 個(gè)引腳的雙列直插式組件其外部引線如圖所 示 作為接口電路的 8055A 具有面向主機(jī)系統(tǒng)總線和面向外設(shè)兩個(gè)方面的連接能力 它的引腳正是為了滿足這種連接要求而設(shè)置的 數(shù) 據(jù) 總線 緩 沖器讀 寫控 制 邏輯 B組 控制 組 端口 8 組 端口 C下 半部 4 A組 端口 上 半部 組 端口 8 組 控制DRDWA01ESTCCPU接 口 內(nèi) 部 邏 輯 外 設(shè) 接 口 I OP7 03B25的 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 框 圖 1 面向系統(tǒng)總線的信號(hào)線有 D0 D7 雙向數(shù)據(jù)總線 CPU 通過它向 8255A 發(fā)送命令 數(shù)據(jù) 8255A 通過它向 CPU 回送狀態(tài) 數(shù)據(jù) CS 選片信號(hào)線 該信號(hào)低電平有效 有系統(tǒng)地址總線經(jīng) I O 地址譯碼器產(chǎn)生 CPU 25 通過發(fā)高位地址信號(hào)使它變成低電平時(shí) 才能對(duì) 8255A 進(jìn)行讀寫操作 當(dāng) CS 為高電 平時(shí) 切斷 CPU 與芯片的聯(lián)系 A1 A 0 芯片內(nèi)部端口地址信號(hào)線 與系統(tǒng)地址總線低位相連 該信號(hào)用來尋址 8255A 內(nèi)部寄存器 兩位地址 可形成片內(nèi)四個(gè)端口地址 RD 讀信號(hào)線 該信號(hào)低電平有效 CPU 通過執(zhí)行 IN 指令 發(fā)讀信號(hào)將數(shù)據(jù)或狀態(tài) 信號(hào)從 8255A 讀至 CPU WR 寫信號(hào)線 該信號(hào)低電平有效 CPU 通過執(zhí)行 OUT 指令 發(fā)寫信號(hào) 將命令代 碼或數(shù)據(jù)寫入 8255A RESET 復(fù)位信號(hào)線 該信號(hào)高電平有效 它清除控制寄存器并將 8255A 的 A B C 三個(gè)端口均置為輸入方式 輸出寄存器和狀態(tài)寄存器被復(fù)位 并且屏蔽中斷請(qǐng)求 24 條面向外設(shè)的信號(hào)線呈現(xiàn)高阻懸浮狀態(tài) 這種勢(shì)態(tài) 一直維持 直到用方式命令 才能改變 使其進(jìn)入用戶所需的工作方式 面向 I O 設(shè)備的信號(hào)線有 PA0 PA7 端口 A 的 I O 線 與外部連接 PB0 PB7 端口 B 的 I O 線 PC0 PC7 端口 C 的 I O 線1 RDWS操 作 0讀 端 口 A讀 端 口 B讀 端 口 C寫 端 口寫 端 口寫 端 口寫 控 制 口825的 數(shù) 據(jù) 總 線 處 于 三態(tài)非 法 狀 態(tài)DB 7處 于 三 態(tài)A的 端 口 操 作 選 擇 2 A 組和 B 組控制電路 根據(jù) CPU 命令 控制 8255 工作方式的控制電路 A 組控制 PA 口和 PC4 PC7 B 組控制 PB 口和 PC0 PC3 3 雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器 這是 8255 和 CPU 數(shù)據(jù)總線的接口 CPU 和 8255 之間的命令 數(shù)據(jù)和狀態(tài)的傳 送部分是通過雙向三態(tài)總線緩沖器傳送的 D0 D7 接 CPU 的數(shù)據(jù)總線 26 4 讀 寫和控制邏輯 A0 A1 CS 為 8255 的口選擇信號(hào)和片選信號(hào) RD WR 為對(duì) 8255 的讀 寫控制 信號(hào) 這些信號(hào)線分別和 CPU 的地址線和讀 寫信號(hào)線相連接 實(shí)現(xiàn) CPU 對(duì) 8255 的 口選擇和數(shù)據(jù)傳送 這些控制信號(hào)的組合可以實(shí)現(xiàn) CPU 對(duì) 8255 的 PA 口 PB 口 PC 口和控制口的尋址 8255 的端口尋址如圖所示 5 8279 芯片的接口引線 圖為該芯片的引腳圖 40 個(gè)引腳除 5V 電源接線和地線外 依功能分為三組 與 CPU 的接口連線 與鍵盤的接口線以及與顯示器的接口線 1 與 CPU 的接口線 1 D0 D7 雙向數(shù)據(jù)總線 CPU 通過這組接線向芯片寫入工作方式控制命令 字和顯示輸出得數(shù)據(jù) 讀回芯片的工作狀態(tài)和鍵盤編碼 2 CS 片選輸入線 低電平允許對(duì)芯片的讀 寫操作 3 A0 地址碼最低位輸入線 低電平選中片內(nèi)數(shù)據(jù)寄存器 高電平選中片 內(nèi)命令和狀態(tài)寄存器 4 RD WD 讀寫控制 分別控制數(shù)據(jù)命令和狀態(tài)的讀 