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1、机电一体化系统综合课程设计课题名称：数控工作台设计（电气部分）学院：信息工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机械三班姓名：胡忠钦学号： 10901313 指导老师：季国顺金成柱聂欣名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 30 页 - - - - - - - - - 目录一、总体方案设计 . 1 1.1 设计任务 . 1 1.2 总体方案确定 . 1 二、机械系统设计 . 4 2.1 工作台外形尺寸及重量估算 . 4 2.2 导轨参数确定 . 4 2.3 滚珠
2、丝杆的设计计算 . 4 2.4 步进电动机减速箱设计 . 6 2.5 步进电机的选型与计算 . 6 三、控制系统硬件设计 . 8 3.1 CPU . 8 3.2 驱动系统设计 . 10 3.2.1 步进电机的驱动电路 . 10 3.2.2 电磁铁驱动电路 . 12 3.2.3 电源转换 . 12 四、控制系统软件 . 13 4.1 控制系统软件总体方案设计 . 13 4.2 主流程设计 . 13 4.3 中断服务流程 . 15 4.3.1 INTO 中断服务流程图 . 15 4.3.2 INTI 中断服务流程图 . 16 4.4 软件调试 . 17 4.4.1 复位程序流程图 . 17 4.4
3、.2 X 轴电机点动正转程序流程图 . 19 4.4.3 绘制圆弧程序流程图 . 20 4.4.4 步进电机步进一步程序流程图 . 21 五、总结 . 22 六、参考文献 . 23 七、附录 . 24 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 30 页 - - - - - - - - - 1 一、总体方案设计1.1 机电专业课程设计的任务主要技术指标：一定的规格要求 （负载重量 G=500N；台面尺寸 CBH=24025415mm；底座外形尺寸 C1B1H1=550
4、550184mm；最大长度 L=678mm；工作台加工范围 X=300mm；Y=300mm；工作台最快移动速度为1m/min；重复定位精度为0.02mm，定位精度为 0.04mm；设计具体要求完成以下工作：（1）数控工作台装配图1 张；（2）数控系统电气原理图1 张；（3）设计说明书页1 本；所有图样均采用CAD 绘制打印，设计说明书按规定撰写。1.2 总体方案确定图 1-1 系统总体框图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 30 页 - - - - - - -
5、 - - 2 机械传动部件的选择 导轨副的选择要设计的 X-Y工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大， 但脉冲当量小，定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。 丝杠螺母副的选择伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量和 0.02mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙， 而且滚珠丝杠已经系列化， 选用非常方便， 有利于提高开发效率。 减速装置的选择选择了步进电
6、动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量， 放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置， 且应有消除间隙机构。为此，系统中决定采用无间隙齿轮传动减速箱。 伺服电动机的选择任务书规定的脉冲当量尚未达到0.001mm ，定位精度也未达到微米级。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。 检测装置的选择选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给精度对于步进电动机来说还是偏高的，为了确保电动机在运转过程中不受切削负载和电网的影响
7、而失步， 决定采用半闭环控制， 并在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。 增量式旋转编码器的分辨率应与步进电动机的步距角相匹配。考虑到 X、Y两个方向的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量， X、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机，以及检测装置拟采用相同的型号与规格。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 30 页 - - - - - - - - - 3 二、控制系统的设计设计的 X-Y 工作台
