小型数控工具磨床控制系统设计

本科毕业设计(本科毕业设计(论文小型数小型数控工具磨床控制系统设专业：自动化（数控技术应用专学班级: 学GraduationGraduationDesignControlControlSystemDesignforSmallTool 8031作主CPUCPU扩展了外部程序存储器27256和数据存储器6264,外部程序存储器存储系统程序，数据存储器存储加工程序和数控系统处理的中间数据，并设计了掉电保护电路.另选用89C2051作为从CPU,控制多排多位的八段数码管的动态显示.8031发出的步进电机脉冲信号经锁存器输出，控制各电机的进给。用8155扩展一矩阵式键盘,同时用8255扩展开关量输入输出接口电路.此外，还设计了未知参数螺旋齿刀具参数测量及自动刃磨控控制系统，同工具磨床相配套,可解决未知参数螺旋齿刀具的自动刃磨问题。关键词：螺旋齿刀具;数控工具磨床;Inthispaper,theconstitutionandthecontrolstrategyofNCtoolgrindingmachineintroduced，theprincipleofcuttermillingprocessforunknownparameterscrewgearisbroughtforward,thenemphasizeintroducedthesoftwareandhardwareforthiskindofnumericalcontrolsystem.AtypicalMCU,8031wasusedasthehostCPUtocontrolthewholefunctionoftoolGrindingMachine27256anexternalprogrammemoryisusedtoStoragethesystemprogramand6264anexternaldatamemoryisusedtostoretheprocessprogramandthemiddledataofnumericalcontrolsystem.Powerfailurefunctionisalsoprovided。Inaddition，an89C2051isselectedastheslaveCPUtocontrolthedisplayofLEDpulsesignalsgeneratedbythehostCPU，8031wassendtothestepmotorthroughtheDtocontrolthefeedingmovementofeachmotorThekeyboardfunctionisachievedwithaprogrammableparallelinterface，8155andI/OinterfaceoftheNCsystemwasrealizedwithan8255.Furthermore,parametermeasurementandatuo—millingsoftwarefortheunknownparameterspiraltoothmachinetoolisfinishedandtheNCcontrolsystemisdevelopedtosolvetheautomaticgrindingproblemofunknown Screwgearcutter;NCtoolgrinder;Controlsystem；softwareand目 录目录第一章绪 引 1。2任务及要 数控工具磨床传动系统的组 数控工具磨床传动系统的控 1。5本文的结 第二章数控工具磨床控制系统电路设 设计方案的拟 2。1。1控制系统主CPU的选 2。1。2总体设计思 2。2时钟电路和复位电路设 时钟电路设 复位电路设 2。3控制系统存储器扩展电路设 2。3.1程序存储器扩展电路设 数据存储器扩展电路设 显示电路设 。4.1显示方式的选 2。4。2从CPU的选 。3数字动态显示电路设 2。4。4字母静态显示电路设 手动键盘和编辑键盘电路设 。1键盘接口芯片的选 2。5.2手动键盘电路设 。3编辑键盘电路设 2。6开关量输入输出与工作方式选择接口电路设 2。6.1接口电路芯片选 开关量输入输出接口电路设 。