寫 5 RESET 復(fù)位輸入線及 CLK 時(shí)鐘線 系統(tǒng)送入時(shí)鐘作芯片內(nèi)部定時(shí) 2 與鍵盤的接口線 1 SL0 SL3 掃描信號(hào)線 用作鍵盤的行掃描信號(hào) 以及數(shù)碼顯示器的位選 信號(hào) 可編程使芯片工作在編碼方式或譯碼方式 前者按 SL0 SL34 位編 碼器輸出 16 位編碼正脈沖 后者按 SL0 SL3順序輸出負(fù)脈沖 按編程的 時(shí)鐘頻率周而復(fù)始地輸出 2 RL0 RL3 回饋信號(hào)輸入線 與鍵盤的列線相連 當(dāng)芯片輸出行掃描信號(hào) 時(shí) 芯片自動(dòng)接受這列線回饋信號(hào) 當(dāng)有按鍵按下時(shí) 經(jīng)約 10ms 消顫處 理 被按下的鍵所在的列輸出低電平信號(hào) 其他列輸出高電平 3 SHIFT CNTL STB 位移 控制 選通輸入方式信號(hào)線 加上此兩線的 4 種編碼 鍵定譯碼可達(dá) 256 個(gè) 在選通輸入方式時(shí) CNTL STB 線用作數(shù) 據(jù)送入 FIFO 的選通線 3 與數(shù)碼顯示器的接口線 SL0 SL3掃描信號(hào)線也是數(shù)碼顯示器的位選信號(hào)線 初此以外還有 1 OA0 OA3 OB 0 OB3 數(shù)據(jù)輸出線 數(shù)據(jù)顯示器的段碼從這兩組線輸出 他們與位選線 SL0 SL3同步 實(shí)現(xiàn)分時(shí)數(shù)據(jù)顯示 芯片內(nèi)部有一個(gè) 16 字 節(jié)的顯示存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)欲顯示的段碼 最大可支持 16 位數(shù)碼顯示 2 BD 消隱信號(hào)線 此輸出信號(hào)用來在顯示數(shù)據(jù)切換時(shí)進(jìn)行消隱 以免顯 27 示跳動(dòng) 此信號(hào)也可有消隱命令產(chǎn)生 PC0 PC7 端口 C 的輸入輸出線 這 24 根信號(hào)線均可用來連接 I O 設(shè)備 通過它們可以傳送數(shù)字量信息或開關(guān)量信息 VcRL10NT SBHIF32OUA01TBDCSRL23KIQ4567ESTDWB0123Vs897的 引 腳 圖BDSL0 3 48HIFT回 復(fù)掃 描 計(jì) 數(shù) 器定 時(shí)與 控 制顯 示 寄 存 器顯 示 地址寄 存 器 18 6顯示 RAM控 制 與 定時(shí) 寄 存 器 8O 傳 感器 RAM鍵 盤 消 顫與 控 制FIO 傳 感器 RAM的 狀態(tài) 寄 存 器控制數(shù) 據(jù) 緩沖 器時(shí) 鐘 復(fù) 位 0 7W0Q279的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖7CN B 下圖是用 8279 作 8031 的鍵盤 顯示器接口的邏輯圖 28 DB76543210P ACLKRDWIQSETHFCNL BK12NTP2 5 U8AB C2Y765432Y10OUTA 74LS2R189用 8作 的 鍵 盤 顯 示 器 接 口 的 邏 輯 圖 在圖中的數(shù)碼管 U11 U18 是共陽型的 LED 數(shù)碼管 8279 的 DB0 DB7 與 8031 的 P0 口連接 A0 是由 U3 74LS373 鎖存器提供 CLK 與 ALE 連接 如果 8031 的時(shí) 鐘是 6MHz 的話 那么 CLK 的頻率將是 1MHz IRQ 通過一個(gè)反向器與 INT1 連接以申 請(qǐng)中斷 RD WR 相連接 這里 片選 CS 采用線選方式 通過一個(gè)反相器與 P2 5 連 接 因此該 8279 的數(shù)據(jù)口地址是 2000H 控制口地址是 2001H 但在外設(shè)接口較多 的應(yīng)用系統(tǒng)里 接口地址應(yīng)當(dāng)由譯碼器提供 8279 的 A 組輸出 OUTA0 3 和 B 組輸出 OUTB0 3 合并使用 通過 U4 74LS244 八個(gè)同相三態(tài)驅(qū)動(dòng)器 作為 LED 數(shù)碼管的段驅(qū)動(dòng) 掃描線 SL2 SL0 按編碼掃描鍵盤 方式工作 U5 74LS138 三一八譯碼器 作為它的外接譯碼器 可以擴(kuò)展出 8 條鍵 盤矩陣的行線 在本圖中 工接有 64 個(gè)鍵 同時(shí) 該 8 條線還通過 U7 U10 4 個(gè) 75452 雙與非驅(qū)動(dòng)器 作為數(shù)碼管 U11 U18 的位掃描驅(qū)動(dòng) RL0 RL7 回復(fù)線作為鍵 盤矩陣的列線 另外 還在 SHIFT 和 CNTL STB 腳上設(shè)計(jì)了兩個(gè)開關(guān) 