8、准备用在数控铣床上， 其控制系统应该具有单坐标定位、两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统应该设计成连续控制型。对于步进电动机的半闭环控制，选用MCS-51系列的 8 位单片机 AT89S51作为控制系统的 CPU ，应该能够满足任务书给定的相关指标。要设计一台完整的控制系统，在选择 CPU 之后，还需要扩展程序存贮器、 数据存贮器、键盘与显示电路、 I/O 接口电路、 D/A转换电路、串行接口电路等。选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -
9、 - - - 第 5 页，共 30 页 - - - - - - - - - 4 二、机械系统设计2.1 工作台外形尺寸及重量估算工作台面尺寸：长宽高（mm) 240 254 15 重量：按重量 =体积材料比重估算240 254 15 10-3 7.8 10-271.323 N上导轨座（连电机）重量：254 550 (184-15) 10-3 7.8 10-2 1841.5254 N 夹具及工件重量：约150N累计重量： 2060 N 2.2 直线导轨副的计算与选型1.滑块承受工作载荷Fmax (单个滑块所受最大垂直方向）Fmax=F+G/4=1015 N （2-1）查表 3-41,初选直线滚动
10、导轨副的型号为KL 系列的 JSA-LG15,其额定载荷Ca=7.94 KN,额定静载荷 Coa=9.5 KN 任务书规定台面尺寸240mm 254mm ，加工范围300mm 300mm ,由表 3-35 选取导轨长度为 580mm 2.3 滚珠丝杆的设计计算1.最大工作载荷 Fm的计算移动部件总重量2060N，按矩形导轨进行计算， 查表 3-29，取颠覆力矩影响系数k1.1,滚动导轨上的摩擦因数=0.005Fm=G=1664.3N （2-2）2.最大动载荷 FQ设工作台最快进给速度为1000mm/min,初选丝杠导程 Ph=5mm 此时丝杠转速 n=v/Ph=200r/min （2-3）求滚
11、球丝杠的使用寿命T=15000h，代入 LO=60n T/106,得丝杠寿命系数LO=180（106r）查表 3-30，取载荷系数 fW=1.2,滚道硬度为 60HRC，取硬度系数 fH=1.0，代入FQ=NFffLmHw4.1127630（2-4）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 30 页 - - - - - - - - - 5 3.初选型号根据计算出最大动载荷和初选的丝杠导程，查表 3-31， 选济宁博特精密丝杠制造有限公司生产的G 系列 2505-4型
12、滚珠丝杠副，为内循环固定反向器单螺母式，其公称直径25mm，导程 5mm，循环滚珠为 4 圈 2 列，精度等级取5 级，额定动载荷大于FQ。4.传动效率 的计算将公称直径 do=25mm,导程 Ph=5mm,代入 =arctan(Ph/ d0)，得丝杠螺旋升角=338，得传动效率=95.6%.5.刚度的验算X-Y 工作台上两层滚珠丝杠副的支承切采用一对推力角接触球轴承，左右支承的中心距离为 a=500mm，钢的弹性模量 E=2.1 105MPa,查表 3-31，得滚珠直径 Dw=3.175mm,丝杠底径 d2=21.2mm，丝杠截面积222/ 4352.8Sdmm ，根据1/ ()mF aES
13、 ：（2-5）得在 Fm 作用下产生的拉 /压变形量根据公式0(/)3WZdD得单圈滚球数 Z=20，该系列丝杠为单螺母， 滚珠的圈数 列数为 4 2. 代入公式 ZZ圈数列数 ，得滚球总量 Z=160，丝杠预紧时，取轴向预紧力FYJ=Fm/3=555N, 滚珠与螺纹滚道间的接触变形量2=0.0013 Fm/（103210/ZYJDwF）=1.31 10-3mm （2-6）因为丝杠加有预紧力，且为轴向负载的1/3，实际变形量可减少一半，取2=6.55 10-4mm.丝杠的总变形量S总=1+2=1.12 10-2+6.55 10-4，计算得丝杠的有效行程为250mm，由表 3-27 得，5 级精
14、度滚珠丝杠有效行程在315mm，行程偏差允许打到 23m, 可见丝杠刚度足够。压杠稳定性校核：根据公式 FK （2-7）计算失稳时的临界载荷Fk。查表，取支承系数kf=1，由丝杠底径 d2=21.2mm，求得截面惯性矩42/ 64Id9910.44mm4；压杆稳定安全系数K 取 3 （丝杠卧式 水平安装）；滚动螺母至轴向固定处的距离a取最大值 500mm。代入得mmESaFm0112.08 .352101.25003.16645122KaEIk名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -
15、- 第 7 页，共 30 页 - - - - - - - - - 6 Fk=27359.6N，远大于工作载荷Fm，故丝杠不会失稳。2.4 步进电动机减速箱设计减速箱采用一级减速，大齿轮设计成双片结构，工作台脉冲当量=0.005mm/脉冲，滚珠丝杠导程Ph=5mm，初选步进电动机的步距角=0.75 ，减速比 i=（Ph）/（360）=25：12，大小齿轮模数都为1mm，齿数比 75：36，材料为 45号调制钢，齿表面淬硬后达 55HRC。 减速箱中心距为（75+36） /2=55.5mm，小齿轮厚度为 20mm，双片大齿轮厚度均为10mm。2.5 步进电机的选型与计算(1)计算加在步进电动机转轴
16、上的总转动惯量Jeq 滚珠公称直径 d=25mm，总长 L=500mm，导程 Ph=5mm，材料密度=7.8 10-3kg/cm3,移动部件总重量G=2060N，小齿轮齿宽 b1=20mm，直径d1=36mm，大齿轮齿宽 b2=10mm，直径 d2=75mm，滚珠丝杠的转动惯量Js=Ld4/32=1.495kgcm2，托板折算到丝杠的转动惯量Jw=（Ph/2 ）2m=1.223kgcm2，小齿轮的转动惯量JZ1=0.259kg cm2，大齿轮的转动惯量JZ2=4.877kg cm2，初选步进电动机型号90BYG2602,二相四拍，步距角0.75，该型号的转子的转动惯量 Jm=4kg cm2。则
17、加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq=Jm+JZ1+（JZ2+Jw+Js）/i2=6.034kg cm2（2-8）(2)计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq 、快速空载启动，电动机转轴承受的负载转矩Teq1=Tmax+TfTmax=2Jeqnm/（60ta ）=0.94 N m （2-9）nm为对应空载最快移动速度的步进电动机的最高转速nm=Vmax/360 =1000 0.75/360 0.005=416.7r/min 摩擦转矩 Tf=(G+Fz)=Ph/2 i=5.62 10 -3N m （2-10）式中 导轨的摩擦因素，滚动导轨取0.005 Fz垂直方向的铣削力，空载时取0 传
18、动链效率，取0.7 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 30 页 - - - - - - - - - 7 最后求得快速空载启动时的电动机转轴所承受的负载转矩：Teq1=Tmax+Tf=0.945Nm （2-11）、最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩Teq2Teq2=Tt+TfTt=FfPh/2 i=1500 0.005/2 0.7 （25/12）=0.82 N m；Tf=5.62 10-3N m 则 Teq2=Tf+Tt=0.825N m 得到加在步
19、进电动机转轴上的最大等效负载转矩为Teq=maxTeq1，Teq2=0.945N m （3）步进电动机最大静转矩的选定考虑到步进电动机的驱动电源受电网电压影响较大，当输入电压低时，其输出转矩会下降，可能会造成丢步，甚至堵转。因此根据Teq来选择步进电动机的最大静转矩时，要考虑安全系数。此处安全系数K=4，则步进电动机的最大静转矩应满足：Tjmax4Teq=3.828Nm；而初选的步进电动机型号90BYG2602，Tjmax=6N m，满足要求。（4）步进电动机性能校核、电动机运行频率fmaxf=666.7HZ，从 90BYG2602 电动机的运行矩频特性曲线图可得，电动机的输出转矩Tmaxf=
20、5.7N m，远大于最大工作负载转矩Teq2=0.825Nm，满足要求。、最快空载移动时电动机输出转矩校核工作台最快空载移动速度Vmax=1000mm/min，对应的运行频fmax=3333.3HZ。此频率下，电动机输出转矩Tmax=4.8Nm,大于快速空载 Teq1=0.945Nm。、最快空载移动时电动机运行频率校核与 Vmax=1000mm/min对应的电动机 fmax=3333.3HZ,而 90BYG2602 电动机的空载运行频率可达20000HZ，可见没超出上限。、起动频率的计算步进电动机克服惯性负载的起动频率：Lf=pf/1/Jeq Jm=1136HZ。要保证步进电动机起动时不失步，
21、任何时候的起动频率都必须小于1136HZ。综上所述，采用90BYG2602 步进电动机时符合的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 30 页 - - - - - - - - - 8 三、控制系统硬件设计3.1 CPU 3.1.1 CPU 的选择随着微电子技术水平的不断提高，单片微型计算机有了飞跃的发展。单片机的型号很多，而目前市场上应用MCS-51 芯片及其派生的兼容芯片比较多，如目前应用最广的 8 位单片机 89C51，价格低廉，而性能优良，功能强大。在一些