3工作方式选择接口电路设 2。7步进电机脉冲信号输出接口电路设 2。8译码电路设 第三章数控工具磨床控制系统软件设 测量方式控制软件设 3。2磨削方式控制软件设 控制系统原理图的绘 原理图的设计步 绘制原理 4。2控制系统PCB图的绘 4。2。1PCB图设计步 4。2.2元器件的封装说 小型数控工具磨床控制系统PCB 第五章结 论文总 5。2感 致 参考文 附录A：英文资 附录B：英文资料翻 附录C：硬件电路原理图与PCB 附录D：硬件元器件清 00引言随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日益激烈,产品更新速度越来越快，复杂形状的零件越来越多，精度要求越来越高,多品种、中小批量生产的比重明自动检测、自动控制等高新技术与一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用.目前生产的机械产品发生改变时,普通机床与工艺装备均需作相应的变换和证产品质量，特别是一些曲线、曲面轮廓组成的复杂零件只能借助靠模和仿形机床,或者借助划线和样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大的限制.数控机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的,它为单件、小批生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段。数控机床的优点有（1）加工对象改型的适应性强（2（3）生产效率高（4）（）良好的经济效益（6）有利于生产管理的现代化.众所周知机床是受固定资产投资影响较大的投资类产品。在目前国内固定资产投资大幅增加的情况下,为机床行业的发展提供了又一次难得的机遇。其中种类型的磨具，可以完成内外圆柱面、平面、螺旋面、花键、齿轮、导轨和成形高硬度材料的加工，如淬硬钢、硬质合金和各种宝石等,应用十分广泛。机械加工的高精度不光取决与数控机床的高精度，还受刀具的精度有关.无论在何种切削条件下.所以11数控工具磨床，刃磨未知参数螺旋齿刀具是十分重要的。任其主要要来刃磨未知参数螺旋齿刀具，控制系统要具备人机交互能力，所以需设计显示电口，按照数。11XZ轴为C轴为刀具（工件）旋转运动。通过转动。（数控装置即CNC装置，是数控系统的核心，其硬件和软件控制着全部数控输入///输出接口是计算机控制信息及加工数据都是通过输入设备送人C状态和数据一般通过显示器和各种指示灯来向用户显示1。1传动系统简1、3、8、10．步进电 2、7、11。滚球丝 4.变速5.刀具6.砂轮9。工作台12主电（装置为核心的硬件数控系统已经日趋减少，取而代装置都是采用微.1。5本文的结普通磨床数控改造技术进行了研究。全文共分为五章，各章的主要内容如下：2PAGEPAGE3系统的设计方案，并详细讨论了系统各部分电路的设计方法；;第四章讲述了设计的原理图与PCB图的绘制方法，并结合自己绘图时遇到第五章总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步研究的方向数控工具数控工具磨床控制系统电路设2。1设计方案的拟定设计方案前首先要选择好数控系统的核心部分U。控制系统主CPU的选,简称单片机，是微型计算机的一个分支。它是在一块大规模或超大规模集成电路芯片上集成了O/成度、功能、性能、体系结构上都有了飞速,已能集成一个完整的功能强大、性到社会生活的各个方面,人们更倾向于称单片机为微处理器或者微控制器。据不到5年6月，全世界单片机的生产厂家有近0004S111内部没有OKB1KB1,,118位中央处理单元片内有时钟发生电路（12MHZ）128字节的64K64K216位定时器/5个中断源,2具有位寻址能力,件就可以构成一个完整的微机控制系统2。外部引脚的使用方制造工艺为NMOS的MCS-51单片机都采用40只引脚的双列直插封装（DIP）方式，8031引脚如图2。1所示。I/O口线:P0、P1、P2、P3共四个8位口；控制口线：PSEN（片外取指令控制、ALE(地址锁存控制)、EA（片外存储器选择、RESET（复位控制；电源及时钟：Vcc(接+5V电源、Vss(接地）;XTAL1和XTAL2接外部晶体振荡器。