簡(jiǎn)易數(shù)控刻尺機(jī).doc

課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目 簡(jiǎn)易數(shù)控刻尺機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 班 級(jí) 專 業(yè) 指導(dǎo)教師 目錄目錄 第第 1 1 章章 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 2 2 1 1 設(shè)計(jì)任務(wù)介紹及意義 2 1 2 設(shè)計(jì)任務(wù)明細(xì) 2 1 2 1 方案設(shè)計(jì) 2 1 2 2 總體設(shè)計(jì) 2 第第 2 2 章章 設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)總體方案 4 4 2 1 設(shè)計(jì)的基本依據(jù) 4 2 2 總體方案的確定 4 第第 3 3 章章 電氣原理設(shè)計(jì)電氣原理設(shè)計(jì) 5 5 3 1 電氣系統(tǒng)的基本組成 5 3 1 1 8051 單片機(jī) 5 3 1 2 Intel6264 芯片 6 3 1 3 2764 芯片 7 3 1 4 8155 7 3 1 5 74ls573 介紹 9 3 1 6 SMC2004A LCM 9 3 1 7 BS232 光電耦合器 10 3 1 8 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 11 3 2 電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 第第 4 4 章章 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì) 1313 4 1 軟件完成的主要內(nèi)容 13 4 2 程序設(shè)計(jì)技術(shù) 21 4 3 程序設(shè)計(jì)說明 21 參考文獻(xiàn) 23 第一章第一章 1 1 設(shè)計(jì)任務(wù)介紹及意義 本次設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行簡(jiǎn)易的數(shù)控刻線機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 該刻線機(jī)能夠?qū)Σ煌蔫F尺 進(jìn)行刻線加工 1 2 設(shè)計(jì)任務(wù)明細(xì) 1 2 1方案設(shè)計(jì) 根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)的要求 在搜集 歸納 分析資料的基礎(chǔ)上 明確系統(tǒng)的主要功 能 確定實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主要功能的原理方案 并對(duì)各種方案進(jìn)行分析和評(píng)價(jià) 進(jìn)行方案選優(yōu) 1 2 2總體設(shè)計(jì) 針對(duì)具體的原理方案 通過對(duì)動(dòng)力和總體參數(shù)的選擇和計(jì)算 進(jìn)行總體設(shè)計(jì) 最后 給出系統(tǒng)的總電氣原理圖 A1 一張 根據(jù)系統(tǒng)的組成可以設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖或者進(jìn)行復(fù)雜的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畫出另外一 張 A1 圖紙 課程設(shè)計(jì)的成果最后集中表現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)說明書和所繪制的設(shè)計(jì)圖紙上 每個(gè)學(xué)生 應(yīng)獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)說明書一份 字?jǐn)?shù)為 10000 字以上 設(shè)計(jì)圖紙不少于兩張 A1 用計(jì)算機(jī)繪圖或手工繪圖 打印說明書 課程設(shè)計(jì)共 4 周 各階段的任務(wù)和時(shí)間安排建議如下 一 課程實(shí)習(xí) 搜集資料及方案設(shè)計(jì) 5 天 1 課程實(shí)習(xí) 實(shí)習(xí)期間 要根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求 搜集 閱讀有關(guān)的文字資料和結(jié)構(gòu)圖片資 料 依據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)一步分析和歸納資料 為課程設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備 程實(shí)習(xí)的要求 1 學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)對(duì)象的有關(guān)的專業(yè)知識(shí) 2 學(xué)習(xí)產(chǎn)品工作過程和電氣設(shè)計(jì)要求 3 搜集其它有關(guān)資料 4 