数控回转工作台的设计

1、欧阳德创编2021.03.07引言时间：2021.03.07创作：欧阳德对数控回转工作台的设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。而工科类学生更应侧重于从生产的第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化、综合化。培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的能力，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。培

2、养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07握科学研究的基本方法和思路。使学生学会初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。本次毕业设计主要是解决数控回转工作台的工作原理和机械机构的设计与计算部分，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展趋势是：1在规格上将向两头延伸，即开发小型和大

3、型转台；2在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；3在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。数控转台的市场分析：随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。估计近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年600台左右。预计未来5年，虽然某些行业由于产能过剩、受欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。作为装备制造业的母机，普通加工机床将获得年均1520左右的稳定

4、增长。闰土机械外文翻译成品TB店第一章数控回转工作台的原理与应用数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工作台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲线等。回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。1.1数控回转工作台数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给轴联动。它的进给、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。工作台的运动是由伺服电动机，经齿欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07轮减速后由蜗杆传给蜗轮。为了消除蜗杆副的传动间隙，采用

5、了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置调整间隙。这种蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，因此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的啮合。当工作台静止时必须处于锁紧状态。为此，在蜗轮底部的辐射方向有8对夹紧瓦，并在底座上均布同样数量的小液压缸。当小液压缸的上腔接通压力油时，活塞便压向钢球，撑开夹紧瓦，并夹紧蜗轮。在工作台需要回转时，先使小液压缸的上腔接通回油路，在弹簧的作用下，钢球抬起，夹紧瓦将蜗轮松开。回转工作台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚柱轴承及双列向心圆柱滚子轴承保持准确的回转中心。数控回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动精度，因而必须采

6、用高精度蜗杆副。在半闭环控制系统中，可以在实际测量工作台静态定位误差之后，确定需要补偿角度的位置和补偿的值，记忆在补偿回路中，由数控装置进行误差补偿。在全闭环控制系统中，由高精度的圆光栅发出工作台精确到位信欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07号，反馈给数控装置进行控制。回转工作台设有零点，当它作回零运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作台降速，然后由圆光栅或编码器发出零位信号，使工作台准确地停在零位。数控回转工作台可以作任意角度的回转和分度，也可以作连续回转进给运动。1.2设计准则我们的设计过程中，本着以下几条设计准则1）创造性的利用所需要的物理性能2）分析原理和性能3）

7、判别功能载荷及其意义4）预测意外载荷5）创造有利的载荷条件6）提高合理的应力分布和刚度7）重量要适宜8）应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸9）根据性能组合选择材料10）零件与整体零件之间精度的进行选择11）功能设计应适应制造工艺和降低成欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07本的要求1.3主要技术参数（1）最大回转半径：500mm（2）回转角度：0360（3）回转精度：001（6）最大承载重量1001.4本章小结主要简单介绍毕业设计题目（数控回转工作台）和其发展概况，设计背景、工作原理、设计参数也作了进一步的说明。第二章：数控回转工作台的结构设计2.1传动方案的确定2.1.1

8、步进电机的原理步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07率。步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满

9、足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩大的电机，负载力矩大。选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编20

10、21.03.072.1.2.传动方案传动时应满足的要求数控回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成，传动装置在原动机和工作台之间传递运动和动力，并可实现分度运动。在本课题中，原动机采用应采用步进电机，工作台为T形槽工作台，传动装置由齿轮传动和蜗杆传动组成。合理的传动方案主要满足以下要求：（1）机械的功能要求：应满足工作台的功率、转速和运动形式的要求。（2）工作条件的要求：例如工作环境、场地、工作制度等。（3）工作性能要求：保证工作可靠、传动效率高等。（4）结构工艺性要求；如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合理等。2.1.3.传动方案及其分析数控回转工作台传动方案为：步进电机齿