22、复杂的系统中就不得不考虑使用16 位单片机， MCS-96 系列单片机广泛应用于伺服系统， 变频调速等各类要求实时处理的控制系统，它具有较强的运算和扩展能力。但是定位合理的单片机可以节约资源，获得较高的性价比。从要设计的系统来看， 选用较老的 8051单片机需要拓展程序存储器和数据存储器，无疑提高了设计价格，而选用高性能的16 位 MCS-96 又显得过于浪费。生产基于 51 为内核的单片机的厂家有Intel、ATMEL 、Simens，其中在 CMOS 器件生产领域 ATMEL 公司的工艺和封装技术一直处于领先地位。ATMEL 公司的 AT89 系列单片机内含 Flash存储器，在程序开发过
23、程中可以十分容易的进行程序修改，同时掉电也不影响信息的保存；它和80C51 插座兼容，并且采用静态时钟方式可以节省电能。因此硬件 CPU 选用 AT89S51，AT 表示 ATMEL 公司的产品， 9 表示内含 Flash存储器， S 表示含有串行下载Flash存储器。AT89S51 的性能参数为：Flash存储器容量为 4KB、 16位定时器 2 个、 中断源 6 个 （看门狗中断、接收发送中断、外部中断0、外部中断 1、定时器 0 和定时器 1 中断）、RAM 为 128B、14 位的计数器 WDT、I/O 口共有 32 个。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -
24、 - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 30 页 - - - - - - - - - 9 3.1.2CPU 接口设计CPU 接口部分包括传感器部分、传动驱动部分、人机交互界面三部分。示意图：图 3-1 CPU 外部接口示意图AT89S51 要完成的任务：（1）将行程开关的状态读入CPU，通过中断进行处理，它的优先级别最高。（2）通过程序实时控制电机和电磁铁的运行。（3）接受键盘中断指令，并响应指令，将当前行程开关状态和键盘状态反应到LED 上，实现人机交互作用。由于 AT89S51 只有 P1 口和 P3口是准双向口，但 P
25、3 口主要以第二功能为主，并且在系统中要用到第二功能的中断口，因此要进行I/O 扩展。考虑到电路的简便性和可实现性，实际中采用内部自带锁存器的8155，所以 AT89S51 的 I/O 口线分配如下：（1）P1.0-P1.5控制 X-Y 两个方向步进电机的A、B、C 线圈通电，形成A-AB-B-BC-C-CA-A三相六拍正转模式和A-AC-C-CB-B-BA-A的反转模式。（2）P1.6口输出控制电磁铁的吸合。（3）P3.2和 P3.3两个中断源中 INT0 优先级最高，它读入行程开关的状态并触发中断； INT1 读入点动、复位、圆弧插补开关的状态而触发中断。（4）P0.0-P0.7外部 I/
26、O 扩展的数据读取。（5）P2.7和 P2.6决定 8155的 PA、PB、PC 口的地址。（行程开关）前向通道传动驱动（电磁铁）（步进电机）人机界面传感器AT89S51 （键盘、 LED ）后向通道名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 30 页 - - - - - - - - - 10 图 3-2 AT89S51 控制系统图PB 口接 LED 反映当前运行的 8 个状态： X+禁止、 X-禁止、 Y+禁止、 Y-禁止、手动 X+运行、手动 X-运行、手动 Y
27、+运行、手动 Y-运行。PA 口低四位反映触发中断1 的 4 个行程开关的状态。PC口低 6 位反映了触发中断2 的手动 X+运行、手动 X-运行、手动 Y+运行、手动 Y-运行、复位（ RST）、圆弧插补 6 个开关的状态。3.2 驱动系统设计传动驱动部分包括步进电机的驱动和电磁铁的驱动，步进电机须满足快速急停、 定位和退刀时能快速运行、工作时能带动工作台并克服外力（如切削力、摩擦力）并以指令的速度运行。在定位和退刀时电磁铁吸合使绘笔抬起，绘图时能及时释放磁力使笔尖压下。3.2.1步进电机驱动电路和工作原理步进电机的速度控制比较容易实现，而且不需要反馈电路。设计时的脉冲当量为0.01mm，步
28、进电机每走一步，工作台直线行进0.01mm。步进电机驱动电路中采用了光电偶合器，它具有较强的抗干扰性， 而且具有保护 CPU 的作用，当功放电路出现故障时，不会将大的电压加在CPU 上使其烧坏。P1.0-P1.2 驱动 1 X 步进电机驱动 2 Y 步进电机P1.3-P1.5 P1.6 驱动 3 P3.2 外部中断 1 P3.3 外部中断 2 P0.0-P0.7 AD0AD7 P2.7 CE P2.6 IO/M PB 口PA 口PC 口AT89S51 键盘电磁铁8155 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整
