ca6140普通机床的数控化改造大学论文

第中心距4.2.4纵向进给步进电机计算（1）、计算步进电动机负载转矩Tm根据滚珠丝杠螺母副所承受的进给牵引力Fm计算步进电动机的负载转矩Tm。Tm=式中δP—脉冲当量（mm/step）Fm—进给牵引力δp—步进电动机的步距角（°）η—电动机到丝杠的传动效率，为齿轮，轴承和丝杠效率之积，分别为0.98，0.99，0.94。（2）、估算步进电动机启动转矩Tq根据负载转矩Tm除于一定的安全系数来估算步进电动机启动转矩Tq。Tq=（3）、计算最大静转矩Tjmax查《数控指导书》表4-22，如取五相十拍时，则Tjmax=根据最大静负载转矩Tjmax选步进电动机型号，查《实用微电机手册》，根据估算出来的最大静转矩Tjmax=11.94Nm，可初选150BF002型的步进电机，其最大静负载转矩13.72N.m>Tjmax基本满足要求。（4）等效转动惯量计算传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量JΣ(kg·cm2)可由下式计算:式中：JM——步进电机转子转动惯量(kg·cm2)J1J2——齿轮z1,z2的转动惯量(kg·cm2)Js——滚珠丝杠转动惯量(kg·cm2)。参考同类型机床，初选反应式步进电机15OBF，其转子转惯量JM=lOkg·cm2G=1000N代入上式:考虑步进电机与传动系统惯量匹配问题。Jm/J∑=10/27.750=0.360基本满足惯量匹配的要求。4.2.5电机力矩计算机床在不同的工况下，其所需转矩不同，下面分别按各阶段计算:(1)、快速空载起动力矩M起。在快速空载起动阶段，加速力矩占的比例较大，具体计算公式如下：M起＝Mamax+Mf+Mo将前面数据代入，式中各符号意义同前。起动加速时间ta=30ms折算到电机轴上的摩擦力矩Mf:附加摩擦力矩M0:上述三项合计:M起＝Mamax+Mf+Mo＝634.5＋94＋153＝881.5N·cm(2)、快速移动时所需力矩M快M快＝Mf+M0=94+153=247N·cmM起＝Mamax+Mf+Mo(3)、最大切削负载时所需力矩M切：从上面计算可以看出，M起、M快、和M切三种工况下，以快速空载起动所需力矩最大，以此项作为初选步进电机的依据。查资料，当步进电机为五相十拍时λ=Mq/Mjmax=0.951。最大静力矩Mjmax=881.5/0.951=927N·cm。按此最大静转距，150BF002型最大静转距为13.72NM。大于所需最大静转距，可以作为初选型号，但还需要进一步考核步进电机的起动频率特性和运行矩频特性。（4）计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率从《机电一体化机械系统设计》中查出，15OBFOO2型步进电机允许的最高空载起动频率为280OHz，允许的最高空载运行频率800OHz。当步进电机起动时，f起=250OHz时，M=lOON·m，远远不能满足此机床所要求的空载起动力矩，直接使用则会产生失步现象，所以必须采取升降速控制(用软件实现)和高低压驱动电路。4.3横向机械传动部分的数控化改造4.3.1主切削力的计算因为横向进给量为纵向的1/3~1/2，取1/2,则横向主切削力可取纵切的1/2；=1/2×Fz=1/2×3456=1728N此时走刀抗力，吃刀抗力。按照：：=1：0.5：0.6计算：=1728×0.5=864N；=1728×0.6=1036.8N4.3.2横向进给滚珠丝杆丝杠设计计算滚珠丝杠的选型方案可参照纵向机械传动的数控化改造和设计计算中的选型方案及选择原则选择横向滚珠丝杠，即螺纹滚道型面选用双圆弧面，滚珠循环方式采用外循环，轴向间隙的调整和预紧力采用双螺母垫片式预紧。（1）、计算进给牵引力横向导轨为燕尾形，计算如下：=1.4×+f'(+2+G)=1.4×767+0.2（1918+2×480+400）≈2100.48N（2）最大动负载Cnt===37.5r/minL===33.75万rC=fw=×1.2×1729=8824.8N（3）、滚珠丝杠杠螺母副的选型根据C<Ca的原则，是选取的滚珠丝杠的额定动载荷大于计算的最大工作载荷，可采用CDM2004-5外循环螺纹调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，1列2.5圈,其额定动负载为10639N>8824.4N,故强度够强。精度等级按表4-15选为3级。CDM2004-5型滚珠丝杠具体参数见下表：公称直径mm导程mm钢球直径mm丝杠外径mm螺纹底径mm额定载荷N刚度接触N/umdPDd1d2CaCa2042.38119.717.010639287221178（4）、传动效率计算η===0.94其中r—螺旋升角W1L2506λ=3°39′φ┈摩擦角，滚珠丝杠螺母副的滚动摩擦系数f=0.003~0.004,摩擦角取10′（5）、刚度验算先画此横向进给滚珠丝杠杠支承方式如图3-2所示，最大牵引力为1729N.支承间距L=400mm.因丝杠长度较长,故需要预紧,螺母及轴承预紧，预紧力为最大轴向负载的1/3。GGL图4-2横向进给系统计算简图滚珠丝杠工作时受轴向力和转矩的作用，将引起导程P的变化，因滚珠丝杠受转矩时引起的导程变化量很小，可忽略不计，所以工作负载引起的导程变化量可由式（4-9）计算。其中，对于钢，E=20.610N/cm；A按丝杠螺纹底径确定d，即d=1.7cm，则由式（4-10）得P=4mm=0.4cm，则滚珠丝杠受到转矩引起的导程变化量很小，可以忽略不计，即,所以导程变形总误差可由式（2-11）计算。其中由《机床说明书》可知，=240mm=2cm，则由《机床说明书》可知丝杠纵向有效行程为900mm，且丝杠精度等级为3级，查《机械零件设计手册》电子版有效行程内的目标行程公差和行程变动量，纵向行程允许的行程变动量为12，CDM2005-5的为10.78<12,故刚度足够。(6）、稳定性校核计算临界负载F（N）F=式中E——材料弹性模量，钢：E=20.6×106N/cm2I——截面惯性矩(cm)丝杠：I=，d1为丝杠内径；L——丝杠两支承端距离（cm）fz——丝杠支承方式系数，从表4-13中查出，一端固定，一端简支fz=2.00I==F==nk==>[](一般[]=2.5~4)此滚珠丝杠不会产生失稳。4.3.3横向进给齿轮箱传动计算已确定横向脉冲当量δP=0.005mm/步,滚动丝杠导程L0=4mm,初选步进电动机步距角0.75度,可计算也传动比i：i==360×0.005/0.75×4=0.6齿轮材料为45Cr，调制处理，精度等级取7级，前后轴承选用深沟球轴承或者角接触球轴承，齿轮转动只效率为0.98。