在它們的配合 下這 64 個(gè)鍵可以得到 64 4 256 個(gè)功能 8279 自動(dòng)完成鍵盤掃描和數(shù)碼管掃描顯示的工作 分擔(dān)了 CPU 的巨大工作量 它掃描鍵盤的原理是這樣的 由于 RL0 RL7 回復(fù)線內(nèi)部具有上拉電阻 因此 它作 為鍵盤矩陣的列線時(shí) 如果沒有鍵按下則 RL0 RL7 芯片所接受到的信息都是 1 在本圖中 鍵矩陣的行線由 SL2 SL0 的外譯碼器驅(qū)動(dòng) 即在 74LS138 的輸出線 Y0 Y7 中每個(gè)掃描節(jié)拍只有一根線輸出 0 假設(shè)某掃描節(jié)拍 LS2 SL0 是 000 的 話 那么 Y0 0 這時(shí)只有 0 7 號(hào)鍵中的某個(gè)鍵被按下時(shí)才能使 RL0 RL7 的相應(yīng)回 復(fù)線狀態(tài)為 0 即 SL2 SL0 的狀態(tài)變化是該鍵的行碼 而 RL0 RL7 的狀態(tài)是該 鍵的列碼 隨著 LS2 SL0 的狀態(tài)變化 74LS138 的輸出線 Y0 Y7 也依次逐個(gè)的變 29 低 在 RL0 RL7 回復(fù)線的配合下 就逐行地把所有的鍵的狀態(tài)都掃描了 為了克服 機(jī)械接觸式鍵盤的接觸顫動(dòng) 芯片考慮了 10 3ms 的消顫時(shí)間 利用鍵矩陣的行線 又構(gòu)成了數(shù)碼管的掃描顯示 行輸出線 Y0 Y7 通過與非驅(qū)動(dòng) 器 75452 依次逐個(gè)地選通每位數(shù)碼管 在 OUTA0 3 和 OUTB0 3 輸出的字行碼的同 步配合下 就把要顯示的數(shù)字和符號(hào)顯示出來了 在掃描鍵盤方式中 輸入到 FIFO RAM 的字符格式如下 CNTL SHIF掃 描 鍵 盤 行 線 碼 列 線 RL0 7回 復(fù) 碼D765432D1 三 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 一 概論 脈沖輸入時(shí) 將脈沖分配給各組繞組 因其功率很小 電壓幅度不足 5V 電流 為 mA 級(jí) 必須經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)電流放大到若干安培 才能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī) 實(shí)際上 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)功率放大器 驅(qū)動(dòng)器要求失真小 有較好的前沿和足夠的幅度 本系統(tǒng)采用 55BF003 型和 70BF003 型步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置 它是受脈沖信號(hào)進(jìn)行 控制 微安級(jí)信號(hào)進(jìn)行控制 若想使 27V 5A 的步進(jìn)電機(jī)達(dá)到需要的額外狀態(tài) 只 靠微機(jī) 8255 控制作用不可能提供步進(jìn)電機(jī)需要的輸出功率 因此必須有額外的功率 驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電機(jī)與控制系統(tǒng) 功率驅(qū)動(dòng)電路組成一體構(gòu)成了步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng) 如圖 MCS 51 8255A分配系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī) 30 步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)主框圖 二 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)及說明 步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)和分配系統(tǒng)中采用匯編語言來實(shí)現(xiàn)的 所以采用三級(jí)管進(jìn)行電流放大 下面是功率驅(qū)動(dòng)電動(dòng)硬件進(jìn) 行說明 高低壓驅(qū)動(dòng)電路如下圖所示 驅(qū)動(dòng)電路圖 1 驅(qū)動(dòng)電路原理 La 繞組的高低壓驅(qū)動(dòng)電路 脈沖變壓器 Tp 組成高壓控制電路 無脈沖輸出時(shí) T1 T 2 T 3 T 4 均截止 電機(jī)繞組 La 中無電流通過 電機(jī)不轉(zhuǎn) 有脈沖輸入時(shí) T1 T2 T4 飽和導(dǎo)通 在 T2由截止到飽和期間 其集電極電流也就是脈沖變壓器的 初級(jí)電流急速增加 