当8031单片机外扩程序存储器、数据存储器或输入输出端口时，外芯片需要8031为其提供地址总线、数据总线和控制总线，如图2.2所示.地址总线（AB）宽度16位,可访64KB的外部程序存储器64KB的外部数据存储器。低8位地址总线(A0～A7）P0口经地址锁存器锁存后提供,8位地址总线（A8～A15）直接P2口提供.数据总线宽度8位,P0口提供。控制总线（CB)P3口的第二功能状态4根独立的控制线RESET、EA、ALEPSEN组成。这样就可以8031接入到一个控制系统中去了。图3。 8031引脚 图3。 8031片外总线结图2。18031引脚 图2.2单片机的片外总2.1.2本人的设计方案是：采用8031单片机做主CPU，片外扩展32K程序存储器和8K数据存储器,程序存储器采用27256芯片，数据存储器采用6264芯片；使用一个从CPU，用来控制五排LED数码管进行动态显示的,这五排数码管分别显示的是功能字后的数字、X轴坐标、Y轴坐标、Z轴坐标和C轴的角度；编辑键盘用8155扩展，把剩下的并行口作扩展的I/O口接刀具种类选择开关；并再58255两个口扩展若干开关量输入输出信号接口，这些信号的输入输出都要经过光电耦合器来进行抗干扰，8255的另一个口用来作为工作方式选择的接口；经8031输出的X轴、Y轴、Z轴、C轴步进电机正、反转脉冲信号经锁存器锁存具体的硬件构成框图如图2.3所示显示电键手键刀具种选择开至步进电机驱方关光电耦启停收发信号电图2。 硬件构成框2.22.22。2。1时钟电路的设计时钟电路的设计非常重要，时钟电路是单片机的核心,小型数控工具磨床控制系统采用的是内部时钟方式，单片机8031内部有一个高增益反相放反相放大器的输入端为输出端为，外接晶振（或陶瓷谐振器如图4所示。在1和2两端接上石英晶振和微调电容就可构成自激振荡器。电容器，2选择大小是F起振，二是对振荡器的频率f振荡频率通常取z至z6内.本人设计时使用的晶振频率为10MHz，根据

´12´(256-可以算得8031片机的一个机器周期的具体时机器周

晶振频

10´

其中：SMOD波特率控制位；fosc时钟振荡器频率；x定时器时间常数2。2.2复位电路的设计

图 时钟及复位电复位是单片机的初始化操作,单片机在启动运行时,都需要先复位.它的作用是使U单片机复位后，程序计数寄存器C初始化为，单片机从H地必须使VD引脚保持两个机器周期以上的高电平，一般上电复位时间需要大于。复位有上电自动复位C电路充T引脚端出现正脉冲，只要T引脚端保持大于两个机器周期以上的高就能使单片机有效复位，充电时间常数为。本次设计的小型数控工具磨床控制系统采用上电复位和按钮复位两种复位电路。在8031复位端7RESET上接如2.4所示电路，电R110kW，电C410uF；电阻R210kW，电C510uF;当上电时,复位RESET上出现高电平,在RESET引脚上出现两个周期的高电平将使单片机复位。图2。4中复位按钮S42被按下后，在RESET上出现高电平，使系统复位到初始化状态；当急停按钮被按下，外部中断0起作用,单片机响应内部中断程序，并且在RESET引脚上也会产生高电平,使8031复位。这样的设计符合控制系统硬件电路实际控制要求.2。3CPU存储器扩展电路设8031单片机内部没有程序存储器，所以要外扩32K程序存储器,用来存放系统程序，这样的存储器要只可读不可写;再外扩8K数据存储器，用来存储加工程2。3。1程序存储器扩展电路设1。程序存储器芯片选8031片内不带ROM,用作程序存储器的器件是EPROM，由于设计要求扩展32KB程序存储器EPROM是可擦除可编程只读存储器，小型工具磨床控制系统中需扩展32KB空间的程序存储器,所以选用一片27256（32K×8）芯片就可满足要求。2。5所示为27256芯片引脚。图中，A0～A14为地线,可以计算出存储器的容量215=32KBD0～D7为数据输出线，CE为片选端，OE2。527256引脚为输出允许端Vpp为编程电压端Vcc为+5V，GND为地2。