数控滑台的控制系统设计(附件)【字数：7491】
摘 要本次设计的主要内容是对数控滑台的控制系统进行设计，使其能实现横向纵向以及一定精度的移动。当前很多数控滑台采取了液压回路的方式,他们的控制部分许多是是电气控制,需要接非常多的线,使得系统的可靠性和工作效率大大降低了。当液压回路在一工进与二工进之间进行速度切换时,要求可调节二工进工作的最大速度不能超过一工进工作的最小速度。但是一工进工作的速度小于二工进工作的速度的现象在实际加工中经常碰到。所以本次设计设计了一种数控滑台控制系统能解决此问题,并且用单片机作为控制系统,为机床的数字化控制打好了良好的基础。
目 录
第一章 绪论 1
1.1设计概述 1
1.2单片机的基本概念 1
1.3本设计采用的单片机 1
第二章 设计方案 3
2.1方案概述 3
2.2方案原理图 3
第三章 元器件介绍 8
3.1主控芯片8031 4
3.1.1 8031微控制器特点 4
3.1.2 8031微控制器引脚图及引脚功能说明 4
3.2键盘编码器芯片74C923 5
3.2.1键盘编码器芯片74C923特点 5
3.2.2键盘编码器芯片74C923引脚图及引脚功能说明： 5
3.3步进电机驱动器DM2722M 6
3.3.1步进电机驱动DM2722M特性 6
3.3.2步进电机驱动器DM2722M的功能说明 6
3.4晶体振荡器 7
3.5LCD1602液晶显示屏 8
3.5.1LCD1602液晶显示屏的特性 8
3.5.2LCD显示屏引脚特性 9
3.6地址锁存器74LS373 9
3.7可编程并行I/O接口芯片8255A 10
3.8元器件清单 11
第四章 硬件系统设计 12
4.1主控电路 12
4.1.1复位电路 12
4.1.2晶振电路 13
4.2步进电机驱动电路 13
4.3LCD显示电路 14
4.4键盘 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
输入电路 14
4.5电路总体构成 15
第五章 软件系统设计 17
5.1 软件模块设计 17
5.1.1总体流程 17
5.1.2按键中断 18
5.1.3定时器0中断 18
5.1.4LCD液晶显示屏 19
5.1.5解码函数 22
5.1.6直线圆弧插补函数设计 22
5.2软件调试 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附 录 27
第一章 绪论
1.1设计概述
在实现进给运动的机床中数控滑台是常见的部分。按照加工要求，在滑轨上安装多轴主轴箱和电源箱，可实现多种加工工序，而且还可以实现各种工作循环。数控滑块分为两种：机电式和液压式。机电滑动驱动结构复杂，定位精度差。液压滑块又被划分为一般液压传动和伺服传动。一般液压式滑台结构简单，定位精度相对较优。
本设计的主要目的是对数控滑台的控制系统进行设计，本设计以单片机为核心，采用74C923编码器芯片对数控滑台进行控制，使数控滑台具备自动、手动、停车、确认、清除功能。其中自动功能是当按下启动键时，系统自动解码调用一系列数据来执行相关插补运动，手动功能包括+X、+Y、X、Y方向的轴向进给和0到9数字的输入。通过键盘进行功能选择，通过LCD显示相关信息等。
1.2单片机的基本概念
单片机又被叫作单片微控制器,它可以将一个完整的计算机系统集成到一个芯片上，甚至可以把它看作一台微型计算机[1]。单片机目前已应用于众多领域，是了解计算机领域的最佳选择。单片机自1971年诞生以来，共经历了四个阶段的发展。第一阶段被称为单片机初级阶段，当时的单片机为双片的形式，功能简单，需要复杂的结构组成。第二阶段为低性能单片机阶段，当时最为流行的单片机为因特尔公司生产的MSC48[2]，这个阶段的单片机已经使用单片形式了，但是没有串行I/O口，而且中断处理也十分简单，寻址范围最大只能为四千字节[3]。第三阶段已经发展为高性能单片机阶段，单片机开始有了串行I/O口并且能处理多极中断，寻址范围也增长至64千字节[4]。这一阶段的主流单片机有因特尔公司的MSC51和摩托罗拉公司的6801等。到了第四阶段，单片机发展为16位单片机阶段，16位单片机拥有空前强大的实时处理能力。