11、轮传动蜗杆传动工作台该传动方案分析如下：齿轮传动承受载能力较高，传递运动准确、欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07平稳，传递功率和圆周速度范围很大，传动效率高，结构紧凑。蜗杆传动有以下特点：1传动比大，在分度机构中可达1000以上。与其他传动形式相比，传动比相同时，机构尺寸小，因而结构紧凑。2传动平稳蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮的啮合是连续的，因此，传动平稳，噪声低。3可以自锁当蜗杆的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，若蜗杆为主动件，机构将自锁。这种蜗杆传动常用于起重装置中。4效率低、制造成本较高蜗杆传动方面：齿面上具有较大的滑动速度，摩擦磨损大，故效率约为0.7-0.8

12、，具有自锁的蜗杆传动效率仅为0.4左右。为了提高减摩擦性和耐磨性，蜗轮通常采用价格较贵的有色金属制造。由以上分析可得：将齿轮传动放在传动系统的高速级，蜗杆传动放在传动系统的低速级，传动方案较合理。同时，对于数控回转工作台，结构简单，它有两种型式：开环回转工作台、闭环回转工作欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07台。两种型式各有特点：开环回转工作台开环回转工作台和开环直线进给机构一样，都可以用功率步进电机来驱动。闭环回转工作台闭环回转工作台和开环回转工作台大致相同，其区别在于：闭环回转工作台有转动角度的测量元件（圆光栅）。所测量的结果经反馈与指令值进行比较，按闭环原理进行工

13、作，使转台分度定位精度更高。2.2步进电机的选择及运动参数的计算许多机械加工需要微量进给。要实现微量进给，步进电机、直流伺服交流伺服电机都可作为驱动元件。步进电机的特点:一是过载性好。其转速不受负载大小的影响，不像普通电机，当负载加大时就会出现速度下降的情况，所以步进电机使用在对速度和位置都有严格要求的场合；二是控制方便。步进电机是以“步”为单位旋转的，数字特征比较明显，这样就给计算机控制带来了很大的方便，反过来，计算机的出现也为步进电机开辟了更为广阔的使用市场；三是整机结构简单。传统的机械速度和位置控制结构比较复欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07杂，调整困难，使用步

14、进电机后，使得整机的结构变得简单和紧凑。所以选择步进电机的计算如下：工作所需功率为：Pw=FwVw/1000wKWPw=Tnw/9950wKW式中T=150N.M,nw=36r/min,电机工作效率w=0.97，代入上式得Pw=15036/（99500.97）=0.56KW电机所需的输出功率为：P0=Pw/式中：为电机至工作台主动轴之间的总效率。由表2.4查得：齿轮传动的效率为w=0.97；一对滚动轴承的效率为：w=0.99；蜗杆传动的效率为w=0.8。因此，=1233=0.970.9930.8=0.75P0=Pw/=0.56/0.75=0.747KW一般电机的额定功率Pm=(1-1.3)P0

15、=(1-1.3)0.747=0.747-0.97KW则由表2.1取电机额定功率为：Pm=0.75KW。确定电机转速按表2.5推荐的各种机构传动范围为，取：欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07齿轮传动比：3-5，蜗杆传动比：15-32，则总的传动范围为：i=i1i2=315-532=45-160电机转速的范围为N=inw=(45-160)36=1620-5760r/min为降低电机的重量和价格，由表2.1中选取常用的同步转速为3000r/min的Y系列电机，型号为Y132S2-2，其满载转速nm=2920r/min,此外，电机的安装和外形尺寸可查表2.22.3齿轮传动的设

16、计2.3.1选择齿轮传动的类型根据GB/T100851988的推荐，采用直齿轮传动的形式。2.3.2选择材料考虑到齿轮传动效率不大，速度只是中等，故蜗杆用45号钢；为达到更高的效率和更好的耐磨性，要求齿轮面，硬度为45-55HRC。欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.072.3.3按齿面接触疲劳强度设计先按齿面接触疲劳强度进行设计，在校核齿根弯曲疲劳强度。传递转矩T1=9.55106P1/N1=（9.55X1060.75/3000）=2.39N.M载荷系数K：因载荷平稳，由表6-6取K=1.2齿宽系数d:由表6-7取d=1许用接触压力H：H=H2=220Mpa传动比i:i=

