简易数控刻尺机

课程设计说明书设计题目：简易数控刻尺机控制系统设计学生姓名：学号：班级：专业：指导教师：1目录第1章设计任务................................................21.1设计任务介绍及意义.........................................21.2设计任务明细...............................................21.2.1方案设计................................................21.2.2总体设计................................................2第2章设计总体方案...........................................42.1设计的基本依据.............................................42.2总体方案的确定.............................................4第3章电气原理设计...........................................53.1电气系统的基本组成.........................................53.1.18051单片机.............................................53.1.2Intel6264芯片..........................................63.1.32764芯片...............................................73.1.48155...................................................73.1.574ls573介绍...........................................93.1.6SMC2004ALCM...........................................93.1.7BS232光电耦合器.......................................103.1.8步进电动机.............................................113.2电气系统的设计.............................................12第4章程序设计...............................................134.1软件完成的主要内容........................................134.2程序设计技术..............................................214.3程序设计说明..............................................22参考文献......................................................232第一章1.1设计任务介绍及意义本次设计任务进行简易的数控刻线机床控制系统设计，该刻线机能够对不同的铁尺进行刻线加工1.2设计任务明细1.2.1方案设计根据课程设计任务的要求，在搜集、归纳、分析资料的基础上，明确系统的主要功能，确定实现系统主要功能的原理方案，并对各种方案进行分析和评价，进行方案选优。1.2.2总体设计针对具体的原理方案，通过对动力和总体参数的选择和计算，进行总体设计，最后给出系统的总电气原理图（A1一张）。根据系统的组成可以设计系统的结构图或者进行复杂的电气系统设计，画出另外一张A1图纸。课程设计的成果最后集中表现在课程设计说明书和所绘制的设计图纸上，每个学生应独立完成课程设计说明书一份，字数为10000字以上，设计图纸不少于两张A1。用计算机绘图或手工绘图，打印说明书。课程设计共4周，各阶段的任务和时间安排建议如下：（一）课程实习，搜集资料及方案设计(5天)1、课程实习实习期间，要根据毕业设计任务书的要求，搜集、阅读有关的文字资料和结构图片资料，依据设计要求进一步分析和归纳资料，为课程设计做好准备。程实习的要求：1.学习设计对象的有关的专业知识。2.学习产品工作过程和电气设计要求。3.搜集其它有关资料。4.按时写好课程实习(调研)记录。2、方案设计这一阶段应明确整个设计的目的和方向，根据课程设计任务的要求搜集、归纳、分析资料的基础上，将设计要求具体实施，确定控制系统的方案。具体任务如下：1.根据调研和搜集资料的情况以及老师所列些课题的任务参数情况，制定设计要求明细，并形成表格。2.寻求实现主要设计要求的原理，应尽可能的多构想一些原理方案。3.对所构想的原理分析计算，考查所提原理方案能否满足设计要求，必要时在条件允许时可进行原理方案试验。4.对各种方案进行分析比较：使设计方案在性能上满足技术要求和使用要求，并具有一定的先进性和较好的经济效果，要避免片面地强调某一方面的倾向，应全面地综合分析比较工作性能、成本、使用费用、实现可能性等。5.确定方案：对选择哪一种方案进行设计作出决策。3(二)原理草图设计阶段（5天）在本阶段中，学生在自己画的草图和草纸上进行设计过程中的总体布局和设计的分析计算，确定原件的相互位置及尺寸，并考虑使设计方案满足多方面要求而采取的各种措施，使各控制结构相互协调以保证整机性能，最完善的满足设计要求，实现设计功能。具体工作内容：1.了解电控原理的要求，搞清器件间的限制条件。2.选择合适的设计方案(优化)。3.结合对所选方案中各器件的关系、计算参数，进行总体图的设计。4.针对总体布置图，进行技术经济性分析并根据分析结果对总体结构进行修改。5.确定电气系统的组成及方案的合理性。通过对总体设计全面考虑设计、使用、和目前技术发展的要求。保证整机的性能趋于完善，满足设计任务书的要求。