由于进给运动齿轮受力不大，且根据优先选用地一系列的原则，取m=2，由经验公式可孩子，齿轮宽b=20mm，则分独院直径分别为中心距由公式（4-15）可得，4.3.4横向进给步进电动机的计算和选型（1）、计算步进电动机负载转矩Tm根据滚珠丝杠螺母副所承受的进给牵引力Fm计算步进电动机的负载转矩Tm。Tm=式中δP—脉冲当量（mm/step）Fm—进给牵引力δp—步进电动机的步距角（°）η—电动机到丝杠的传动效率，为齿轮，轴承和丝杠效率之积，分别为0.98，0.99，0.94。（2）、估算步进电动机启动转矩Tq根据负载转矩Tm除于一定的安全系数来估算步进电动机启动转矩Tq。Tq=（3）、计算最大静转矩Tjmax查《实用微电机手册》表，如取五相十拍时，则Tjmax=根据最大静负载转矩Tjmax选步进电动机型号，查《实用微电机手册》，根据估算出来的最大静转矩Tjmax=8.2Nm，可初选130BF001型的步进电机，其最大静负载转矩9.31N.m>Tjmax基本满足要求。（4）等效转动惯量计算传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量JΣ(kg·cm2)可由下式计算:式中：JM——步进电机转子转动惯量(kg·cm2)J1J2——齿轮z1,z2的转动惯量(kg·cm2)Js——滚珠丝杠转动惯量(kg·cm2)。参考同类型机床，初选反应式步进电机15OBF，其转子转惯量JM=lOkg·cm2G=600N代入上式:（5）电机力矩计算机床在不同的工况下，其所需转矩不同，下面分别按各阶段计算:1)、快速空载起动力矩M起。在快速空载起动阶段，加速力矩占的比例较大，具体计算公式如下：M起＝Mamax+Mf+Mo将前面数据代入，式中各符号意义同前。起动加速时间ta=30ms折算到电机轴上的摩擦力矩Mf:附加摩擦力矩M0:0.78Nm上述三项合计:M起＝Mamax+Mf+Mo＝0.0706＋0.107＋0.78＝0.9576N·m2)、快速移动时所需力矩M快M快＝Mf+M0=0.107+0.78=0.877N·mM起＝Mamax+Mf+Mo3)、最大切削负载时所需力矩M切：从上面计算可以看出，M起、M快、和M切三种工况下，以快速空载起动所需力矩最大，以此项作为初选步进电机的依据。查资料，当步进电机为五相十拍时λ=Mq/Mjmax=0.951。最大静力矩Mjmax=1.831/0.951=1.925N·m。按此最大静转距，130BF001型最大转距为最大切削转矩，其值为1.831NM。大于所需最大静转距，可以作为初选型号，但还需要进一步考核步进电机的起动频率特性和运行矩频特性。（6）计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率由以上选型及计算，最终选用130BF001型反应式步进电机，其主要参数见表2-7.根据《机电一体化机械系统设计》（机械工业出版社），130BF001型反应式步进电动机允许的最高空载起动频率为3000Hz，允许的最高空载运行频率为16000Hz。所以，必须采用升降速控制盒高低压驱动电路。表4-7130BF001参数型号相数额定电压/N静态电流/A歩距角/()保持转矩/nm空载起动频率/Hz空载运行频率/Hz130BF001580/12101.5/0.759.31300016000横向进给步进电动机的计算和选型与纵向进给的相同，经过计算横向进给步进电动机选用110BF003型。5自动转位刀架卧式车床数控改造应将原机床的普通手动转位刀架替换成自动转位刀架。自动转位刀架由数控系统控制，效率高，工艺性能可靠。根据所加工零件的工艺要求及机床控制方式确定自动刀架的刀位数和刀架类型。5.1数控车床刀架的基本要求数控车床的刀架是机床的重要组成部分。刀架用于夹持切削用的刀具，在一定程度上，刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平，所以有如下要求：①转位准确可靠，工作平稳安全；②按最短线路就近选择，转位时间短；③重复定位精度高；④防水、防屑，密封性能优良；⑤夹紧刚性高，适宜重负荷切削。5.2数控车床刀架结构图5-1自动转位刀架大致尺寸图本设计采用的是常州宏达机床数控设备厂立式转位刀架，其结构表如图，其大致尺寸如图5-1和表5-1。5.3工作原理自动转位刀架工作原理如图5-2所示，微电机经弹簧安全离合器至涡轮副带动螺母旋转，螺母抬起刀架使定位用的端齿盘的上盘与下盘分离，随即带动刀架旋转到位。然后发信号使电机反转锁紧，完成刀架换位后，再进行切削加工。其具体过程是：当微机发出换刀信号后，刀架控制器中继电器动作，电动机正转驱动涡蜗杆减速机构,使上刀架上升。型号1908140192202015215219212168133752421622390当上刀架上升到一定高度时，离合转盘起作用，带动上刀体旋转。刀架上端的发信盘中对应每个刀位都安装一个霍尔元件，当(1-电机；2-固定安装丝杠；3-安全离合器；4-刀架)上刀体旋转到某一刀位时，该刀架上霍尔元件输出高电平。在上刀体旋转过程中，发信盘不断的向数控系统反馈刀位信号。数控系统将反馈刀位信号与指令刀位信号相比较，当两信号相同时，说明上刀体已旋转到所选刀位。此时，数控系统立即控制刀架控制继电器使电动机反转，活动销反靠在反靠盘上初定位。在活动销反靠作用下，螺杆带动上刀体下降，直至齿牙盘啮合，完成精定位，并通过涡轮蜗杆锁紧螺母，使刀架紧固。向数控系统发出转位完成信号，切断电源，电机停转，完成选刀过程。5.4刀架的安装图5-3刀架的安装尺寸该刀架安装时，需先拆除原机床上的小拖板和原刀架，然后把电动刀架置于中拖板上。此时，刀架高度应使车刀前刀面基本通过车床主轴轴心线，否则要在刀架下面加垫板，调(配套图5-3)整其高度。然后，卸掉刀架电动机风扇罩壳，逆时针方向转动电动机，使上刀体相当于下刀体转动450左右。打装螺孔，再用内六角螺栓将刀架与中拖板固定，固定时应注意，刀架的两侧面分别与车床纵向和横向的进给方向平行。电动刀架与系统的连线应如下安装：沿横向工作台右侧面先走线到车床后面，再沿车床后导轨下方拉出一铁丝滑线，走线到系统。其好处在于:避免走线杂乱无章，而使得加工时切屑、切削液以及其它杂物磕电动刀架连线。6编码盘安装部分的结构设计我们知道在经济型数控车床上加工螺纹或丝杠时，须培植主轴脉冲发生器（即编码盘）作为车床主轴位置信号的反馈元件，它与车床主轴同步转动，发出主轴转角位置变化信号，输送到计算机。6.1光电编码器工作原理脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器，它把机械转角变成电脉冲，是一种常用的角位移传感器。