17、3将以上参数代入公式D13（671/h）2（6-21）KT1(i+1)/diD132.88mm2.3.4确定齿轮的主要参数与主要尺寸1）齿数取Z1=22，则Z2=iZ1=322=66,取Z2=66。2）模数m=d1/Z1=32.88/22=1.49mm,取标准值m=1.5。3）中心距标准中心距=m/2(Z1+Z2)=60.5mm4）其他主要尺寸欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07分度圆直径：d1=mZ1=1.5x22=33mm,d2=mZ2=1.5x66=99mm齿顶圆直径：da1=d1+2m=33+2x1.5=36mm,da2=d2+2m=99+2x1.5=102mm

18、齿宽：b=dd1=0.6x33=19.8mm,取b2=b1+(5-10)=25-30mm,取b1=30mm。2.3.5校核齿根弯曲疲劳强度F=22KT1YFS/bmd1F复合齿形系数Ys：由x=0（标准齿轮）及Z1Z2查图6-29得YFS1=4.12，YFS2=3.96则f1=2kT1YFS1/bmd1=2x1.2x2.39x103x4.12/(19.8x1.5x33)=74.6MpaF1f2=f1YFS2/YFS1=(74.6x3.96/4.12)Mpa=71.70MPaF2弯曲强度足够。2.3.6确定齿轮传动精度齿轮圆周速度v=d1n欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.

19、07/(60 x1000)=3.14x72.5x970/(600 x1000)=3.68m/s由表6-4确定第公差组为8级。第、公差组也定为8级，齿厚偏差选HK2.3.7齿轮结构设计小齿轮da1=33mm采用实心式齿轮大齿轮da2=99mm采用腹板式齿轮2.4蜗轮及蜗杆的选用与校核由于前述所选电机可知T=2.93N.M传动比设定为i=3，效率=0.8工作日安排每年300工作日计，寿命为10年。2.4.1选择蜗杆传动类型根据GB/T100851988的推荐，采用渐开线蜗杆。2.4.2选择材料考虑到蜗杆传动效率不大，速度只是中等，故蜗杆用45号钢；为达到更高的效率和更好的耐欧阳德创编2021.03

20、.07欧阳德创编2021.03.07磨性，要求蜗杆螺旋齿面淬火，硬度为45-55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜Zcusn10p1，金属铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。2.4.3按齿面接触疲劳强度设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，在校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距：a3kT(ZZ)22EH(3-2)（1）确定作用在蜗轮上的转距T2按Z1=2，估取效率=0.8，则T2=T*i=153.4N.M(3-3)（2）确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数K=1；由使用系数KA表从而选取KA=1.15；由于转速不高，冲击不大，

21、可取动载系数KV=1.1；则K=KA*K*KV=1*1.15*1.1=1.2651.27(3-4)欧阳德创编2021.03.07a31.273538.2(1602.7)224mm欧阳德创编2021.03.07（3）确定弹性影响系数ZE选用的铸锡磷青铜蜗轮和蜗杆相配。（4）确定接触系数Z先假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a的比值d1/a=0.30，从而可查出Z=3.12。（5）确定许用应力H根据蜗轮材料为铸锡磷青铜zcusn10p1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，从而可查得蜗轮的基本许用应力H=268MPA。因为电动刀架中蜗轮蜗杆的传动为间隙性的，故初步定位、其寿命系数为KHN=0.