程序存储器扩展电本设计扩展的程序存储器容量大于256字节，因此,EPROM片内地址线除了P0口经锁存器提供8位地址线外，还需P2口提供若干地址线。EPROM所需地址线数决定于EPROM的容量,扩展32KB的容量就得需要15根地址线，所需的高位地址线由P2口提供。程序存储器扩展电路如图2.6所示数控工具磨床控制系统外扩32KB程序存储27256,8031P074LS373锁存器272568位地址线A0～A7,272567位地址A8～A148031单片机P2。0～P2。6。27256的数据D0～D7接在8031单片P0口上，ALE（允许地址锁存）接锁存器CLK端（11脚)，由于是分时使用,先输出外部存储器的低88位地址，故应在外部加锁存器将地址数据锁存，地址锁存信号用ALE。然后,P0口才作为数据口使用。根据程序存储器扩展电路设计,程序存储器的27256的寻址范围见表表2。 程序存储器地址地址 地…00000…0000000…0100000…10┆┆┆┆┆┆┆┆┆01111…1001111…11图2 CPU存储器扩展电路2。3.2数据存储器扩展电路设1。数据存储器芯片选98031单片机内部有128个字节的RAM，在小型数控工具磨床控制系统中仅靠片内RAM是不够的,必须外扩外部数据存储器。常用的数据存储器有静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两类。DRAM一般用于存储容量较大的系统中,而且DRAM需要刷新逻辑电路以保持数据信息的不丢失，电路设计较复杂。虽然DRAM芯片具有容量大、功率低、价格便宜等优点，但它极易受干扰，对外界环境、工艺结构、控制逻辑和电源质量等的要求都很高。因此,本人设计的小型数控磨床控制系统选用SRAM作为数据存储器。与DRAM相比,SRAM无须考虑保持数据而设置的刷新电路，故扩展电路较简单。在8031单片机应用系统中，最常用的静态数据存储器RAM芯片有6116（2K×8）和（8K×8）两种。任务书和设计的实际需要都是要求外8KB数据存储器6264芯片能满足要求。62648K×8位静态随机存储器芯片，采用CMOS工艺制作28线双直插式封装,其引脚如图2。7所示.A0~A12为片13位地址线D0～D78位数据线；CS1为片选端OE、WE为读、写信号线。2。76264引脚2。数据存储器扩展电本人设计电路图如26示8031片机P0经地址锁存74LS373锁存后6264片8位地址线A0～A7再与锁存器74LS373锁存输出端相连，高5位地址线A8～A12与8031单片机P2。0～P2.4直接相连；数据线D0~D7直接与8031P0口相连；片选信号CS1由8031高位地址P2.5～P2.7经74LS138地址译码提供；片选CS2保持高电平，这里采用了一个分压电路,在+5V与地线之间接入两个电R10R9R105.1KWR910KW，如2。8示，2。8分压电可以计算出图中输出的高电平U=3.31V，所以这个分压电路能提供较稳定的高电平输入。因为设计CPU存储器扩展电路时，扩展了数据存储器SRAM和程序存储EPROM，EPROM掉电后数据不会丢失，而且是可读不可写的。所以直接扩展而SRAM是随机静态数据存储器6264,这种芯片掉电后就会丢掉所有的数据，为了使加工数据能够掉电不丢失，就得接一个后备电源,以保证此芯片不失电，这种电路叫做掉电保护电路，如图2.9所示。 数据存储器的掉电保护电根据数据存储器扩展电路设计,数据存储器的6264的寻址范围见表2。表2。 数据存储器地址地址 地A15A14A13 A11010…00A0OOH1010…0A001H┆┆┆┆┆┆┆┆1011…10BFFEH1011…11BFFFH多样，有TDD投影显示器等等.在机床数控系统中常用CRTLED显示器目前也出现了高性能的LCD显示器，其中LED由于功耗较少、亮度强、控制简单可靠。且价格LED显示器。显示方式的选本人设计的小型数控工具磨床控制系统需要五排显示，包括功能代码的数字，XY轴坐标、ZC轴坐标功能字是字母，所以显示功能字必须用61;显示数字和坐标值用8一般机床的单位为，磨床也不例外，范围在1所以每轴需要显示六位，共需要使用0个8段数码管。