编码盘按一定的编码形式如二进制编码，二-十进制编码等，将一个圆盘分成若干等份，并利用电子、光电或电磁器件，把代表被测位移的个等份上的数码转换成便于应用的二进制或其它表达方式。脉冲编码器分为光电式、接触式和电磁感应式三种。就精度与可靠性来讲，光电式脉冲编码器优于其它两种。数控机床上只用光电式脉冲编码器。由霍尔效应构成的电磁感应式脉冲发生器也有作速度检测元件用。(如上7—1图)图6-1脉冲发生器增量式光电编码器安装在主轴尾部，光电编码器具有体积小、重量轻、力矩小、多脉冲、承载能力强、可靠性高、寿命长等特点。光电编码器工作原理如图7-1（），为等阶距透光窄缝圆盘，、为发展光源，、、为受光元件，、错开。当圆盘旋转一个阶距时，得到图7-1（）所示的光电波形输出，经放大整形，得到图7-1（）所示方波。利用、的相位关系可以判别主轴工件的旋转方向。相为基准脉冲，编码器旋转一周，相产生一个脉冲。车制螺纹时，编码器与主轴同步旋转，同时发出与主轴相对应的脉冲信号，控制刀架向方向进给运动。车床要切制出合格的螺纹，必须保证工件转一圈，车刀沿方向进给一个螺距。编码器与主轴及工件同步转动，编码器的、信号与数控单元的计数器联接。车螺纹时主轴转一圈，编码器相产生一个脉冲信号，在每次开始进刀切削前，扫描相脉冲信号。相信号到来时开始切削，否则等待。6.2步进电机频率对编码盘的限制在使用主轴脉冲发生器时，受到步进电机频率的限制。如采用1000的工作频率，加工3螺距的螺纹时，步进电动机频率为300，而主轴脉冲发生器频率为1000×60=60000，所以车床主轴转速=1000×60/300=200，即车床主轴转速不得超过200转；如将主轴脉冲发生器的频率提高到2000，转速也仅达到400。由此可见，当螺距越大时，允许的车床主轴转速也就越低。6.3编码盘的安装编码盘的安装一般有两种方式，即同轴安装和异轴安装。同轴安装的结构简单，联接方便，但安装后不能加工穿出主轴孔的较长的工件；而异轴安装无此缺陷。考虑到这一点，本设计为使改造设计的车床具有较强的通用性，决定采用异轴安装的方式来安装编码盘。如图6-2中，编码盘通过传动比为1：1的同步齿形带与主轴联系起来。工作时，编码器与主轴同步旋转，数控装置控制进给步进电机准确地配合主轴的旋转而产生进给运动。保证主轴每转一转，螺纹车刀移动一个螺纹导程，同时还保证每次走刀都在工作的同一点切入，而不乱扣。图6-2增量式编码盘安装示意图7微机数控系统硬件电路设计7.1微机控制系统硬件的选择任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效的运行。再设计的数控装置中，CPU是关键。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的事MCS-51系列单片机。主要是因为它的配套芯片便宜，普及型、通用性强。制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计中世以MCS- 51系列单片机，51系列相对48系列指令丰富，相对96系列价格便宜。本设计以8031为核心，增加储存器扩展电路，接口和面板操作开关组成的控制系统。CA6140车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。车床的纵向（Z轴）和横向（X轴）进给运动采用步进电机驱动。由8031单片机组成微机作为数控装置的核心，由I/O接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。刀架改成由微机控制的经电机驱动的自动控制的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿行带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号：每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及I/O接口送给微机。本系统选用8031CPU作为数控系统的中央处理机。外界2764EPROM，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。再选用一片6264RAM用于存放需要随机修改的零件程序、工作参数。采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用74LS138译码器完成此功能。8279作为系统出入输出口扩展，分别接键盘的出入、输出显示，8255接步进电机的环形分配器，分别并行控制X和Z轴的步进电机。另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等。各引脚功能简要介绍如下：7.1.1源引脚Vss：电源接地端。Vcc：+5v电源端。7.1.2输入/输出（I/O）口线图7-180318031单片机有P0、P1、P3、P4四个端口，每个端口8根I/O线。当系统扩展外部存储器时，P0口用来输出低8为并行数据，P2口用来输出高8为地址，P3口除可作为一个8位准双向并行口外，还具有第二功能。在进行第二功能操作前，对第二功能的输出锁存器必须由程序置1。7.1.3信号控制线RST/VPD：RST为复位信号线输入引脚，在时钟电路工作以后，该引脚上出现两个机器周期以上的高电平，完成一次复位操作。Vpp：当EA为高电平且PC值小于0FFFH时CPU执行内部程序存储器中的程序。当EA为低电平时，CPU仅执行外部程序存储器中的程序。XTAL1:振荡器的反相放大器输入，使用外部震荡器时必须接地；XTAL2:振荡器的反响放大器输出，使用外部振荡器时，接受外围震荡信号；7.28255A可编程并行I/O口扩展芯片8255A可编程并行I/O口扩展芯片可以直接与MCS系列单片机系统总线连接，它具有三个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，通过编程能够方便地采用无条件传送、查询传送、中断传送方式完成CPU与外围设备之间的信息交换。8255A的结构及引脚功能：7.2.18255的结构8255的内部结构包括三个8为并行数据I/O口，两个工作方式控制电路，一个读写控制逻辑电路和一个8位数据总线缓冲器，各部分功能介绍如图4-2所示：三个8位并行I/O口A、B、CA口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器，可编程为8位输入、或8位输出、或8位双向寄存器。B口：具有一个8位数据输出锁存/缓存器和一个8位输入或输出寄存器，但不能双向输入/输出。