22、92，则H=KHNH=0.92268=246.56247MPA(3-5)（6）计算中心距247(3-6)取中心距a=50mm，m=1.25mm，蜗杆分度圆直径d1=22.4mm，这时=0.448，从而可查得接触系数=2.72，因为Z，因此以上计算结果可用。欧阳德创编2021.03.07蜗轮分度圆直径：d=mz=1.256277.5mm(3-欧阳德创编2021.03.072.5蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸2.5.1蜗杆直径系数q=17.92；分度圆直径d=22.4mm，蜗杆头数Z=1；分度圆导程角11=31138蜗杆轴向齿距：P=3.94mm；A(3-7)蜗杆齿顶圆直径：dd2h*m32.2m

23、m(3-8)a11a蜗杆轴向齿厚：Sa1/2m=1.97mm(3-10)2.5.2蜗轮蜗轮齿数：Z=62，变位系数=02验算传动比：i=z2/z1=62/1=62(3-11)这是传动比误差为：（60-62）/60=2/60=0.033=3.3%(3-12)2213)蜗轮喉圆直径：d=d+2h=93.5(3-14)a22a2蜗轮喉母圆直径r=a-1/2dg21/293.5=3.25(3-17)a2=50-欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.072.5.3校核齿根弯曲疲劳强度F1.53kT2YddmFa212YF(3-18)当量齿数V2ZCOS3(3-19)Z262/cos33

24、.18o62根据=0，Z=62，可查得齿形系数2V2YFa2=2.31，螺旋角系数Y=1-/140=0.9773(3-20)H许用弯曲应力=KFFN=560.72=40.32MPa(3-21)FH=1.531.2717040451552.52.310.9773=4.29MPa(3-22)欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07所以弯曲强度是满足要求的。2.6轴的校核与计算2.6.1画出受力简图图3-1受力简图计算出：R=46.6NR=26.2N122.6.2画出扭矩图T=.i.T电机=0.36600.98=21.2N.M（3-33）图3-2扭矩图2.6.3弯矩图M=72.8

25、18010-3=13.1N.（3-34）图3-3弯矩图2.7弯矩组合图由此可知轴的最大危险截面所在。组合弯矩欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07MM2(aT)2（3-35）W（3-36）2.8根据最大危险截面处的扭矩确定最小轴径M2(aT)2ca1扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6抗弯截面系数W=0.1d3根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及小2.9齿轮上键的选取与校核（1）取键连接的类型好尺寸因其轴上键的作用是传递扭矩，应用平键连接就可以了。在此用平键。由资料可查出键的截面尺寸为：宽度b=5mm，高度h=5mm，由连轴器的宽度并参考键的长度系列，从而取

26、键长L=10mm。（2）键连接的强度键、轴和连轴器的材料都是钢，因而可查得许用挤压力=5060MPa，取其平均值p=135MPa。p欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07键的工作长度l=L-b=10-5=5mm，键与连轴器的键槽的接触高度k=0.5h=2.5mm，从而可得：p=2000T/(kld)=127p可见满足要求。此键的标记为：键B510GB/T10961979。2.10轴承的选用滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一。它是依靠主要元件的滚动接触来支撑转动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承摩擦力小，功率消耗少，启动容易等优点。并且常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，因

27、此使用滚动轴承时，只要根据具体工作条件正确选择轴承的类型和尺寸。验算轴承的承载能力。以及与轴承的安装、调整、润滑、密封等有关的“轴承装置设计”问题。2.10.1轴承的类型考虑到轴各个方面的误差会直接传递给加工工件时的加工误差，因此选用调心性能比较好的欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07圆锥滚子轴承。此类轴承可以同时承受径向载荷及轴向载荷，外圈可分离，安装时可调整轴承的游隙。其机构代码为3000，然后根据安装尺寸和使用寿命选出轴承的型号为：30208。2.10.2轴承的游隙及轴上零件的调配轴承的游隙和欲紧时靠端盖下的垫片来调整的，这样比较方便。2.10.3滚动轴承的配合滚