显示方式又分为静态显示与动态显示两种，静态显示不占用U,2个锁存器，这样硬件电路大大复杂，而且会造成设计成本提高。此设计但这种方式占用U速度。所以决定使用一个从，专门用来控制显示电路。显示U主要是按照主U1将多功能的8位U与M高度灵活且价格适宜。此次设计选用1作显示，控制显示器显示。从1是由L其主要特点为采用h存储器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与S1完全兼容，其程序的1增加了在零频下工作的静态U停止工作，但/M与MCS-51产品兼容2）2KB的在线可重复编程快闪存储器，寿命可达1000次写/擦除周期宽工作电压范围为2.7V-6V全静态工作方式：0HZ—24MHZ两级程序存储器加密128×87）15可编程I/O8）216定时器/计数器9）5中断源可编程串行通道可直接驱动有片内精密模拟比较低功耗的闲置与掉电模式89C2051的引脚功能脚，P1口共8脚，准双向端口,P3口共7脚,准双向端口，并且保留全部P3口的第二功引脚有内部上拉电阻,P1。0P1.1需要外部P1口输出缓冲器能吸收20mA灌入电流并可直接驱动LED显示器当向端口P1写入电平“1"时，可作为输入引脚。因为P1.2-P1。7有内部上拉的作用，此时若有外电路作为输入，引脚会向外灌电流（IIL）.P1口在快闪编程与校验功能中还承担数据代码接 图2。10 89C2051引脚图33口只有7位5和76为1无D和WR7为一般O线。3口输出缓冲器能吸收A灌入电流，当向端口31”时，可用作输入端口。因为内部上拉作用，当3口有外部低电平输入时，引脚向外产生）3口也提供1的第二功能，在我的设计中89C2051的P1口、P3口只作为双向I/O口使用，不使用P3口的第二功能。所以这里就不对P3口的第二功能做介绍了.3．芯片工作电源本人设计中的单片机工作电压+5V，由交流电压经变压、整流、滤波得到。其中电源正与地线之间接入了大小为0.1uF的瓷片电容，这样接的原因是可以抗干扰。如图2。11所示。4.时钟电路的设外接晶体引脚XTAL1XTAL2接外部振荡器信号,即把外部振荡器的信号如图2。11所示.本人设计的原理图中使用了12MHz晶振，则根据单片CPU的工作时序，其4个周期的具体值计算如下:振荡周期=1/12s时钟周期=1/12s´1/6s；机器周期=2´2´=s=s´(1~4s2.11时钟与复位电用人眼是不能发觉的，这样就可以达到显示效果了。5。复位电路的设89C2051的复位电路和CPU的复位电路有所区别,少了一个急停，它只需要设计上电复位与按键复位。方法与主CPU设计相同,因为少了个急停按钮,就不需要用与非门而改用成单独的非门.6。89C2051引脚使用说明（表2。 89C2051引脚使用说引号引脚说引脚引脚说接单片机工作电压数据串行输出接地移位寄存器清零脉P1。数据信收主CPU写信P1。数据信接译码器，做显示的位码选P1。数据信接译码器,做显示的位码选数据信接译码器，做显示的位码选数据信对主CPU的写信号做出回数据信接振荡数据信接振荡2。数据信数字动态显示电路设动态显示电路，选用74LS164移位寄存器，信号以串行方式输入,并行方式输出，其电路如图2。14所示.1．74LS164移位寄存器的功寄存器引脚图如图2。12所示。A、B：串行输入端Q0—Q7：并行输出端，CLK：串行时钟输入端，MR串行输出清零端，具体输入输出关系见表2。4图2。12 74LS164引脚图表2。474LS164功能表输入输出清时AB ……L××× LHL×× H↑HH H↑L× H↑×L 表中,×代表任意状态；Q00、Q10—Q70代表在稳态输入条件建立之前Q0、Q1-Q7的输出状态；H/L、Q0n—Q7n代表在最近的时钟上升沿↑转换之后Q0、Q1~Q7的输出状态。2．动态显示电路设计数码管显示器根据公共端的连接方式，可以分为共阴极数码管（将所有发光二极管的阴极连在一起)和共阳极数码管(将所有发光二极管的阳极连在一起D数码是共阴极。共阳极数码管每个段0"“1要求驱动功率较大。但是共阴极管的亮度比共阳极管的要亮些。通常每个段笔画要串一个数百欧姆的限流电阻。笔划的选择称为段2。