C口：具有一个8位数据输出锁存/缓存器和一个8位输入缓冲器，C口可分为两个4位口，用于输入或输出，也可作为A口和B口选通方式工作时的状态控制信号。7.2.2工作方式控制电路A、B两组控制电路把三个端口分别分成A、B两组，A组控制A口各位和C口高四位，B组控制B口各位和C口低四位。两组控制电路各有一个控制命令寄存器，用来接收由CPU写入的控制字，以决定两组端口的工作方式。也可根据控制字的要求对C口按位清0或置1。7.2.3读/写逻辑电路他接受来自CPU的地址信号及一些控制信号，控制各个口的工作状态。图7-28255引脚图7.2.4数据总线缓冲器它是一个三态双向缓冲器，用于和系统的数据中线直接相连，以实现CPU和8255之间信息的传送，如图4-3所示。7.2.5引脚功能8255为双列直插式40引脚封装芯片。D7-D0三态双向数据线，与单片机数据总线连接，用来传送数据信息。PA7-PA0、PB7-PB0及PC7-PC0A口、B口及C口的输入/输出线。CS片选信号线，低电平有效。RD读出信号线，低电平有效。WR写入信号线，低电平有效，控制数据的写入。A1、A0端口选择信号，用来寻址控制端口和I/O端口。RESET复位信号线，高电平有效。有效时，控制寄存器的内部都被清零，三个I/O端口都被置成输入方式。Vcc+5V电源。GND接地。图7-38031连82557.38255端口的寻址一块8255芯片内，AB两组控制电路各有一个控制寄存器，由CPU输入的控制字来决定三个I/O端口的工作方式。两个控制寄存器一起构成控制端口，占用一个端口地址。同时8255芯片内有A、B、C三个I/O端口，各须占用一个端口地址。这四个端口地址用A1、A0两个端口选择信号选择。7.3.1工作方式8255有三种工作方式：即基本输入/输出方式-方式0、选通输入/输出方式-方式1、双向输入/输出工作方式-方式2（只有A口可以选择这种工作方式）。7.3.28255的控制字8255A在投入工作前必须设定工作方式，工作方式由初始化程序对8255的控制寄存器写入控制字来决定，控制字有两种。分别是工作方式控制字和C口德按位置/复位控制字。两种控制字写入的控制端口相同。由于两种控制字都有特征位，因此写入顺序可以任意。在工作中，随时可以根据需要对C口的某位置1或清0。7.2.3可编程键盘，显示器接口—Intel8279图7-482791）、8279内部结构：数据缓冲器及I/O控制逻辑数据缓冲器是一个双向缓冲器，它连接内部总线和外部总线，用于传送CPU和8279之间的命令，数据和状态。2）、控制与定时寄存器以及定时与控制电路8279为一个可编程芯片，其工作方式等通过写入一些命令来设置。控制与定时寄存器用来寄存操作命令字，通过对命令字译码产生相应的控制信号，控制8279的各个部件的协调工作，完成相应的功能。3）、扫描计数器扫描计数器有两种工作方式。一种为外部译码方式。计数器以二进制方式计数，4为计数状态从扫描结SL0~SL3输出，经外部译码后的16位扫描信号：另一种为内部译码方式。7.4部分硬件接口电路及辅助电路设计本系统接口电路包括程序存储器扩展电路、数据存储器扩展电路、键盘显示接口电路和步进电机接口电路，辅助电路包括时钟电路、复位电路、计数电路和警报电指示路。7.4.1外部EPROM电路EPROM2764芯片28引脚，其主要有16根地址线，8跟数据线，片选端（CR）,输出允许端（OE）等。由于EPROM一般不含有地址锁存器，因此8031的P0口要经过机制锁存器74LS373与EPROM低8位地址端相连，P2口与2764高8为地址端相连,如图3-5所示。数据线有8031的P0口直接与2764的8位数据端相连。控制线的链接。2764的OE端与8031的PSEN相连。ALE与74LS373的OC端相连。由于扩展了一片8K的EPROM，因此2764片选端（CE）应接地，同时8031的EA端应接地。该芯片的地址范围0000H~FFFFH，如图7-6所示。7.4.2外扩RAM电路SPAM6264芯片为28引脚，主要有15个地址端（A0~A14）、8个双向三态数据端、片选端(CE)、读选通端（OE）、写允许端（CE）等。地址连接：8031的低八位地址经P0口通过74LS373与6264的低八位地址端相连高位地址线只用7根与6264的高7为地址端相连。在数据线链接上，同2764芯片一样，P0口直接与6264数据端相连。控制端链接，片选端应接8031的P2.7端，OE、WE分别于8031的RD、WE端相连接来控制6264的读写。该芯片的地址范围是0000H~7FFF。图7-5外部EPROM电路图7-6扩展2764EPROM7.4.3键盘显示器的接口电路利用8279扩展键盘和显示器，在这里采用外部译码的方式，因此要选用译码器，采用74LS154。为了让数据显示稳定、可靠，必须增加数据线和扫描的驱动能力，这里选用74LS244。方式选择开关设置方式选择开关时一单刀八掷的波段开关，提供选择方式有编辑、空运行、自动、回零、手动1、手动2、手动3和通信，总共8种功能。方式选择开关设置为通过键盘输入，使用软件控制。4-7扩展6264电路步进电机驱动接口电路由前面总体设计可知，步进电机的脉冲发生采用硬件实现，设计给定的条件要求电机采用3相6拍，但本设计所采用的芯片为YB1044相8拍环形分配器。一般情况下，该芯片的两个输入控制E1E2可直接接地，如果工作方式设定在3相5拍，只需将0，1接地即可。这样，该芯片的所生控制端主要还有方向控制端;-、+选通输出控制端；时钟脉冲输入端CP及清零端R。要正确控制步进电机，必须正确控制这些信号。在此确定：所需的方向及输出控制信号有单片机P1口控制。X、Y向步进电机各自用一个环形分配器控制。为了防止强电干扰及其他干扰信号通过I/O控制电路进入计算机，影响其工作，通常的办法是首先采用滤波吸收，抑制干扰信号的产生，然后采用光电隔离的办法使微机与强电部件不共地，阻断干扰信号的传导。光电隔离电路主要由光电耦合器的光电转换元件组成。报警电路设计报警电路的作用是当数控机床出现故障或工作台超程时亮灯警报，当机床工作正常时，其绿灯亮，显示正常工作状态。7.5数控系统软件设计1.系统管理程序2.零件加工源程序的出入处理命令3.插补程序4.伺服控制程序5.诊断程序6.机床的自动加工机手动控制程序7.键盘操作和显示处理程序数控机床的进给速度与加工精度、表面光洁度和生产率有密切关系。要就进给速度稳定、有一定的调节范围、启动快、停车准。在CNC系统中，可用软件或软件与接口配合实现进给速度的控制。常见的方法有程序计时法、时钟中断法及V/积分器法等。在这里选用时钟中断法。时钟中断法只要求一种时钟频率，用软件控制每个时钟周期内的插补次数，以达到控制速度的目的，进给速度可以每分钟毫米给定。