28、动轴承是标准件，为使轴承便于互换和大量生产，轴承内孔于轴的配合采用基孔制，即以轴承内孔的尺寸为基准；轴承外径与外壳的配合采用基轴制，即以轴承的外径尺寸为基准。2.10.4滚动轴承的润滑考虑到电动刀架工作时转速很高，并且是不间断工作，温度也很高。故采用油润滑，转速越高，应采用粘度越低的润滑油；载荷越大，应选用粘度越高的。欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.072.10.5滚动轴承的密封装置轴承的密封装置是为了阻止灰尘，水，酸气和其他杂物进入轴承，并阻止润滑剂流失而设置的。密封装置可分为接触式及非接触式两大类。此处，采用接触式密封，唇形密封圈。唇形密封圈靠弯折了的橡胶的弹性力和

29、附加的环行螺旋弹簧的紧扣作用而套紧在轴上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要紧密封的部位。即如果是为了油封，密封唇应朝内；如果主要是为了防止外物浸入，蜜蜂唇应朝外。2.11本章小结对数控回转工作台的主要零件及传动系统的零件进行设计选型零件校核，按照机械设计一书进行设计，完成机械部分。第三章控制系统设计3.1系统方案设计构成本系统包括机械部分和伺服电机控制两部分。根据所给的要求，拟用开环控制结构设计方案，其开环欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07系统结构原理如图。单片机光电环形功率驱动执行耦合分配器放大器机构机构具体原理：编写单片机指令，通过扫描键盘输入的数字记录需要

30、转动的角度，然后计算需要输出的脉冲，用软件的方法实现脉冲的输出，然后由光电耦合电路减小外部的干扰，接着用环行分配器使各相绕组按一定的顺序通电，由功率放大电路实现功率的放大，然后接步进电动机，通过连轴器把力矩传到蜗杆、蜗轮减速器。由于蜗轮与回转工作台以传动轴相连接，具有相同的角速度，使得蜗轮的转动带动回转工作台的转动。理论上，回转工作台的转动角位移精度由微机发出的电平信号来控制。3.11单片机本设计选用8031芯片，片内无ROM或者EPROM，使用时必须配置外部的程序存储器EPROM。本设计选用了2764扩展其空间，8031的引脚分3大功能：（1）I/O口线P,P,P,P共4个八位口。0123欧

31、阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07（2）控制口线PSEN(片外取指控制)、ALE（地址锁存控制）、EA（片外存储器选择）、RESET（复位控制）。（3）电源和时钟。8031最小应用系统。8031内部不带ROM，需要外接EPROM作为外部程序存储器。又因为8031在外接程序存储器或数据存储器时地址的低8位信息和数据信息分时送出，故还需要采用一片74LS373来锁存低8为地址信息。这样，一片2764EPROM和一片74LS373组成了一个最小的计算机应用系统。如图MCS-51的程序存储器空间与数据存储器空间是相互独立的。用户可最多扩展到64kb的程序存储器几64kb的数据存

32、储器，编址为0000HFFFFH。片内8kb单元地址要求地址线13根（AA）。012它由P和PP02.02.4组成。地址锁存器的锁存信号为ALE。程序存储器的取地址消耗为PSEN。由于程序存储器芯片只有一片，所以其片选端（31）直接接地。8031芯片本身的连接31必须接地来表明选择外部存储器外，还必须有复位和时钟电路。在此系统中欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07有P1、P3口作为用户I/O口使用；74LS373为地址锁存器，他是一片三态输出8D触发器，当OE=1时三态门导通，输出线上为8为锁存器的状态。当OE=1时输出为高住抗转台。G为锁存信号输入线，G=1时锁存器输

33、出等于D端输入，G输入短跳变将输入信息锁存到8为锁存器中。当8031在访问外部程序存储器时，P口输入高82为地址：P6口分时传送底8为地址和指令字节。在ALE为高电平时，P口输出的地址有效，并由ALE的0下降沿锁存到地址锁存器中，此时外部程序存储器宣统信号线PSEN出现低电平，选通相应的外部。EPROM存储器；相应的指令字节出现在EPROM的数据线（OO）上，输入到P口，CPU将指令字节读070入指令寄存器。3.12光电耦合为了防止强电干扰及其干扰信号通过I/O控制电路进入计算机，影响其工作，通常的办法是实现采用滤波吸收，控制干扰信号的产生，然后采用光电隔离的办法，使微机与强电部件不共地，中断