138段数码管引脚示，而89C2051已经没有足够的接口再作为位码选择信号线了,所以使用一个译码器进行译码位选，本人在设计中选用74LS138芯片即3线-8线译码器.这是我的选择输入端A、B、C（1、2、3引脚）,用译码器的6个输出线(Y0-Y5）分别位选6位数码管.2。14两排两位数码管动态显示电路因为篇幅的问题，这里只列出两排两位的LED数码管的动态显示，如图2把数据管的段码送到相应的行,89C2051再通过74LS138译码器送出相应的位码给显示位，这样就可以点亮相应的数码管了,89C2051通过不断送出数据，让数码管的数据不断更新。设计时使用一个+5v电源来增加驱动功率,使数码管变亮。设计的五排六位动态显示电路原理与图2。14一样，详图见附录C.2。4.字母静态显示电路设16段数码管,又称为“米”字管，用它可实现字母显示。8段数码管只能实现数字及字母A—F的显示，所以为了实现机床所有功能字都能显示,选择了16数码管它的工作原理与8数码管相同.16数码管的引脚图如2。15所示。当计算机需要显示时,便将要这里的显示电路是静态显示的所以用以控16段数码管的是主CPU8031,片选信号是CPU16地址的高三位地址线经过3-8码后，选择两位作为片选信号.16段的数码显示电路图如图2。16所示 手2。5.1键盘接口芯片的选键盘分手动键盘和编辑键盘。手动键盘接8031P1口,无需接口芯片；而编辑键盘设计成矩阵式键盘，需选择一接口芯片，本控制系统选择8155作为编2。5.2手动键盘电路设手动按键有+X、—X+YYZZ、+C、-C共八个,分别控制工具磨床运动部件在相应方向的手控移动8031的P1电路如图217,8031的P1受控的运动部件向相应方向移动,按键释放，运动部件停止移动图2。 16段数码管显示电路图 手动键盘电路2.5.3编辑键盘电路设计矩阵式键盘的按键触点接于由行列母线构成的矩阵电路的交叉处每当个键按下时通过该键将相应的行、列母线连通由图2.18,8155的PAC一的，只对应于每一个输出状态,只要按下一个键，那么就可以得到一个键的编 编辑键盘电路当单片机应用系统中需要较为复杂的I/O口时通常采用可编程I/O接口芯片扩展I/O口，如8255芯片、8155芯片。2。6。1接口电路芯片选2.19)芯片具有24条输入/输出引脚、可编程的通用并行输入/输出接口电路。8255具有三个相互独立的输入/输出通道:通道A、通道B、通道C。A、B、C三通道可以联合使用，构成单线、双线或三线联络信号的并行接口，此时C口完全服务于A、B口。A口有三种工作方式：方0、方1、方2；B口有两种工作方式：方式0、方式1。数据总线驱动器。这是双向三态的8位驱动器，用于和单片机的数据总线相连，以实现单片机与8255芯片的数据传送.并行I/O端口：端口A、端口B、端口C这三个8I/O端口功能完全由编端口：包括一个8存/缓冲器和一个8可作为数据输入或输出端口，并工作于三种方式中的任何一种。它是最灵活的输入输出寄存器，可编程作为8双向寄存器。端口包括一个8位的数据输出锁/缓冲器和一个8位的数据输入缓冲器， 图 8255引脚作为数据输入或输出端口但不能工作于方式2.即它可编程作为8位输入或输出端口C：包括一个8位的数据输出锁存/缓冲器和一个8位的数据输入缓冲器，可在方式字控制下分为两个4位的端口（C端口上和下，每个4位端口都有4位的锁存器，用来配合端口A与端口B锁存器输出控制信号缓和输入状态信号，不能工作于方式12.RD：读控制端。当RD=0时，允许单片机从8255读取数据或状态字。WR:写控制端.当WR=0时，允许单片机将数据或控制字写入8255。A0、A1:口地址选择.通过A0、A1可选中82554个寄存器。口地址选择如表2.5所示。 寄存00输出寄存器A（A口01输出寄存器B（B口10输出寄存器C(C口11控制寄存器(控制口RESET：复位控制端。当RESET=1时，8255复位。复位状态是：控制寄存4）AB组控制块.每个控制块接收来自读/写控制逻辑的命令和内部数据A组控制块控制AC口的高4位B组控制块控制BC口的低4位表 CPU对8255端口的寻址和操作控操010010010010001PA口→D0—001PB口→D0—001PC口→D0-1××011000非法操001非法操开8255I/O口扩展的实口地址选择端A0、A174LS373地址锁存器的地址锁存输出端A0、A1。