29、理 - - - - - - - 第 12 页，共 30 页 - - - - - - - - - 11 图 3-3 步进电机驱动电路图该电路中的功放电路是一个单电压功率放大电路，当A 相得电时，电动机转动一步。电路中与绕组并联的二极管D 起到续流作用，即在功放管截止是，使储存在绕组中的能量通过二极管形成续流回路泄放，从而保护功放管。与绕组W 串联的电阻为限流电阻，限制通过绕组的电流不至超过额定值，以免电动机发热厉害被烧坏。由于步进电机采用的是三相六拍的工作方式（三个线圈A、B、C），其正转的通电顺序为： A-AB-B-BC-C-CA-A ，其反转的通电顺序为：A-AC-C-CB-B-BA-A 。
30、步进时钟A 相波形B 相波形C 相波形图 3-4 三相六拍工作方式时相电压波形（正转）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 30 页 - - - - - - - - - 12 3.2.2电磁铁驱动电路该驱动电路也采用了光电偶合器， 但其功放电路相对简单。 其光电偶合部分采用的是达林顿管，因为驱动电磁铁的电流比较大。图 3-5 电磁铁驱动电路图3.2.3电源设计两电机同时工作再加上控制系统用电，所需电源容量比较大，需要选择大容量电源。此系统中用到的电源电压为27
31、V、12V、5V，为了便于管理和电源容量需求，就采用了标准的 27V 电源作为基准，通过芯片进行电压转换得到所需的12V 和 5V 电压。图 3-6 电源转换电路图电路中在转换芯片的前后有两个电容，前面电容起防止自激作用，后面电容起滤波作用。此外，在具体应用的过程中，LM7805 必须加上散热片。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 30 页 - - - - - - - - - 13 四、控制系统软件设计对于 MCS-51 系列的 8031单片机的程序设计，由
32、于所需实现的功能较简单，采用汇编的形式。 编译器采用 Keil 编译软件。 该编译器是 51系列单片机程序设计的常用工具，既可用汇编，也支持C 语言编译。同时具有完善的调试功能。4.1 控制系统软件总体方案设计4.2 主流程设计CTL EQU 3FF8H ;8255 地址PA EQU 3FF9H PB EQU 3FFAH PC EQU 3FFBH CMD EQU 02H ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT0IS ；外部中断 0 入口ORG 000BH 上电复位开始吸合电磁铁，绘笔抬起外部中断， 8155 初始化开外部中断，开总中断等待中断图 4-1 主
33、程序流程图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 30 页 - - - - - - - - - 14 AJMP TM0IS ；定时器 0 中断入口ORG 0013H AJMP INT1IS ；外部中断 1 入口ORG 001BH AJMP TM1IS ；定时器 1 中断入口ORG 0100H MAIN ：ANL P1，0EFH SETB IT0 ；外中断负跳沿触发SETB IT1 MOV A，CTL MOV DPTR，A MOVX DPTR，CMD ； A 口输
34、入， B 口输出， C 口输入SETB EX0 ；允许外中断 0 SETB EX1 ；允许外中断 1 SETB PX0 SETB PX1 ；设置优先级SETB EA ；开总中断LOOP：AJMP LOOP ；等待中断在等待中断的过程中， 如果有中断到来， 先检查中断 0 的状态，是中断 0 则进入中断 0 的中断服务 INT0IS，是中断 1 则进入中断 1 的中断服务 INT1IS。中断服务 0 是由 4 个行程开关触发的，它触发后通过单片机读取PA 口内容，然后将结果反馈到PB 口的 LED 上。中断服务 1 有 6 个中断源，这六个中断源分别是手动X正方向运行，手动 X负方向运行，手动
35、Y正方向运行，手动Y负方向运行，复位和绘制圆弧。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 30 页 - - - - - - - - - 15 4.3 中断服务流程设计4.3.1 INT0 中断服务流程图NT0IS：PUSH ACC PUSH DPTL PUSH DPTH PUSH PSW MOV A，PA MOV DPTR，A MOVX A，DPTR ；读 PA 口内容MOV R2，A MOV A，PB MOV DPTR,A MOV DPTR,R2； A 口状态输