按時(shí)寫好課程實(shí)習(xí) 調(diào)研 記錄 2 方案設(shè)計(jì) 這一階段應(yīng)明確整個(gè)設(shè)計(jì)的目的和方向 根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)的要求搜集 歸納 分 析資料的基礎(chǔ)上 將設(shè)計(jì)要求具體實(shí)施 確定控制系統(tǒng)的方案 具體任務(wù)如下 1 根據(jù)調(diào)研和搜集資料的情況以及老師所列些課題的任務(wù)參數(shù)情況 制定設(shè) 計(jì)要求明細(xì) 并形成表格 2 尋求實(shí)現(xiàn)主要設(shè)計(jì)要求的原理 應(yīng)盡可能的多構(gòu)想一些原理方案 3 對(duì)所構(gòu)想的原理分析計(jì)算 考查所提原理方案能否滿足設(shè)計(jì)要求 必要時(shí) 在條件允許時(shí)可進(jìn)行原理方案試驗(yàn) 4 對(duì)各種方案進(jìn)行分析比較 使設(shè)計(jì)方案在性能上滿足技術(shù)要求和使用要求 并具有一定的先進(jìn)性和較好的經(jīng)濟(jì)效果 要避免片面地強(qiáng)調(diào)某一方面的傾向 應(yīng) 全面地綜合分析比較工作性能 成本 使用費(fèi)用 實(shí)現(xiàn)可能性等 5 確定方案 對(duì)選擇哪一種方案進(jìn)行設(shè)計(jì)作出決策 二 原理草圖設(shè)計(jì)階段 5 天 在本階段中 學(xué)生在自己畫的草圖和草紙上進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中的總體布局和設(shè)計(jì)的 分析計(jì)算 確定原件的相互位置及尺寸 并考慮使設(shè)計(jì)方案滿足多方面要求而采取 的各種措施 使各控制結(jié)構(gòu)相互協(xié)調(diào)以保證整機(jī)性能 最完善的滿足設(shè)計(jì)要求 實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)功能 具體工作內(nèi)容 1 了解電控原理的要求 搞清器件間的限制條件 2 選擇合適的設(shè)計(jì)方案 優(yōu)化 3 結(jié)合對(duì)所選方案中各器件的關(guān)系 計(jì)算參數(shù) 進(jìn)行總體圖的設(shè)計(jì) 4 針對(duì)總體布置圖 進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)總體結(jié)構(gòu)進(jìn) 行修改 5 確定電氣系統(tǒng)的組成及方案的合理性 通過對(duì)總體設(shè)計(jì)全面考慮設(shè)計(jì) 使用 和目前技術(shù)發(fā)展的要求 保證整機(jī)的性能 趨于完善 滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求 要求學(xué)生必須全面考慮問題 搞清技術(shù)要求 和使用要求的實(shí)質(zhì) 從而選擇合適的檢測(cè)與控制器件 滿足要求 這一階段計(jì)算 研究討論和繪圖應(yīng)交錯(cuò)進(jìn)行 相互補(bǔ)充 由于時(shí)間限制 各種數(shù)據(jù)不能通過計(jì)算 確定 因此可以采用比較設(shè)計(jì)的方法 選用成熟器件 三 原理圖設(shè)計(jì)階段 3 天 根據(jù)原理草圖及設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果 進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì) 在繪圖的過程中 根據(jù)老 師每天的檢查指導(dǎo)進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)制圖標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行繪制 線條橫平豎直 要保持圖紙的 清潔和質(zhì)量 四 軟件的編寫 3 天 根據(jù)設(shè)計(jì)的原理圖 進(jìn)行軟件的編寫 要求有匯編語(yǔ)言 高級(jí)語(yǔ)言或可編程控制 器梯形圖 語(yǔ)句表 的程序訓(xùn)練 五 編寫課程設(shè)計(jì)說明書 3 天 課程設(shè)計(jì)說明書是課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的文字闡述 它與設(shè)計(jì)圖紙一道 是檢驗(yàn)學(xué)生課 程設(shè)計(jì)情況的主要依據(jù) 因此要求其內(nèi)容密切結(jié)合設(shè)計(jì)課題 重點(diǎn)突出 用自己的 語(yǔ)言認(rèn)真書寫 文字通順流暢 計(jì)算機(jī)打印 要防止不加分析地長(zhǎng)篇引用教科書 抄襲其它著作中的闡述 要求如下 1 課程設(shè)計(jì)說明書必須打印 文中所用的公式 圖表及程序代碼 在條件許可時(shí) 應(yīng)打印輸出 2 課程設(shè)計(jì)說明書一律裝訂為橫開本 左側(cè)裝訂 3 文中所用的符號(hào) 縮略詞 制圖規(guī)范和計(jì)量單位 必須遵守國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)或 