8255的输入端直接与8031P0口连接。此次设计,8255PA口用作工作方式选择端口；PB口用作信号输入端口；PC口用作信号输出端口。光耦电对以上的输入输出扩展电路，为了消除强电干扰,防止计算机和接口电路损l写为,亦称光电隔离器，简称光耦.光耦隔离就是采用光耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏（三极）管封装在一起.发光二极管把输入的电信号转换为输了信号，又有隔离干扰的作用。此次设计所用的光耦电路如图0所示：R108

R109 2.20光耦电路三极管导通输出低电平；相反，如果二极管接收三极管也截止，则输出高电平。I/O光电耦合电路见附录C2。6。3工作方式选择接口电路设作方式可通过波段开关选择.8255PA口扩展一六档的波段开关。如图2.21所示。六档波段开关一端接地，另外的六挡端分别通过一个10K的上拉电阻+5V电源及PA口的六个脚相连接。通过使波段开关处于不同位置而实现不同的2.21工作方式选择电路步步进电机的脉冲输出分为两种，一种是软件环分，另一种是硬件环分.软件要有步进电机X、YZ和C的进给,本次设计使用的是硬件环分,所以使用8031片机P0经地址锁存器74LS273存输出接步进电机相序分配电路，如图2。22示。图 步进电机脉冲信号输出电路通过8对1的、7三个地址信号进行译码，得到相应的八个片选信号,从而控制各个芯片的工作具体的接线在前面已讲过，这里把各个译码的位详细标出来，如图3所示。根据以上的译码电路可以计算出各个扩展芯片的地址各个电路的片选地计算见表图2。23 表2。7 芯 地址 地 A7A6A5A4

10101×1000000000000110000000000010000000000A B C A B C （（0100000000000冲锁存（161100000000000八位(16段1110000000000位第三 数控工具磨床控制系统软件设软件采用模块化设计方式模块的执行取决于操作面板上的方式开关状态。系统主程序在完成I/O方式开关的状态，进入其中的一种，其主要工作方式如下:由图1可知螺旋齿刀具的向走刀长度含磨入、磨出长度为l，则与其相对应的周向走刀弧长为为确定弧长为据相似三角形，求出弧长S。为此，刃磨前，在磨头上装一测量头，测量头的测量电路与刀具一起组成闭合回路如图2所示.测量时功能首先使测量头与刀齿接触，然后使刀具直线移动 螺旋线的展 轨迹如图3。1中的1或2，这时控 制系统自动记下刀具直线移动步数Z1和转动步数C1Z当量将由操作面板输入的走刀长度e转换成步进电机转动步数ZeC轴转动步数C，以Z,C）为 C（脉冲当量产生的，该误差小于一个脉 图 测量电小d值。如:a=0.36o，u

1，d=d=d=

=增大Z向测量长度也可减小C向超程误差对螺旋线导程精度的影响。图3Z轴和C刀齿旋向，确定刀具走向和转向。若手动键按反了,则系统拒绝执行刀具的直线当测量值达到或超过预置的1min和1min时，按下CZ向或C接着完成计算并返回主程序。3.23.2自动刃磨流程图如图3。4所示，其中T为每个刀齿的刃磨余量；i为刃磨每个刀齿的走刀次数；n为刀齿数.在程序中以刀齿数为内循环,进刀次数为外循环，即每进刀一次，全部刀齿刃磨一遍,这样刀齿受热变形均匀，磨去的余量相同，能保证刃磨后的刀齿位于分度步数m小数累计到下一次分度步数中。另外还有两种方法如下（1）参数输入方式根据系统提示符，从键盘依次输入刀齿数、刀齿旋向、走刀长度、刃磨余量、走刀次数、走刀速度、Z轴和C轴的测量下限控制值Z1min和C1min等现场参数。）对刀方式调整好前后角，并这时系统内部自动记录起点至对刀点的刀具移动步数2，然后置方式开关为对启动对刀方式程序后，系统首先取内部记录的参数1、1及2，根据C2=开手动刀具直线移动(Z轴)或转动(C轴N测量头测开手动刀具直线移动(Z轴)或转动(C轴N测量头测开开NY图3。 自动刃磨流程 使用电脑设计电路原理图和电路板图是把电子技术从理论应用到实际的第一步，在学习完模拟电路和数字电路之后，就开始学习用电子线路CAD绘制电路原理图和电路板图。