在變壓器次級(jí)感生一個(gè)電壓 使 T3導(dǎo)通 80V 高壓經(jīng)高壓管 T3 加到繞組 La 上使電流迅速上升 約經(jīng)數(shù)百微秒 當(dāng) T2進(jìn)入穩(wěn)壓狀態(tài)后 Tp 初級(jí)電 流暫時(shí)恒定 次級(jí)的感應(yīng)電壓降到 0 T 3截止 這時(shí) 12V 低壓電流經(jīng) D2加到繞組 La 上 維持 La 中的電流為恒定值 輸入脈沖結(jié)束后 T 1 T 2 T 3 T 4 又均截止 儲(chǔ) 存在 La 中的能量通過 18 的電阻和二極管泄放 18 的電阻的作用是減小放電回 路的時(shí)間常數(shù) 改善電流波形后沿 由于采用高低壓驅(qū)動(dòng) 電流增長快 電機(jī)的力 矩和運(yùn)行頻率都得到改善 高低壓驅(qū)動(dòng)電路 采用四個(gè)三極管 線路比較簡單 工作穩(wěn)定實(shí)用性強(qiáng) 它具 有以下特點(diǎn) a 本回路采用兩種電源供電 80V12V 31 b 驅(qū)動(dòng)電路采用了三級(jí)放大 使電路合理 穩(wěn)定性好 c 由于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì) 使電流波形頂部下凹 使平均電流下降 轉(zhuǎn)矩下降 2 驅(qū)動(dòng)電路源部分 由于驅(qū)動(dòng)電路需要直恒流 27V 穩(wěn)定電壓 才能保證機(jī)構(gòu)的工作穩(wěn)定性 根據(jù)驅(qū) 動(dòng)電路中步進(jìn)電機(jī)滿足電流在 3A 以上 故自行設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路穩(wěn)壓電源 具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示 27V 6V 20 300 A B 4700m 3K 5V 0 33m 0 1M 7805 32 驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)壓圖 工作原理 由變壓器輸出 30V 電壓 由于為恒流電壓 所以最大值在 30 32V 之 間 大于 30V 電壓 經(jīng)過 7824 將電壓將為 24V 又因?yàn)?7824 工作電流很小 所以 TIP147 進(jìn)行擴(kuò)大后經(jīng)過電阻提壓為 27V 再同樣經(jīng)過 7815 后電壓為 15V 經(jīng)電阻分 壓降為 6V 由穩(wěn)壓二極管穩(wěn)定后 在經(jīng)過 7805 把電壓穩(wěn)定在 5V 電容器的選取 電容 C 采用極性電容器 主要是因?yàn)槲覀円呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?第一步已將 雙向變換電壓變?yōu)閱蜗虿▌?dòng)電壓 所以電容器另一端始終處于低電位 但也不排除 電流橋會(huì)有漏電流的可能 通過電容這一步 便可使這一小部分漏過來的的反向電 壓被截止并消除掉 因?yàn)殡娙荼旧韺?duì)電壓有滯后作用 其作用可用下圖示明 u0t3u30t濾 波 前 電 壓 波 形 濾 波 后 電 壓 波 形 濾波后電壓波形電容值越大 濾波的效果會(huì)越好 但電容值過大也會(huì)使電容兩端電 壓值偏低 所以我們選用了電容值為 4 9mF 的極性電容 四 控制面板 本次設(shè)計(jì)所采用的是由南京利德運(yùn)動(dòng)控制工程有限公司提供的 LD 系列機(jī)床數(shù)控 系統(tǒng)型號(hào)為 LD 15M 型 一 外部接線圖如下 33 M接 口 其 他 接 口12芯 12芯7芯 芯 7芯 芯X電 機(jī) Z電 機(jī) Y電 機(jī) 電 機(jī) 二 控制面板圖如下 34 XYZ 顯 示 板急 停 按 鈕切 板空 運(yùn) 行 MDI手 動(dòng)自 動(dòng) 回 零電 源 旋 鈕ZY單段連續(xù)啟 動(dòng) 暫 停XZY 第五章 便攜式涂漿機(jī)執(zhí)行程序設(shè)計(jì) 35 一 涂漿軌跡的確定 密封圈涂漿軌跡如圖所示 14072593x 86 涂 膠 軌 跡 二 涂漿的程序框圖如下 框圖的說明 涂漿過程中 需要保證漿棒內(nèi)有足夠的漿為下一工件能夠涂完為止 所以設(shè)計(jì)了漿棒內(nèi)漿量不足的報(bào)警子程序 每一工件涂完漿后提醒工人換件 這樣 就可以節(jié)省不必要的時(shí)間 提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率 調(diào) Z軸 上 升 子 程 序換 膠 子 程 序 N調(diào) 逆 圓 插 補(bǔ) 子 程 序開 始 涂 膠預(yù) 