36、到 B 口 LED灯MOV A，R2 CPL A ；A 取反ANL A，#03H ；屏蔽高 6 位JZ A，TM2C SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2 TM2C： MOV A，R2 CPL A ANL A，#0CH JZ A，RETIN SETB P1.3 SETB P1.4 SETB P1.5 RETIN：POP PSW POP DPTH 图 4-2 中断服务流程图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 30 页 - - - - -
37、- - - - 16 POP DPTL POP ACC RETI 4.3.2INT1 中断服务流程图中断服务流程图如下图 4-3 服务中断图INT1IS：CLR EX1 PUSH ACC PUSH PSW PUSH DPTL PUSH DPTH CLR P1.6 MOV A，PC MOV DPTR，A MOVX A，DPTR；读 PC 口内容MOV R1，A ANL R1，#0FH MOV A，PB 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 30 页 - - -
38、- - - - - - 17 MOV DPTR，A MOV A，DPTR；读 PB 口内容ANL A，#0FH SWAP A ORL A，R1 MOV R2，A MOV A，PB MOV DPTR，A MOVX DPTR，R2；数据输入 PB 口INC DPTL MOV A，DPTR JNB ACC.4，RST JNB ACC.0，X+EN JNB ACC.1，X-EN JNB ACC.2，Y+ENJNB ACC.3，Y-EN JNB ACC.5，ARC LOOP1：POP DPTH POP DPTL POP PSWPOP ACC SETB EX1RETI 4.4 软件调试4.4.1 复位程序
39、流程图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 30 页 - - - - - - - - - 18 图 4-4DIRX EQU 30H DIRY EQU 31H RST：CLR P1.6 RPA：MOV A，PA MOV DPTR，A MOVX A，DPTR ；读 PA 口内容JNB ACC.0，ACC2 MOV DIRX ，#00H ；表 X 电机反转ACALL XMOTOR0 ；X 电机反转一步ACC2： JNB ACC.2，LOOP0 MOV DIRY ，#
40、00H ；表 Y 电机反转ACALL YMOTOR0 ；Y 电机反转一步AJMP RPA LOOP0：AJMP LOOP1名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 30 页 - - - - - - - - - 19 4.4.2 X轴电机点动正转程序流程图图 4-5 正转流程图X+EN：CLR P1.6 MOV A，PA MOV DPTR，A MOVX A，DPTR JNB ACC.0，LOOP2 MOTOR0：MOV DIRX ，#01H ACALL XMOTOR
41、0 MOV A，PC MOV DPTR，A MOV A，DPTR JNB ACC.0，MOTOR0 LOOP2：AJMP LOOP1 这是 X 轴电机点动正转的程序，其他的X 轴电机点动反转、Y 轴电机点动正转、Y 轴电机点动反转依次类推。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 30 页 - - - - - - - - - 20 4.4.3 绘制图弧程序流程图图 4-6 逐点比较法画圆弧逐点比较法原理：假设所画圆弧在第一象限，圆心坐标为（0，0），圆弧上点的坐标
42、为（X，Y），圆弧半径为 R，每一点的坐标偏差为F=X*X+Y*Y-R*R ，若 F0，应沿 X轴负方向走一步，此时FX= （X-1）*（X-1）+Y*Y-R*R=F-2X+1 ，X=X-1；若 F0，应沿 Y轴正方向走一步，此时FY=X*X+ （Y-1）*（Y-1）-R*R=F+2Y+1 ，Y=Y+1 。插补程序见附录。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 30 页 - - - - - - - - - 21 4.4.4 步进电机步进一步程序流程图图 4-7
43、步进电机步进一步程序流程图DEF EQU 12H MOV DEF，#00H XMOTOR1 ：JNE DIRX ，#01H，XMOTOR0 JNE DEF，#05H，LP2 CLR DEF LP2：MOV A，DEF INC DEF LP3：MOV DPTR，#TAB MOVC A，A+DPTR 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 30 页 - - - - - - - - - 22 ANL P1，A ACALL DELAY RET XMOTOR0 ：JNE