只有会设计电路原理图和电路板图才能进行电子产品的研究与开发。本人这次毕业设计是使用Protel99SE软件作为工具绘制出设计的原理图,并生成一系列相关的文件,最后绘制出电路板图，Protel99SE是澳大利亚ProtelTechnology公司推出的一个全32位的电路板设计软件。该软件功能强大，人机界面友好,使用该软件设计者可以容易的设计电路原理图、画元件图、设计电路板图、画元件封装图和仿真，是业内人事首选的电路板设计工具。下面就具体的阐述我的绘制原理图与PCB图的过程4。1控制系统原理图的绘原1)设置好原理图的设计环境。设计环境对画原理图影响很大.设计环境设置是使用Design/Options和Tool/Preferences菜单进行的.设计环境主要是包括图纸大小、捕捉栅格、电气栅格、模板设置等。放置元件。将电气和电子元件放置到图纸上.因为目前原器件的种类比较多，都被分别放在不同的元件库中。原理图布线。将放置在原理图上的元件用导线连接起来，连接应符合电气规格。编辑与调整。编辑元件属性，包括元件名、参数、封装图等.调整元件和导线的位置等。检查原理图.使用Protel99SE的电气规则检查功能检查原理图的连接是否合理与正确，给出检查报告。有错误进行改正。生成网络表。原理图网络表就是元件名、封装、参数及元件之间的连接表，通过网络表确认各元件之间的连接关系.7）打印输出。打印输出原理图。4。1。2绘制原理1)启动Protel99SE。点击图标进入Protel99SE设计环境。建立数据库文件。选择File/NewDesign菜单，选择保存文件路径，输入数据库文件名、选择储存方式，点OK后。值得注意的是这是个数据库，以后这一项目的所有文件都可以在这一数据库下完成。建立原理图文件。选择File/New菜单后,选择SchematicDocument，然后点OK。双击新建的原理图文件，进入原理图设计窗口。此时要设置一些主要参数，参数主要包括图纸大小、捕捉栅格、电气栅格、模板设置等.设置方式:单击鼠标右键,选择DocumentOptions下的SheetOptions标签.设置元件库。画图前应在元件库管理器中放置元件库，进入元件库管理器，单击Add/Remove按钮后选择DesignExplorer/Library/Sch路径,选择常用的元件库文件。单击OK，元件库将在元件库管理器窗口中显示。一般常用元件在miscellaneousDevice.ddb库中。TTL与COMS数字集成电路在TIDatabooks库或NSCDatabooks库中找。运算放大器和稳压电源电路在NSCanalog.ddb中找。还有一些常用的元件可以在ProtelDOSSchematicLibraries.ddb里找到。在实际画图过程中,若元件是元件库中没有的，选择库文件图标（SchematicLibraryDocument，建立Schlib1Lib自己绘制元件。并建成一个元器件库。同样设计好的元件也是通过相同的方法调入原理图中进行使用。编辑与调整。编辑元件属性，包括元件名、参数、封装图等,然后调整好布局，最后进行连线。本人做的小型数控工具磨床控制系统的总原理图主要由CPU扩展电路、从CPU控制的显示电路、手动键盘和编辑键盘电路、I/O扩展电路、和一些其他电路（如复位电路、晶振电路、掉电保护电路等）组成.根据上面使用Protel99SE的绘图方法，绘制出了控制系统原理图（附录C。选择绘制PCB图标，进入PCB环境，可使用电路向导确定电路板层数、尺寸等电路板参数。在电路板管理器中的Browse/libraries中添加常用的或自己绘制的元件封装库。使用Design/LoadNet命令，调入原理图网络表，在生成的宏命令窗口中修正所有出现的错误(主要是封装名错误、元件管角与封装焊盘之间没有对应关系等，当所有宏命令有效，点Execute按钮，将元件封装和网络表放置到电路板上。布置元件，将元件合理的分布在电路板上.6）设置自动布线规则,自动布线。7）完成修饰等工作，将电路板存盘或打印。4。2。2元器件的封装说明（4.1元器件的封装说明封装类型封装名称电阻类无源AXIAL0。31。数字表示焊盘间距,单位为英