定 位 置 n 0 結(jié) 束報(bào) 警剩 余 膠 量 1 YY調(diào) 正 圓 插 補(bǔ) 子 程 序 出 膠正 圓 Z軸 下 降 子 程 序 開 始 N換 件 報(bào) 警 詳細(xì)圖見圖紙 第六章 結(jié)論 36 1 此次設(shè)計(jì)的涂漿機(jī)體積小 結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 有利于它的通用性 2 此次設(shè)計(jì)的便攜式涂漿機(jī)完全脫離了手工涂漿 實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)涂漿 使工人 從繁瑣的勞動(dòng)中解脫出來 減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 這將大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率 3 在涂漿的過程中 保證了涂漿的厚度和漿的均勻性 這樣 不僅提高了機(jī)器 零件的密封性 而且機(jī)器的性能將更加良好 涂漿機(jī)的研制 將為企業(yè)帶來巨大的 經(jīng)濟(jì)效益 第七章 設(shè)計(jì)體會(huì) 37 經(jīng)過三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì) 不僅將我大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)緊密的聯(lián)系起來 而且提高了我綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力和設(shè)計(jì)能力 并從中了解了從理論設(shè)計(jì) 到實(shí)際設(shè)計(jì)的基本過程 學(xué)到了很多書本之外的實(shí)際運(yùn)用的知識(shí) 使自己的整 體設(shè)計(jì)水平有所提高 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中 明白了機(jī)電一體化不是機(jī)械技術(shù)和 電子技術(shù)的簡單疊加 而是二者的有機(jī)結(jié)合 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年學(xué)習(xí)內(nèi)容的最后的一個(gè)部分 也是最重要的部分 是提高 自己整體設(shè)計(jì)水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 與以往的課程設(shè)計(jì)不同 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)工作量 大 難度也相對(duì)較高 在設(shè)計(jì)中遇到了很多困難 這就需要我去查閱更多的資 料 在指導(dǎo)教師的幫助下 我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì) 同時(shí)也學(xué)到了更多的實(shí) 用知識(shí) 使自己在將來的工作中能夠?qū)W有所用 在設(shè)計(jì)過程中 知道了基礎(chǔ)課 程的重要性 知識(shí)的運(yùn)用性在今后的工作中還需要繼續(xù)學(xué)習(xí) 通過這次涂漿機(jī) 的設(shè)計(jì) 我知道了機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需要抓住關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) 要綜合考 慮設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)而不要孤立的考慮問題 設(shè)計(jì)過程中還要貫穿技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析和 現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段的應(yīng)用 尤其是 CAD 的良好應(yīng)用 在設(shè)計(jì)中也看到了我國機(jī)電業(yè) 的不足 機(jī)電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理 加工工藝不夠完善 影響了國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā) 展 許多機(jī)電產(chǎn)品需要進(jìn)口 這樣加大了國有企業(yè)的負(fù)擔(dān) 阻礙了國有企業(yè)的 發(fā)展 使其很難具有國際競爭力 愿我能在今后的工作中為我國的機(jī)電事業(yè)盡 