34、干扰信号的传导，光电隔离电路主要有光电耦合器的光电转换元欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07件组成。如图控制输出时，危机输出的控制信号经74LS04非门反相后，加到光电耦合器G的发光二极管正端。当控制信号为高电平时，经过反相加到发光二极管正端的电平为低电平，因此，发光二极管不导通，没有光发出。这时光敏三极管截止，输出信号几乎等于加在光敏三极管集电极上的电源电压。当控制信号为低电平时，发光二极管导通并发光，光敏三极管接收发光二极管发出的光而导通，于是输出端的电平几乎等于零。3.13环形分配器步进电动机的各相绕组必须按一定的顺序通电才能正常工作。这种使电动机按一定规律变化的

35、部分称为脉冲分配器。实现环形脉冲分配器功能有两种：一种是纯软件方法，即完全用软件来实现相序的分配，直接输出各相导通或截止的信号；其电路图如图D相驱动E相驱动欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07P1.0P1.18031A相驱动B相驱动P1.2P1.3P1.4C相驱动D相驱动E相驱动本设计以五相十拍电机为控制对象，它的通电方式为AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB，共有10个通电状态。如果P1口输出的控制信号中，0代表绕组通电，1代表使绕组断电，则可用10个控制字来对应这10个通电状态。这10个控制字如下表通电状态P1.4(E)P1.3(D)

36、P1.2(C)P1.1(B)PP1.0(A)控制字ABABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEAB11111000001110000011100000011100001111100011111100FCHF8HF9HF1HF3HE3HE7HE6HEEHECH在程序中，只要依次将这10个控制字送到P1欧阳德创编2021.03.07从计算机输出口或从环形分配器输出的欧阳德创编2021.03.07口，步进电动机就会转动一个齿距角。每送一个空子就完成一拍，步进电动机转过一个步距角。程序就是根据这个原理进行设计的。3.14功率放大器R1L80vR2信号脉冲电流一般只有几个毫安，不能直接驱动步进电动机，

37、必须采用功率放大器将脉冲电流进行放大，使其增大到几至十几安培，从而驱动电动机运转。由于电动机各相绕组都是绕在铁心上的铁圈。所以电感较大，绕组通电时，电流上升受到限制，因而影响电动机各相绕组电流的大小。绕组断电时，电感中磁场的储能元件将维持绕组中已经有的电流不能突变。在绕组断电时会产生反电动势。为使电流尽快衰减并释放反电动势必须增加适当的续流回路。本设计采用单电压功率放大电路，如图TTqf欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07步进电动机的距频特性步进电动机的输出转距随频率升高而下降的原因可以这样接受：由于有绕组电感的一向，绕组中电流的波形如上所示，电流上升需要一定的时间，电

38、流上升的驱动电流的时间常数为a=L/RaaL-绕组的电感；R通电回路的总电阻，包括绕组线圈电a阻，限流电阻R和晶体管结电阻。1电流下降时放电回路的时间常数b=L/RbbL-绕组的电感R通电回路的总电阻，包括绕组线圈电b阻，耗能电阻R晶体管结电阻。2本设计考虑的精度原因，选取R=R=10123.15程序流程图：键盘扫描记录输入的数据计算程序，算出步进电机的步数等待键盘输入循环产生脉冲中断时间到响应中断，停止脉冲输出欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07键盘子程序：KEY：LCALLKS2检查有闭合键否？JNZMK1A非0，有键闭合则转LJMPMK7无键闭合转返回MK1：LC