时钟频率选择：根据最插补进给速度要求，并结合计算机换算方式，可取一特殊的F（mm/min），使该速度下每个时钟周期进行一次插补。输入处理程序的任务是接收用户的零件加工程序，并将它转换为便于在加工过程中处理的数据形式。这样，在加工过程中只做实时性强的插补运算和控制调节等工作，从而提高系统的速度和精度。输入处理程序的任务是接收用户的零件加工程序，并将它装换便于在加工过程中处理的数据形式。这样，在加工过程中只要做实时性强的插补运算和控制调节等工作，从而提高系统的速度和精度。输入处理程序将数控程序有键盘输入，逐行存入内存中。这个存储区叫源程序区，一个字母存于一个字节中，每一个数都占一个字节。在加工时，控制软件将数控语句从N到LF将程序段读入到控制软件的工作区，工作区内各单元都对应一个代码和坐标单元，并且在读入程序过程中对数据进行十翻二处理。8经济型数控系统中常用软件模块设计机床数控系统设计在应用工作中，软件设计是一个重要方面。实际设计与硬件设计是不可分割的，二者必须结合,哪些能由硬件完成，那些能由软件完成，在硬件设计基本定型后，分工也就基本确定下来了，这时软件设计工作才开始进行。软件设计工作，按其功能可分二类：一类是执行软件，它能完成各种实质性的功能，如步进电机控制，插补，误差补偿计算，反馈量的处理，零件加工程序，显示输出等；另一类是监控软件，它是控制微机系统按预定的操作方式运转的程序，它完成人机通信，并协调执行程序和操作者之间的关系，在软件系统中充当组织调度的角色，如系统自检，初始化，处理键盘命令，处理揭开命令等。但执行软件和监控软件没有明确的界限和固定的功能划分，。习惯上把键盘解释程序作为监控程序，其它任务都分散在特定功能执行程序中，并由监控程序来调用必要的功能模块，完成预定的任务。在进行软件设计时，应从全局着眼，先将整个系统按功能分成一个一个的模块，并为每一个执行模块定义，然后设计出每一个具体模块的程序，最后组成一个系统。不仅整个系统的程序结构可具有模块化的特性，而且其模块内部有可以细分为小模块。模块特性对测试很有利，功能扩充也很方便，要增加新功能，只要增加新模块就能实现，象搭积分木一样。因此，这样的模块程序设计方法，思路清晰，逻辑性强，柔性较强。8.1插补原理及其程序设计8.1.1插补方法概述经济型数控机床是用步进电机或者伺服电机驱动执行结构，使刀具相对工件沿着指定的路径运动，切削零件的轮廓，并保证切削过程中的每一点的精度和表面粗糙度符合一定的要求。当加工具有与坐标方向一致的直线轮廓的工件时，只要沿其坐标方向进给就能满组加工要求。每一方向的进给运动靠不进电机驱动拖板产生，而步进电机的运动则是靠数字脉冲来控制的。一个脉冲能使拖板产生的位移量称当量或者最小增量，常用△x，△y表示。因而，知道了平行于轴向的加工轮廓长度，就可换算成步进电机控制脉冲数，从而完成零件加工。脉冲当量是脉冲分配的基本单位，按加工精度选定。经济型数控车床通常为0.01mm，精度较高的为0.005mm。随着计算机和计算机技术的发展可，数控技术中采用的插补运算方法有很多种，常用的方法有以下几种：数字乘法器（又称为MIT法，美国麻省工学院研制）逐点比较法{又称富士通或者醉步法}比较积分法矢量判别法最小偏差法这些插补方法各有自己长处和短处，并且不断发展和完善。其中，较为成熟并得到广泛应用的是逐点比较法和数字积分法，而比较积分法，矢量和最小偏差法是在基础上改进的。因此，本节主要介绍逐点比较法的原理和程序设计方法,而圆户弧和直线是最基本的曲线，用机床加工的各种工件轮廓，大部分由直线和圆弧构成，若加工对象包含有更复杂的曲线轮廓，则可借助于自动编程方法，用直线和圆弧来逼近，因此，本节对两种插补方法的讨论，都分别给出直线和圆弧插补程序设计。8.1.2逐点插补原理及其程序设计其原理是：计算机在控制加工轨迹过程中，每当刀尖（拖板）向某一方向移动一步，就要进行一次偏差计算和偏差判断，就是比较加工点同要求加工轨迹相应点的坐标之间的偏离程度，然后根据偏差的大小确定下一步的移动方向，使刀尖始终紧靠要求的加工轮廓运动，起到步步逼近的效果，这种插补方法的特点在于每控制刀尖移动一步时，都要完成四个工作节拍，即：1）偏差判别：判别加工点相对于轮廓线的偏离位置，从而决定刀具走向；2）坐标进给：控制刀具走向某一坐标方向进给一步，向要求的轮廓线逼近，缩小偏差；3）终点判断：判断是否达到程序规定的加工终点。若达到终点，则停止插补，否则回到第一拍/如此不断地重复上述循环过程就能加工出所要求的轮廓形状。4）偏差判别：根据递推公式算出新加工点的偏差值假设直线OA为第一象限的直线，起点为坐标o（0.0），终点坐标为A（xe，ye），P（xi，yj）为加工点。若P点正好处在直线OA上，由相似三角形关系则有：即xeyj-xiye=0若P点在直线OA上方（严格为直线OA，X与y轴争先所包围的区域），则有即xeyj-xiye>0若P点在直线OA下方（严格为直线OA与x轴正向所包围的区域），则有即xeyj-xiye<0令Fi,j=xeyj-xiye(8-1)则有：如Fi,j=0，则点在直线OA上；如Fi,j>0，则点在直线OA上方；如Fi,j<0，则点在直线OA下方；因此可将（8-1）作为点P所在区域的判别式从图8-1可看出，对于起点在原点的第一象限直线OA，当P在直线上方时（即Fi,j>0时），应从+x方向进给一步；以逼近该直线；当在直线下方时（Fi,j<0时），应向+y方向进给一步，以逼近该直线；当P在直线上时（即Fi,j=0），既可向+x方向进给一步，也可向+y方向。一般将Fi,j>0及Fi,j=0视为一类情况，即Fi,j>0时，都向+x方向进给一步。对图8-1的加工直线OA，根据偏差判别函数值的大小，分别向+x和+y方向进给，当两方向所走的步数与终点相等时，停止插补，这就是比较法直线插补原理。设要加工直线为OA见下图，其坐标为A（5，3），则终点计数值J=xe=ye=5+3=8。以上讨论了第一象限直线插补计算方法，对其他象限的直线，可根据相同原理得到其插补的计算方法，8-2列出了个象限直线L1、L2、L3、L4进给方向及偏差计算公式，其中偏差计算公式中的xe，ye都为绝对值，图8-3为第一象限逐点比较法直线插补的程序框图。对第一象限直线OA从起点（坐标原点）出发，当F

>0时，+x向走一步；当F<0时，+y向走一步。如直接按偏差公式8-1计算偏差，需作二次乘法，一次减法。由于数控加工过程中，每一步都需要计算偏差，这样的计算比较麻烦，为此数控加工中采用递推方法计算偏差。即每走一步后新的加工点的偏差用前一点的加工偏差递推出来。由于采用递推方法，必须知道开始加工的偏差，而开始加工正是直线的起点，故F0.0>0.