一份力 鑒于本人設(shè)計(jì)水平有限 經(jīng)驗(yàn)不足 設(shè)計(jì)中難免有疏漏之處 涂漿機(jī)還有待于 在今后的應(yīng)用過程中加以改進(jìn) 懇切希望老師們提出寶貴意見 加以改正 38 致 謝 為期三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了 我也順利的完成了我的課題設(shè)計(jì) 在此之際我要衷心的感謝在設(shè)計(jì)過程中一直幫助我支持我的老師 我要感謝指導(dǎo)老師 XX 老師在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中對(duì)我的影響很大 設(shè)計(jì)過程 中的很多個(gè)難點(diǎn)都是在 XX 老師的悉心指導(dǎo)下才克服的 還有 XX 老師大親切 和善也是我在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中感受最深的 也因?yàn)檫@樣 和老師之間存在著師 生心理障礙一下全無 我也就大方的有問題就問 有想法就提 這也使得我能 更多的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題 并解決問題 XX 老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 淵博的 專業(yè)知識(shí) 誨人不倦教學(xué)精神 在學(xué)術(shù)上和為人上都是我們的楷模和榜樣 同 時(shí)我還要感謝跟我一起參與設(shè)計(jì)的同學(xué) 雖然我們課題不同 但是都能在討論 中發(fā)現(xiàn)各自的問題 并互相提出解決的方法 設(shè)計(jì)能夠順利完成 也因?yàn)樗麄?的幫助 結(jié)束代表著新的開始 新的征程 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)將會(huì)成為我今后工作 學(xué)習(xí)生活中的一份堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和保證 從中吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)也將成為我們?cè)诮?后生活道路上的一筆財(cái)富 挫折永遠(yuǎn)是前進(jìn)道路上所必須面對(duì)的 相信我們的 未來會(huì)走的更好 也可以讓我們大學(xué)的老師放心 真心的感謝在大學(xué)幫助過我 的老師和同學(xué)們 再次感謝你們 39 參考文獻(xiàn) 1 吳振彪主編 機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo) 北京 中國人民大學(xué)出版社 2001 年 6 月 2 三浦宏文編著 機(jī)電一體化實(shí)用手冊(cè) 上海 科學(xué)出版社 2001 年 8 月 3 鄭堤 唐可洪編著 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 年 1 月 4 北京航空學(xué)院機(jī)械教研室 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng) 國防工業(yè)出版社 1996 年 6 月 5 叢鳳延編著 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1996 年 4 月 6 吳延海編著 微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 重慶 重慶大學(xué)出版社 1997 年 7 月 7 劉剛 邵敏編著 單片計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) 長春 吉林科學(xué)技術(shù)出版社 1995 年 10 月 8 邱宣懷 蔡春源編著 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 冶金工業(yè)出版社 1990 年 6 月 9 大連理工大學(xué)工程圖教研室主編 機(jī)械制圖 北京 高等教育出版社 1999 年 1 月 10 璞良貴 紀(jì)名剛 編著 機(jī)械設(shè)計(jì) 北京 高等教育出版社 2001 年 6 月 11 甘永立編著 幾何量公差與檢測(cè) 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2001 年 4 月 12 王永章編著 機(jī)床的數(shù)字控制技術(shù) 哈爾濱 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