44、DEF，#00H，LP4 MOV A，#05H MOV DEF，A LP4：MOV A，DEF DEC DEF SJMP LP3 TAB：DB FEH DB FCH DB FDH DB F9H DB FBH DB FAH 五、总结通过此次课程设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野， 认识了将来机械的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。课程设计是我作为一名学生即将完成学业的一次作业，他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用， 又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好实践，课程设计是我对所学知识理论检验与总结，能
45、够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力；总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！ 有些东西以为学会了， 但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 30 页 - - - - - - - - - 23 六、参考文献1 尹志强 .机电一体化系统设计课程设计指导书M.
46、 北京:机械工业出版社， 2007.7. 2 赵松年 .机电一体化机械系统设计M. 北京:机械工业出版社， 1997.6. 3 张建民等 .机电一体化系统设计 M. 北京:北京理工大学出版社， 1996.8. 4 陈强，解云龙 .机械系统的微机控制 M. 北京:清华大学出版社， 1999.8. 5 周佩玲 .微机原理与接口技术 M. 北京:电子工业出版社， 2004. 6 吴秀清 .微型计算机原理与接口技术M. 北京:清华大学出版社， 2003. 7 沈美明 .IBM-PC 汇编语言程序设计 M. 北京:清华大学出版社， 2002. 8 张伟.Protel DXP 入门与提高 M. 北京:人民
47、邮电出版社， 2003.2. 9 钱培怡 .电子电路实验与课程设计M. 北京:地震出版社， 2002.6. 10 各类机电产品设计手册 . 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 30 页 - - - - - - - - - 24 七、附录/* 圆弧插补程序 */ XL EQU 18H XH EQU 19H YL EQU 28H YH EQU 29H YeL EQU 2AH YeH EQU 2BH FL EQU 2CH FH EQU 2DH ARC： MOV X
48、L #0E8H MOV XH #03H MOV YL #00H MOV YH #00H MOV YeL #0E8H MOV YeH #03H MOV FL #00H MOV FH #00H LP1： MOV A，FH JNB ACC.7，X0；LCALL YMOTOR1 ；+Y 一步MOV R2，YH MOV R3，YL MOV R4，YH MOV R5，YL ACALL BADD ；算 Y+Y MOV R2，FH MOV R3，FL 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第
49、26 页，共 30 页 - - - - - - - - - 25 MOV R4，R6 MOV R5，R7 ACALL BADD ； 算 F+2Y INC R7 MOV FH，R6 MOV FL，R7 INC YL CMP1：CJNE YH，#03H，LP1 CJNE YL ，#0E8H，LP1 LJMP LOOP1 XO： ACALL XMOTOR0 ；-X 一步MOV R2，XH MOV R3，XL MOV R4，XH MOV R5，XL ACALL BADD ；算 X+X MOV R2，FH MOV R3，FL MOV R4，R6 MOV R5，R7 ACALL BSUB ；算 F-2X
50、INC R7 MOV FH，R6 MOV FL，R7 DEC XL AJMP CMP1 /* 带符号加减法程序 */ 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 30 页 - - - - - - - - - 26 BSUB： MOV A，R4 CPL ACC.7 MOV R4，A BADD ： MOV A，R2 MOV C，ACC.7 MOV F0，C XRL A，R4 MOV C，ACC.7 MOV A，R2 CLR ACC.7 MOV R2，A MOV A，R4