下面推导全递推公式。设在加工点P（xi，yj）处Fi,j≥0，则应沿+x方向进给一步，此时新加工的坐标为新加工点的偏差为：Fi+1,j=xeyj-（xi+1）=xeyj-xjye-yeFi,j+1=Fi,j-ye（8-2）

若在加工点P（xi，yj）处，Fi,j<0，则应沿+y方向进给一步，此时新加工点的坐标为新加工点的偏差为：Fi,j+1=xeyj+1-xiye=xiye=xe（yj+1）-xiyeFi,j+1=Fi,j+xe（8-3）

8.1.3逐点比较法圆弧插补：与直线初步相似，圆弧插补加工是将加工点到圆心距离与被加工圆弧的名义半径相比较，并根据偏差大小确定坐标进给方向，以逼近被加工圆弧。下面以第一象限逆圆弧为例，讨论圆弧的插补方法。如图8-4所示，设要加工圆弧为第一象限逆圆弧AB，原点为圆心O，起点为A（xo，y0），终点为B（xe，ye）半径R，瞬时加工点为P（xi,yi），点P到圆心距离为Rp若点P正好在圆弧上，则有xi2+yj2=R2p=R2即xi2+yj2-R2=0若点P在圆弧外则，则有xi2+yj2=R2p>R2即xi2+yj2-R2>0若点P在圆弧内则，则有xi2+yj2=R2p<R2即xi2+yj2-R2<0显然，若令Fi,j=xi2+yj2-R2（8-4）则有：Fi,j=Fi,j=0,则点P在圆弧上Fi,j>0则点P在圆弧外则Fi,j<0则点P在圆弧不规则。图8-4常将8-4称为圆弧插补偏差判别式。当Fi,j≥时，为逼近圆弧，应向-x方向进给一步；当Fi,j<0时，应向+y方向走一步。这样就可以获得逼近圆弧的折线图。与直线插补偏差计算相似，圆弧插补的偏差的计算也采用递推的方法以简化计算。若加工点P（xi，yi）在圆弧外或者圆弧上，则有：Fi,j=xi2+yj2-R2≥0为逼近该圆沿-x方向进给一步，移动到新加工点P（xi=1,yi），此时新加工点的坐标值为xi+1=xi-1，yi=yi新加工点的偏差为：Fi+1,j=（xi-1）2+yi2-R2=xi2-2xi+1+yi2-R2=xi2+yi2-R2+1即Fi+1,j=Fi,j-2xi+1（8-5）

若加工P（xi，yi）在圆弧内，则有Fi,j=xi2+yj2-R2<0若逼近该圆需沿+y方向进给一步，移到新加工点P（xi，yi），此时新加工点的坐标值为新加工点的偏为：Fi,j+1=xi2+（yi+1）2-R2=xi2+yi2+1-R2=xi2+yi2-R2+1+2yiFi,j+1=Fi,j-2yi+1（8-6）从（8-5）和式（8-6）两式可知，递推偏差计算仅为加法（或者减法）运算，大大降低了计算的复杂程度。由于采用递推方法，必须知道开始加工点的偏差，而开始加工点正是圆弧的起点，故F0,=0，除偏差计算外，还要进行终点判别。一般用x,y坐标所要走的总步数来判别。令J=|xe-x0|+|ye+y0|，每走一步则J减1，直至J=0到达终点停止插补。综上所述，逐点比较法圆弧插补与直线插补一样，每走一步都要完成位置判别，坐标进给，偏差计算，终点判别四个步骤。如图8-5所示为第一象限逆圆弧比较法插补的程序框图，下面举例说明圆弧插补的过程。例：设要加工圆弧为第一象限逆圆弧AB，如图所示，原点为圆心，起点为A（6，0），终点B（0，6），终点计算数值，J=|xe-x0|+|ye+y0|=|0-6|+|6-0|=12，加工过程的运算节拍如下表所示。对于第一象限的顺圆及其第二、三、四象限的顺圆，逆圆插补计算，可根据相同原理得到其插补计算方法，图8-7所示为四个象限的进给方向示意图。表8-4列出了四个象限的顺圆，逆圆的圆弧插补计算公式，其中偏差计算公式中的xe，ye都为绝对值。表中SR1、SR2、SR3、SR4分别代表第一，第二，第三，第四象限顺圆弧，NR1，NR2，NR3，NR4分别代表第一，第二，第三，第四象限逆圆弧。表中x,y都为加工点坐标值的绝对值。图8-6第一象限圆弧插补轨迹图8-7第一、二、三、四象限圆弧插补进给方向8.1.4插补控制软件数控系统的软件包括插补，刀具补偿，升降补偿，升降处理，位置控制等功能模块，下面只介绍其插补程序软件：插补软件插补是数控机床中一种脉冲分配计算，合理的分配计算能保证数控机床连续的轨迹运动。逐点比较法在数控系统中应用很广，它不仅应用于直线和圆弧插补，还可以应用于其它二次曲线的插补，例如椭圆，抛物线和双曲线等。下面只是以直线和圆弧为例来叙述逐点比较法的软件设计方法。直线插补下面程序是四个子程序中第一象限的子程序，其它象限，只须加以修改即可。该程序用MCS-51指令编写，电机采用步进电机，采用8255并行接口的A、B两端口进行控制，程序中，MOTR是步进电机控制地址，即软件环分器的入口地址。若采用硬件环分，则该子程序只需做两件事：判别正、反转控制字，同时向相应电机输出一个脉冲。若采用软件环分，则除了判别正、反转控制字外，还必须进行查表或者其它方式（如循环移位），输出电机控制字。这两种程序都很简单，所以再此没有给出。下面是直线插补的程序清单：表8-5内存分配表：内存单元地址内存内容28H终点坐标SEZHI3229H终点坐标SEZHI322AH插补住X2BH偏差值Y2CH偏差住A70H控制电机正、反转的控制字14H计数器ORG2300HMAIN：MOVSP，#60H；主程序开始MOVR0，#T8255；8255初始化MOVA，#80HMOVXA@R0ALOR4：MOV28H，#0C8H；XeMOV29H，#0C8H；YeMOV2AH，#00H；XMOV2BH，#00H；YMOV2EH，#00H；FMOVA，2EHLOP3：MOVA，2EAJBACC.7，LOPIMOVA，70HSETBACC，0CLRACC.2MOV70H，A；0B+XLCALLMOTR；调环行分配器子程序，x方向走一步LCALLDELAGMOVA，2EHSUBBA，29H；F-YeINC2AH；X+1AJMPLOP2LOP1：MOVA，70HSETBACC.2CLRACC.2MOV70H，A；OG+YLCALLMOTRLCALLDELAYMOVA，2EHADDA，28H；F+XeINC2BH；Y+1LOP2：MOV2EHMOVA，28HCJNEA，2A，LOP3；Xe=X？ST：MOVR0，#T8255；关8255MOVA，#00HMOVX@R0,ALJMPST(2)圆弧插补与直线插补一样，这里这介绍第一象限逆圆的情况。