要求学生必须全面考虑问题，搞清技术要求和使用要求的实质，从而选择合适的检测与控制器件，满足要求。这一阶段计算、研究讨论和绘图应交错进行，相互补充，由于时间限制，各种数据不能通过计算确定，因此可以采用比较设计的方法，选用成熟器件。（三）、原理图设计阶段（3天）根据原理草图及设计计算的结果，进行原理图的设计。在绘图的过程中，根据老师每天的检查指导进行设计，根据制图标准进行绘制，线条横平竖直，要保持图纸的清洁和质量。（四）软件的编写（3天）根据设计的原理图，进行软件的编写，要求有汇编语言、高级语言或可编程控制器梯形图（语句表）的程序训练。（五)编写课程设计说明书(3天)课程设计说明书是课程设计内容的文字阐述。它与设计图纸一道，是检验学生课程设计情况的主要依据。因此要求其内容密切结合设计课题，重点突出，用自己的语言认真书写，文字通顺流畅，计算机打印，要防止不加分析地长篇引用教科书，抄袭其它著作中的阐述。要求如下：1课程设计说明书必须打印。文中所用的公式、图表及程序代码，在条件许可时，应打印输出。2课程设计说明书一律装订为横开本，左侧装订。3文中所用的符号、缩略词、制图规范和计量单位、必须遵守国家规定的标准或本学科通用标准。作者自己拟定的符号、记号缩略词，均应在第一次出现时加以说明。4注序要与文中提及的页码一致，序号不能用[1]、[2]、[3]等数码表示，以免与参考文献的序码相混淆。5文后要注明参考文献和附录，参考文献要写明作者，书名（或文章题目及报刊名）、版次（初版不注版次），出版地、出版者、出版年、页码。序号使用[1]、[2]、[3]……。中文译本前加国别。4第2章设计总体方案2.1设计的基本依据认真审题，明确任务布置书上所述要求，通过自己分析以及询问老师确定设计的各个关键部分，再由图书馆所借来的参考资料，深入了解各部件，根据微型计算机原理与接口技术，确定了单片机采用8051，根据要求需要进行数据与存储扩展，分别是Intel6264与2764芯片，接口电路采用8155。由机电书可知，和驱动器连接需要功率放大器，其放大倍数根据各个元件的功率匹配确定。对于行程控制的要求，以及所设计的刻线机的特点，在刀具外侧加一个行程开关。急停开关是属于主令控制电器的一种,当机器处于危险状态时,通过急停开关切断电源,停止设备运转,达到保护人身和设备的安全.急停开关通常为手动控制的按压式开关(按键为红色),串联接入设备的控制电路,用于紧急情况下直接断开控制电路电源从而快速停止设备避免非正常工作。考虑到保护各个元器件，还需要采用光电耦合器。对于工作台的保护，还要在极限位置加上两个限位开关。2.2总体方案的确定由键盘输入所需刻定长度，单片机接到键盘输入信号，按照预定程序分别控制三个步进电动机，其中：步进电动机A控制工作台带动铁尺沿X方向进行1mm间歇进给；步进电动机B控制刻刀沿Y方向进行刻线，刻线长度先后是1长、4短、1中、4短；步进电动机C控制刻刀沿Z方向每次刻线前的接近铁尺以及刻线后的离开铁尺的运动。当一个铁尺刻线完毕，触动行程开关，单片机接到信号，控制步进电机A快速反向连续转动，回到初始单片机数据存储扩展程序存储扩展接口电路光电隔离光电隔离光电隔离功率放大功率放大功率放大显示器键盘行程开关步进电动机A步进电动机B步进电动机C5位置，准备重新装夹继续工作。第3章电气原理设计3.1电气系统的基本组成3.1.18051单片机引脚功能介绍首先我们来连接一下单片机的引脚图，如果，具体功能在下面都有介绍。单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。3.1.1.1电源:⑴VCC-芯片电源，接+5V；⑵VSS-接地端；3.1.1.2时钟:XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。3.1.1.3控制线:控制线共有4根，⑴ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲①ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址②PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。⑵PSEN:外ROM读选通信号。⑶RST/VPD:复位/备用电源。①RST（Reset）功能：复位信号输入端。②VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。⑷EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。①
EA功能：内外ROM选择端。②
Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。3.1.1.4I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。6图3-13.1.2Intel6264芯片3.1.2.1Intel6264的特性及引脚信号Intel6264的容量为8KB，是28引脚双列直插式芯片，采用CMOS工艺制造A12～A0（addressinputs）：地址线，可寻址8KB的存储空间。D7～D0（databus）：数据线，双向，三态。（outputenable）：读出允许信号，输入，低电平有效。（writeenable）：写允许信号，输入，低电平有效。（chipenable）：片选信号1，输入，在读/写方式时为低电平。CE2（chipenable）：片选信号2，输入，在读/写方式时为高电平。VCC：+5V工作电压。GND：信号地。3.1.2.2Intel6264的操作方式Intel6264的操作方式由,,,CE2的共同作用决定①写入：当和为低电平，且和CE2为高电平时，数据输入缓冲器打开，数据由数据线D7～D0写入被选中的存储单元。②读出：当和为低电平，且和CE2为高电平时，数据输出缓冲器选通，被选中单元的数据送到数据线D7～D0上。7③保持：当为高电平，CE2为任意时，芯片未被选中，处于保持状态，数据线呈现高阻