39、ALLDIR有键闭合，则延时12msLCALLDIR消抖LCALLKS2再次检查有键闭合JNZMK2若无键闭合则转LJMPMK7若无键闭合则转返回MK2：MOVP1，#F0H发行线全扫描信号，列线全1MOVA，P1读入列状态ANLA，#F0H保留高4位CJNEA，#FOH，MK3有键按下则转LJMPMK7无闭合键转返回MK3：MOVR2，A保存列值ORLA，#0FH列线信号保留，行线全1MOVP1，A从列先输出MOVA，P1读入P1口状态ANLA，#0FH保留行线值ADDA，R2将行线值和列线值合并欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07MOVR2，A暂存与R2中MOVR3

40、，#00HR3存简直MOVDPTR，#TRBE指向键值表首地址MOVR4，#10H查找次数送R4MK4：CLRAMOVCA，A+DPTR表中值送入AMOV70H,A暂存与70H单元中MOVA,R2键特征值送入ACJNEA,70H,MK6未查到则转MK5:LCALLDIR扫描1遍显示器LCALLKS2还有键闭合否？JNZMK5若键未释放，则等待LCALLDIR若键已释放，则延时12msLCALLDIR消抖MOVA,R3将键值存入A中RET返主MK6:INCR3键值加一INCDPTR表地址加1DJNER4,MK4未查到，反复查找MK7:MOVA,#FFH无闭合键标志存入A中欧阳德创编2021.03

41、.07欧阳德创编2021.03.07RET返主KS2:MOVP1,#FOH闭合键判断子程序MOVA,P1发全扫描信号，读入列线值ANLA,#FOH保留列线值CPLA取反，无键按下全0RET返主TRBE:DB01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08HDB09H,00H,FFH,FFH,FFH,FFH,FFH,FFH把输入的数字转换成字节数：MOVA,30HMOVB,#64HMULABMOVR6,AMOVR7,AMOVA,#31HMOVB,#OAHMULABADDA,R6MOVA,#32HMOVR6,A这样高位在R7中，低位在欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.0

42、3.07R6中计算程序：MOVR5,#00HMOVR4,#4BHDIVMOVA,R5除数高8位送AJNZBEGIN除数非零则转BEGINMOVA,R4除数底8位送AJZOVER除数为零置益出标志BEGIN:MOVA,R7被除数高8位送AJNZBEGIN1被除数非零则转BEGIN1MOVA,R6被除数低8位送AJNZBEGIN1被除数非零则转BEGIN1RET被除数为零则返回BEGIN1:CLRA清余数单元MOVR2,AMOVR3,AMOVR1,#10H双字节除法计数器置16DIV1:CLRC开始R3R2R7R6左移MOVA,R6被除数低8位送ARLCAR6循环左移一位MOVR6,A左移结果送回

43、欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07MOVA,R7被除数高8位送ARLCAR7循环左移一位MOVR7,A左移结果回送MOVA,R2余数左移一位RLCAMOVR2,AMOVA,R3RLCAMOVR3,ADIV2:MOVA,R2开始部分余数减除数SUBBA,R3低8位先减MOVR0,A暂存差值MOVA,R3MOVA,R5高8位相减JCNEXT若部分余数除数则转NEXTINCR6若部分余数=除数则商为1MOVR3,A新余数存R3R2MOVA,R0MORR2,ANEXT:DJNZR1,DIV116位除完则返回MOVA,R3开始四舍5入处理欧阳德创编2021.03.07欧阳德创编2021.03.07JBA.7,ADD1若余数最高位为1则进1CLRC开始余数乘2处理MOVA,R2RLCA余数低8位乘2MOVR2,AMOVA,R3RLCA余数8位乘2SUBBA,R5余数*2-除数JCNOOVER若余数*小除数则转JNZADD1若够减则转进1MOVA,R2高8位相等时比较底8位SUBBA,R4JCNOOVER余数*2除数则转ADD1:MOVA,R6开始商进1处理ADDA,#01HMOVR6,AMOVA,R