其步骤为：〈1〉偏差计算；〈2〉进给脉冲的分配；〈3〉终点判别下图是圆弧插补程序框图，程序清单如下：XLEQU18HXHEQU19HYLEQU28HYHEQU29HXeLEQU1AHXeHEQUBHYeLEQU2AHYeHEQU2BHFLEQU2CHFHEQU2DHORG2400HMAIN：MOVSP，#60HMOVR0，#0EBHMOVA，#80HMOVX@R0,ALCALLDSUP；调装码子程序MOVR5，#11HMOVR6，#21HMOV70，#08HMOVXL，#80H；XLMOVXH，#XH，#0CH；XHMOVYeL，#00H；YeLMOVXeH，#00H；XeHMOVXeL，#00H ；XeLMOVYL，#00H ；YLMOVYH，#00H ；YHMOVYH，#00H ；YHMOVFH，#00H ；FHMOV1CH，#00HMOV1DH，#00HLOOP1：MOVA，FHJINBACC.7.LOOP1MOVA，70HSETBACC.2CLRACC.0MOV70H，A；OC+YLCALLMOTRLCALLDELAYMOVR1，#28H；YLMOVR0，##1CHMOVR7，#02HLCALLCHFZ；2*YADD：CLRCMOVA，FLADDCA，1CHMOVFL，AMOVA，FHADDCA，1DH；F+2YMOVFH，ACLRCMOVA，YLADDA，#01HMOV28HMOV28H，AMOVA，YHADDCA，#00HMOVYH，A；Y+1CLRCMOVA，01HMOVFL，A；F+Y+1MOVA，FHADDC00HMOVFH，AAJMPLOOP2LOOP1：MOVA，70HSETBAXX，，0MOV70H，A；09-XLCALLMOTRLCALLDELAYMOVR1，#18H；XLMOVR0，1CHMOVR7，02HLCALL0HFZ；2*XSUB：CLRCMOVA，CHSUBBA，1CHMOVFL，AMOVA，FHSUBBA，1DHMOVFH，A；F-2XCLRCMOVA，XLMOVXH，A；X-1CLRCMOCA，FLADDA，#01JMOVFL，AMOVA，FHADDXA，00HMOVFH，A；F-2X+1L00P2：MOVA，YHCJNEA，YEH，LOOP3A，YH=YEH？MOVA，YLCJNEA，YEL，LOOP3A，YL=YEL？STMOVP0，2FBHMOVA，00HMOVXR0,AAJN\MPSTLOOP3AAJMPLOOP3；主程序结束ENDPRG2500HGHFZ：PUSHPSW；双字节乘2子程序PUSHAPUSHBPUSHCMOVR2，00HSHIOMOVA，@R1MOVB，#02HPUSHPSWMULABPOPPSWADDCA，R2MOV@R0,AMOVR2，BINCR0INCR1DJNZR7，SHIOPOPBPOPAPOPPSWRET8.1.5诊断程序在绝大多数的CNC系统中，都配有一定规模的诊断程序，这是CNC系统的一个重要的点。有了较完善的诊断程序（如存储器诊断，定时器，中断及可编程I/O的诊断），就可以防止故障的发生和扩大，就是在出现故障时也可以及早查明故障类型及部位，以便迅速排除，减少停机时间。（1）ROM的诊断数控系统的监控程序固化在EPROM中，一般不会出错，但使用时间长了，也不能保证不出问题，当EPROM的窗口没有封装好或者处于放射线的环境中，都有可能使EPROM中的信息发生变化，从而使系统运行不正常。EPROM中的故障常用“校验和”来诊断，“检验和”有两中方法，：加法和，异或和。对程序块所有单元求检验和，并将和与远检验和值比较看是否相同，若相同则ROM正常，否则就就有故障。下面是用8031指令编写的异或校验和程序，对0100H~~0BFFFH的内容进行检验，0BFFFH中是原校验和。ORG8000HXRTESTMOVDPTR，#0BFFFHMOVR2，#20HMOVB，#00HTEST：CLRAMOVCA，@A+DPTRXRLB，AINCDPTRMOVA，DPLJNZTESTDJNZR2，TESTMOVA，BRET执行该诊断程序后，若累加器中内容不为零，则EPROM出错。（2）RAM的诊断RAM存储器用于存储用户程序数据，RAM的诊断有两种方法：破坏性诊断和非破坏性诊断。破坏性诊断是将一定的数据写入，然后再读出看是否相同，这样原数据就破坏掉了，非破坏性诊断是将原数据读出并保留副本，求反，写入，再读出求反，与原副本比较是否相同。下面是对2000~~3FFFH进行诊断测试程序：TEST：MOVDPTRMOVR2，#20HTEST1：LCALLTEST2JBF0，TEST4DJNZR2，TEST1TEST2：SETBF0TEST3：MOVXA，@SPTR；诊断一个字节MOVB,A;保留副本CRLA；取反MOVX@DPTR，A；写MOVXA，@DPTR;读CLRA；取反CJNEA，B，TEST4；校对，出错MOVX@DPTR，A；恢复MOVXA，

@DPTR；CJNEA，B，TEST4；恢复出错INCDPTR；下一个单元MOVA，DPLJINZTEST3TEST4：RET（1）定时器的诊断定时器在数控系统中占有重要的位置，在插补等很多功能中要用到定时/计数器，因此对定时器进行诊断显得非常重要。对定时器诊断一般采用定时方式运行，如能按时溢出，置位溢出标志，就可以基本上诊断无故障，下面是对8031的定时器T0诊断程序：TEST：MOVETMOD，#1CLRTR0MOVTH0#0；16位计数MOVTLE，#0SETBF0；出戳标志初始化SETBTR0MOVR2，#80；延时MOVR3，#0TEST1：DJNZR3，TEST1DJNZR2，TEST1CLRTR0JNBTF0，TEST2CLRF0；有正常溢出TEST2：RET（2）中断功能的诊断8051系列单片机有五个中断源，如果一一诊断比较费事，一般选一个中断源作为代表，看看能否正常运行，最好选定时中断列表，它不需要外部硬件支持，在诊断T0定时器中断时，如果允许T0中断，并在中断子程序中做一件事通知自检程序，则可以根据这件事是否发生来判断中断是否发生，再将T0中断屏蔽，看看中断还能否发生，达到初步诊断中断控制功能的目的。8.2接口电路设计8.2.1单片机和主机（PC机）的连接串行通信是CPU与外界交换信息的一种基本通信方式。单片机用语数据采集时，往往作为前端机安装在工业现场，远离主机，现场必须采用串行通信方式发往主机进行处理，以降低通信成本，提高通信可靠性。51系列弹片机自身有全双工的异步通信接口，实现串行通信很是方便。在PC机内接有PC16550（和8250兼容）串行接口、EIA-TTL的电平转换和RS-232C连接器，除鼠标占用一个串行口以外，还留有两个串行口给用户，这就是COM1（地址3F8H~~3FFH）和COM2（地址2F8H~~2FFH），通过这两个口，可以连接MODEM和电话线互联网，也可以连接其他通信设备，如单片机，仿真机等。8.2.28031单片机接口的扩展在使用单片机的实时控制系统中，往往需要通信的外部设备或者控制对象比较多，单片机本身的I/O口无法满足要求，因而需要扩展I/O口。拥护可以把MCS-51的64KB数据存储器地址空间的一部分（例如0DH~~FFH）作为外部I/O的地址空间，CPU向仿问外部RAM单元一样读写扩展的I/O口。8.2.3键盘/显示器接口芯片82798279是intel公司为其8位微处理器配套设计的可编程键盘/显示器接口芯片，在微机控制数控系统中广泛应用。数控系统中广泛应用。1.8279的主要性能提供了硬件扫描键盘接口，可连接8行×8列的矩阵键盘。键盘接口可接开关式传感器矩阵或者其开关输入量具有动态扫描显示器接口，可接16个8段数码显示器。显示数据采用右端或左端送如。键盘和显示器扫描信号及扫描间隔由内部定时控制逻辑和扫描计数器完成。扫描信号具有编码输出和译码输出两种方式等功能.