1.3本设计采用的单片机
目前单片机的种类有非常多，每种单片机都有各自的优缺点，适用于不同的生产设计，因此在选择时要多进行比较，选择对本次试验最合适的单片机。一般选择单片机时主要看性能、存储器、定时/计数器、运行速度、串行接口、I/0口、串行接口、模拟电路功能、封装形式、工作电压、功耗等。不仅如此，单片机的选择还要受到开发工具、开发成本和编程器等方面的影响[5]。因此，本设计最终选用了8031单片机。
本设计采用8031单片机，8031单片机也是51单片机的一种，由因特尔公司生产。它的内部并没有程序存储器，所以把随机存取存储器作为数据的存储器。8031单片机虽然采用了经典的MCS51内核，但是又对MCS51单片机做出了很多改进，这就使得8031单片机有了许多传统51单片机所没有功能。8031单片机还拥有灵活的编程程序，因为它采用了MSC51单片机的内核，所以使用keil uvision软件便可以编译它。8031单片机还拥有精准的控制性，是本设计的不二之选。
第二章 设计方案
2.1方案概述
本设计的核心是以单片机为核心设计控制系统。
本设计采用单片机8031作为核心部件，采用单片机8031灵活编程和丰富的I / O端口，还有它精准的控制精度，实现数控滑台的所有功能。采用键盘编码器芯片74C923，控制4*5共20个按钮的键盘，使数控二维滑台控制系统具备自动、手动、停车、确认、清除功能，其中自动功能是当按下启动键时，系统自动解码调用一系列数据来执行相关插补运动，手动功能包括+X、+Y、X、Y方向的轴向进给和0到9数字的输入。通过键盘进行功能选择，通过LCD显示屏显示数控滑台的控制信息。在本次设计中8031单片机既被当作数据总线使用，又被当作地址总线的低八位。Lcd1602液晶显示屏被当作显示设备来显示数控滑台的工作状态。8031单片机的P3口通过两个DM2722M步进电机驱动器连接2个两相500W步进电机。
目 录
第一章 绪论 1
1.1设计概述 1
1.2单片机的基本概念 1
1.3本设计采用的单片机 1
第二章 设计方案 3
2.1方案概述 3
2.2方案原理图 3
第三章 元器件介绍 8
3.1主控芯片8031 4
3.1.1 8031微控制器特点 4
3.1.2 8031微控制器引脚图及引脚功能说明 4
3.2键盘编码器芯片74C923 5
3.2.1键盘编码器芯片74C923特点 5
3.2.2键盘编码器芯片74C923引脚图及引脚功能说明： 5
3.3步进电机驱动器DM2722M 6
3.3.1步进电机驱动DM2722M特性 6
3.3.2步进电机驱动器DM2722M的功能说明 6
3.4晶体振荡器 7
3.5LCD1602液晶显示屏 8
3.5.1LCD1602液晶显示屏的特性 8
3.5.2LCD显示屏引脚特性 9
3.6地址锁存器74LS373 9
3.7可编程并行I/O接口芯片8255A 10
3.8元器件清单 11
第四章 硬件系统设计 12
4.1主控电路 12
4.1.1复位电路 12
4.1.2晶振电路 13
4.2步进电机驱动电路 13
4.3LCD显示电路 14
4.4键盘 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
输入电路 14
4.5电路总体构成 15
第五章 软件系统设计 17
5.1 软件模块设计 17
5.1.1总体流程 17
5.1.2按键中断 18
5.1.3定时器0中断 18
5.1.4LCD液晶显示屏 19
5.1.5解码函数 22
5.1.6直线圆弧插补函数设计 22