本學(xué)科通用標(biāo)準(zhǔn) 作者自己擬定的符號(hào) 記號(hào)縮略詞 均應(yīng)在第一次出現(xiàn)時(shí)加以 說明 4 注序要與文中提及的頁(yè)碼一致 序號(hào)不能用 1 2 3 等數(shù)碼表示 以 免與參考文獻(xiàn)的序碼相混淆 5 文后要注明參考文獻(xiàn)和附錄 參考文獻(xiàn)要寫明作者 書名 或文章題目及報(bào) 刊名 版次 初版不注版次 出版地 出版者 出版年 頁(yè)碼 序號(hào)使用 1 2 3 中文譯本前加國(guó)別 第第 2 2 章章 設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)總體方案 2 1 設(shè)計(jì)的基本依據(jù) 認(rèn)真審題 明確任務(wù)布置書上所述要求 通過自己分析以及詢問老師確定設(shè)計(jì)的各 個(gè)關(guān)鍵部分 再由圖書館所借來的參考資料 深入了解各部件 根據(jù)微型計(jì)算機(jī)原理與 接口技術(shù) 確定了單片機(jī)采用 8051 根據(jù)要求需要進(jìn)行數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)擴(kuò)展 分別是 Intel 6264 與 2764 芯片 接口電路采用 8155 由機(jī)電書可知 和驅(qū)動(dòng)器連接需要功率放大器 其放大倍數(shù)根據(jù)各個(gè)元件的功率匹配確定 對(duì)于行程控制的要求 以及所設(shè)計(jì)的刻線機(jī) 的特點(diǎn) 在刀具外側(cè)加一個(gè)行程開關(guān) 急停開關(guān)是屬于主令控制電器的一種 當(dāng)機(jī)器處于 危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí) 通過急停開關(guān)切斷電源 停止設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn) 達(dá)到保護(hù)人身和設(shè)備的安全 急停開關(guān) 通常為手動(dòng)控制的按壓式開關(guān) 按鍵為紅色 串聯(lián)接入設(shè)備的控制電路 用于緊 急情況下直接斷開控制電路電源從而快速停止設(shè)備避免非正常工作 考慮到保護(hù)各個(gè)元 器件 還需要采用光電耦合器 對(duì)于工作臺(tái)的保護(hù) 還要在極限位置加上兩個(gè)限位開關(guān) 2 2 總體方案的確定 由鍵盤輸入所需刻定長(zhǎng)度 單片機(jī)接到鍵盤輸入信號(hào) 按照預(yù)定程序分別控制三個(gè) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 其中 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) A 控制工作臺(tái)帶動(dòng)鐵尺沿 X 方向進(jìn)行 1mm 間歇進(jìn)給 步 進(jìn)電動(dòng)機(jī) B 控制刻刀沿 Y 方向進(jìn)行刻線 刻線長(zhǎng)度先后是 1 長(zhǎng) 4 短 1 中 4 短 步進(jìn) 電動(dòng)機(jī) C 控制刻刀沿 Z 方向每次刻線前的接近鐵尺以及刻線后的離開鐵尺的運(yùn)動(dòng) 當(dāng)一 個(gè)鐵尺刻線完畢 觸動(dòng)行程開關(guān) 單片機(jī)接到信號(hào) 控制步進(jìn)電機(jī) A 快速反向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) 回到初始位置 準(zhǔn)備重新裝夾繼續(xù)工作 單片機(jī) 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 擴(kuò) 展 程 序 存 儲(chǔ) 擴(kuò) 展 接 口 電 路 光電隔離 光電隔離 光電隔離 功率放大 功率放大 功率放大 顯 示 器 鍵 盤 行 程 開 關(guān) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) A 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) B 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) C 第第 3 3 章章 電氣原理設(shè)計(jì)電氣原理設(shè)計(jì) 3 1 電氣系統(tǒng)的基本組成 3 1 1 8051單片機(jī) 引腳功能介紹首先我們來連接一下單片機(jī)的引腳圖 如果 具體功能在下面都有介 紹 單片機(jī)的 40 個(gè)引腳大致可分為 4 類 電源 時(shí)鐘 控制和 I O 引腳 3 1 1 1 電源 VCC 芯片電源 接 5V VSS 接地端 3 1 1 2 時(shí)鐘 XTAL1 XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端 3 1 1 3 控制線 控制線共有 4 根 ALE PROG 地址鎖存允許 片內(nèi) EPROM 編程脈沖 ALE 功能 用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 PROG 功能 片內(nèi)有 EPROM 