其显示器和键盘的驱动程序如下：（1）LED显示器程序:LED:MOVR1,#7EH;显示缓冲区末地址MOVR2,#01HMOVA,R2LP0:MOVDPTR,#7f01HMOVXA@DPTR,AINCDPTRMOVA,@R0:取显示数据ADDA,#0DH;加上偏移量MOVCA,A+PCMOVX@DPTR,AACALLDIMSDECR0MOVA,R2JBACC.5,LP1RLAMOVR2,AAJMPLP0LP1:RETDIMS:MOVR7,#02HDL:MOVR6,@0FFHDL1:DJNZR6,DL1DJNZR7,DLRET键盘扫描子程序KD1:MOVA,#00000011BMOVDPTR,#7F00HMOVX@DPTR,AKEY1:ACALLKS1JNZLK1ACALLLEDAJMPKEY1LK1:ACALLLEDACALLLEDACALLKS1JNZLK2ACALLLEDAJMPKEY1LK2:MOVR2,#0FEHMOVR4,#00HMOVDPTR,#7F01HLK4MOVA,R2MOVX@DPTR,AINCDPTRINCDPTRMOVXA,@DPTRJBACC.0,LONEMOVA,@00HAJMKPLKPLONE:JBACC.1,LTWOMOVA,#08HAJMPLKPLTWO:JBACC.2,LTHRMOVA,#10HAJMPLKPLTHR:JBACC.C,NEXTMOVA,#18HLKP:ADDA,R4PUSHACCLK3:ACALLLEDACALLKS1JNZLK3POP ACCRETNETINCR4MOVA,R2JNBACC.7,KNDRLAMOVA,R2JNBACC.7,KNDRLAMOVR2,AAJMPLK4KND:ANMPKEY1KS1:MOVDPTR,#7F01HMOVA,#00HMOVX@DPTR,AINCDPTRINCDPTRMOVXA,@DPTRCPLAANLA,#0FHRET（2）插补程序清单:ORG2300MAIN:MOVP,#60HMOVR0,#T8255MOVXA@R0,ALOR4:MOV28H,#0C8HMOV29H,#0C8HMOV2AH,#00HMOV2EH,#00HMOV2EH,#00HMOV70H,#0AHLOP3:MOVA,2EJJBACC.7,L0P1MOVA,70HSETBACC,0CLRACC.2MOV70H,ALCALLMOTR调环行分配器子程序；LCALLDELAGMOVA,2EHSUBBA,29HINC2AHAJMPLOP2转入子程序LOP2；LOP1:MOVA,70HSETBACC.2CLRACC.0MKOV70H,ALCALLMOTR：Y方向走一步LCALLDELAYMOVA,2EHADDA,28HINC2BHLOP2:MOV2EH,AMOVA,28HCJNEA,2AH,LOP3比较X;ST:MOVR0,#T8255关8255;MOVA,#00HMOVX@R0ALJMPST8.2.4中断优先电路五个中断的有先级别寄存器管理，相应位置1，则该中断源优先鉴别高，置0的优先级别低，具体情况见下表：表8-6——————PSPTiPXiPT0PX0无用位串行口高/低Ti高/低INT1高/低T0高/低INT1高/低当某几位中断源在IP寄存器相应为1或同为零时，由内部查询确定优先级，即优先响应先查询中断请求。8.2.5光电隔离电路为了防止强电干扰及其他信号通过I/O控制电路进入计算机，影响其工作，通常的办法是采用滤波吸收，抑制干扰信号的产生，然后采用光电隔离的办法，使微机与强电部件不共地，阻断干扰信号的传导，光电隔离电路主要由光电转换元件组成，如下图8-13所示：控制输出时，如图（a）所示，可知，微机输出的控制信号经74LS04A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，经反相后，加到发光管的电平低电平，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，光敏三极管接受发光二极管发出的光而导通，于是输出端几乎等于零。同样的道理，可将光电耦合器用于信息的输入，如图（b）所示。当然，光电偶合器还有其他连接方式，以实现不同要求的电平合伙者极性转换。光电偶合电路有以下做用：(1)可将输入与输出端两部分电路的地线分开，各自使用一套电源供电；(2)可以进行电平转换如图（a）所示电路，通过光电偶合器可以很方便地把微机的输出信号变为12V；(3)提高驱动能力。图8-13光电隔离电路8.3伺服电路伺服电机由于采用半闭环控制，在和微机接口时，不但需要输出接口，也需要输入接口。若驱动电路要模拟量，则是输入接口需要使用D/A转换器，若反馈信号是模拟量，则需要A/D转换器和微机接口。显然，接口的形式是随着控制系统的不同而不同的。下面是用8031单片机控制的伺服半闭环系统，其结构如图8-14所示：8.3.1系统的组成系统主要由8031单片机，速度检测元件（测速发电机），位置检测元件（光电编码器）0直流伺服电机，位置给定电位器以及相应的接口电路组成。光电编码器为9位，位置检测精度为0.70，测速发电机在额定转速下的输出电压是30V，PWM功率放大器由脉冲宽调制器及桥式开关组成。因编码器直接杂饲服电机上，其输出信号不能反映被驱动对象的实际位移，所以这个伺服系统诗歌半闭环系统。接口电路输出接口：输出接口就是单片机和伺服电机PWM功率放大器的接口。输入接口：速度反馈接口:这个接口主要由运算放大器N5及00809A/D转换器组成。组成有源低通滤波器，抑制测速放电机由于系统的微振而产生的高频噪声；组成放大倍数小于1的放大器，将测速电机的输出信号（-30V——+30V）压缩在±5V之间，以便0809转换.位置反馈接口:位置检测元件用光电码器，用以检测角位移；位置给定接口:位置给定和测速发电机共用一个0809A/D转换器。三、位置和速度接口位置和速度调节都由软件完成，位置调节一般采用比例调节，单片机根据采样得到的位置反馈信号，按P调节规律计算，并决定是否继续输出控制信号。速度调节通常采用PI调节，以实现无静差调速。单片机采样到速度反馈信后，按PI调节以便实现计算，决定下一步输出信号的大小，以控制伺服电机的转速。四、步进电机控制程序设计步进电机控制程序的任务是：判断旋转方向，按顺序送出控制一脉冲，以及判断所要送的脉冲信号是否已经送完。下面是三相六拍运转方式的程序设计方法。设步进电机所要走的步数放在寄存器R4中，转向标志放在程序寄存器用户标志F0中，当F0为0时，表示步进电机正转，当F0为1时，表示电机为反转，。正转，模型01H，03H，02H，07H，04H，05H存放在8031片内，数据存储器20H—25H中，26H中存放结束标志字00H。在27H开始的6个存储单元内存放反转模型01，05，04H，06H，02H，03H在2DH单元内存放标志00H字。（1）步进电机恒转速的程序设计：CONTRLO2：PUSHA ；保护现场MOVR4，#N ；置总步数初值NCLRCORLC，#PSW.5 ；判断方向标志JCROTE ；若转向标志为1MOVR0，#20H ；正转模型首地址AJMPPHROTE：MOVR0，#27H ；反转模型首地址PH：MOVTMOD，#01H； ；设置定时器T0方式定时MOVTL0，#XL ；赋T0定时初值MOVTH0，#XH SETBTR0 ；启动T0计时SETBET0 ；允许T0中断SETBEA；CPU开中断LOOP：MOVA，R4JNZLOOP ；等待中断CLREA；CPU关中断 POPA；恢复现场RET ；返回中断服务程序清单（完成正转或反转操作）：ORG000BHINT—T0：PUSHA