5.2软件调试 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附 录 27
第一章 绪论
1.1设计概述
在实现进给运动的机床中数控滑台是常见的部分。按照加工要求，在滑轨上安装多轴主轴箱和电源箱，可实现多种加工工序，而且还可以实现各种工作循环。数控滑块分为两种：机电式和液压式。机电滑动驱动结构复杂，定位精度差。液压滑块又被划分为一般液压传动和伺服传动。一般液压式滑台结构简单，定位精度相对较优。
本设计的主要目的是对数控滑台的控制系统进行设计，本设计以单片机为核心，采用74C923编码器芯片对数控滑台进行控制，使数控滑台具备自动、手动、停车、确认、清除功能。其中自动功能是当按下启动键时，系统自动解码调用一系列数据来执行相关插补运动，手动功能包括+X、+Y、X、Y方向的轴向进给和0到9数字的输入。通过键盘进行功能选择，通过LCD显示相关信息等。
1.2单片机的基本概念
单片机又被叫作单片微控制器,它可以将一个完整的计算机系统集成到一个芯片上，甚至可以把它看作一台微型计算机[1]。单片机目前已应用于众多领域，是了解计算机领域的最佳选择。单片机自1971年诞生以来，共经历了四个阶段的发展。第一阶段被称为单片机初级阶段，当时的单片机为双片的形式，功能简单，需要复杂的结构组成。第二阶段为低性能单片机阶段，当时最为流行的单片机为因特尔公司生产的MSC48[2]，这个阶段的单片机已经使用单片形式了，但是没有串行I/O口，而且中断处理也十分简单，寻址范围最大只能为四千字节[3]。第三阶段已经发展为高性能单片机阶段，单片机开始有了串行I/O口并且能处理多极中断，寻址范围也增长至64千字节[4]。这一阶段的主流单片机有因特尔公司的MSC51和摩托罗拉公司的6801等。到了第四阶段，单片机发展为16位单片机阶段，16位单片机拥有空前强大的实时处理能力。
1.3本设计采用的单片机
目前单片机的种类有非常多，每种单片机都有各自的优缺点，适用于不同的生产设计，因此在选择时要多进行比较，选择对本次试验最合适的单片机。一般选择单片机时主要看性能、存储器、定时/计数器、运行速度、串行接口、I/0口、串行接口、模拟电路功能、封装形式、工作电压、功耗等。不仅如此，单片机的选择还要受到开发工具、开发成本和编程器等方面的影响[5]。因此，本设计最终选用了8031单片机。
本设计采用8031单片机，8031单片机也是51单片机的一种，由因特尔公司生产。它的内部并没有程序存储器，所以把随机存取存储器作为数据的存储器。8031单片机虽然采用了经典的MCS51内核，但是又对MCS51单片机做出了很多改进，这就使得8031单片机有了许多传统51单片机所没有功能。8031单片机还拥有灵活的编程程序，因为它采用了MSC51单片机的内核，所以使用keil uvision软件便可以编译它。8031单片机还拥有精准的控制性，是本设计的不二之选。
第二章 设计方案
2.1方案概述
本设计的核心是以单片机为核心设计控制系统。
本设计采用单片机8031作为核心部件，采用单片机8031灵活编程和丰富的I / O端口，还有它精准的控制精度，实现数控滑台的所有功能。采用键盘编码器芯片74C923，控制4*5共20个按钮的键盘，使数控二维滑台控制系统具备自动、手动、停车、确认、清除功能，其中自动功能是当按下启动键时，系统自动解码调用一系列数据来执行相关插补运动，手动功能包括+X、+Y、X、Y方向的轴向进给和0到9数字的输入。通过键盘进行功能选择，通过LCD显示屏显示数控滑台的控制信息。在本次设计中8031单片机既被当作数据总线使用，又被当作地址总线的低八位。Lcd1602液晶显示屏被当作显示设备来显示数控滑台的工作状态。8031单片机的P3口通过两个DM2722M步进电机驱动器连接2个两相500W步进电机。
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