的芯片 在 EPROM 編程期間 此引 腳輸入編程脈沖 PSEN 外 ROM 讀選通信號(hào) RST VPD 復(fù)位 備用電源 RST Reset 功能 復(fù)位信號(hào)輸入端 VPD 功能 在 Vcc 掉電情況下 接備用電源 EA Vpp 內(nèi)外 ROM 選擇 片內(nèi) EPROM 編程電源 EA 功能 內(nèi)外 ROM 選擇端 Vpp 功能 片內(nèi)有 EPROM 的芯片 在 EPROM 編程期間 施加編程電源 Vpp 3 1 1 4 I O 線 80C51 共有 4 個(gè) 8 位并行 I O 端口 P0 P1 P2 P3 口 共 32 個(gè)引腳 P3 口還具有 第二功能 用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào) 屬控制總線 圖3 1 3 1 2 Intel6264芯片 3 1 2 1 Intel 6264 的特性及引腳信號(hào) Intel 6264 的容量為 8KB 是 28 引腳雙列直插式芯片 采用 CMOS 工藝制造 A12 A0 address inputs 地址線 可尋址 8KB 的存儲(chǔ)空間 D7 D0 data bus 數(shù)據(jù)線 雙向 三態(tài) output enable 讀出允許信號(hào) 輸入 低電平有效 write enable 寫允許信號(hào) 輸入 低電平有效 chip enable 片選信號(hào) 1 輸入 在讀 寫方式時(shí)為低電平 CE2 chip enable 片選信號(hào) 2 輸入 在讀 寫方式時(shí)為高電平 VCC 5V 工作電壓 GND 信號(hào)地 3 1 2 2 Intel 6264 的操作方式 Intel 6264 的操作方式由 CE2 的共同作用決定 寫入 當(dāng)和為低電平 且和 CE2 為高電平時(shí) 數(shù)據(jù)輸入緩沖器打開 數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù) 線 D7 D0 寫入被選中的存儲(chǔ)單元 讀出 當(dāng)和為低電平 且和 CE2 為高電平時(shí) 數(shù)據(jù)輸出緩沖器選通 被選中 單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線 D7 D0 上 保持 當(dāng)為高電平 CE2 為任意時(shí) 芯片未被選中 處于保持狀態(tài) 數(shù)據(jù)線呈 現(xiàn)高阻狀態(tài) 3 1 3 2764芯片 下面介紹 2764 各引腳的含義 3 1 3 1 A0 一 A12 13 根地址輸入線 用于尋址片內(nèi)的 8K 個(gè)存儲(chǔ)單元 3 1 3 2 D0 D7 8 根雙向數(shù)據(jù)線 正常工作時(shí)為數(shù)據(jù)輸出線 編程時(shí)為數(shù)據(jù)輸入線 3 1 3 3 OE 輸出允許信號(hào) 低電平有效 當(dāng)該信號(hào)為 0 時(shí) 芯片中的數(shù)據(jù)可由 D0 D7 端輸出 3 1 3 4 CE 選片信號(hào) 低電平有效 當(dāng)該信號(hào)為 0 時(shí)表示選中此芯片 3 1 3 5 PGM 編程脈沖輸入端 對(duì) EPROM 編程時(shí) 在該端加上編程脈沖 讀操作時(shí)該信 號(hào)為 1 3 1 3 6 VPP 編程電壓輸入端 編程時(shí)應(yīng)在該端加上編程高電壓 不同的芯片對(duì) VPP 的 值要求的不一樣 可以是 12 5V 15V 21V 25V 等 3 1 4 8155 3 1 4 1 描述 2048 位靜態(tài)內(nèi)存與 I O 端口和定時(shí)器 8155 各引腳功能說明如下 RST 復(fù)位信號(hào)輸入端 高電平有效 復(fù)位后 3 個(gè) I O 口均為輸入方式 AD0 AD7 三態(tài)的地址 數(shù)據(jù)總線 與單片機(jī)的低 8 位地址 數(shù)據(jù)總線 P0 口 相連 單片機(jī)與 8155 之間的地址 數(shù)據(jù) 命令與狀態(tài)信息都是通過這個(gè)總線口傳送 的 讀選通信號(hào) 控制對(duì) 8155 的讀操作 低電平有效 寫選通信號(hào) 控制對(duì) 8155 的寫操作 低電平有效 片選信號(hào)線 低電平有效 IO 8155 的 RAM 存儲(chǔ)器或 I O 口選擇線 當(dāng) IO 0 時(shí) 則選擇 8155 的片 內(nèi) RAM AD0 AD7 上地址為 8155 中 RAM 單元的地址 00H FFH 當(dāng) IO 1 時(shí) 選擇 8155 的 I O 口 AD0 AD7 上的地址為 8155 I O 口的地址 ALE 地址鎖存信號(hào) 8155 內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器 在 ALE 的下降沿將單片機(jī) P0 口輸出的低 8 位地址信息及 IO 的狀態(tài)都鎖存到 8155 內(nèi)部鎖存器 因此 P0 口 輸出的低 8 位地址信號(hào)不需外接鎖存器 PA0 PA7 8 位通用 I O 口 其輸入 輸出的流向可由程序控制 PB0 PB7 8 位通用 I O 口 功能同 A 口 PC0 PC5 有兩個(gè)作用 既可作為通用的 I O 口 也可作為 PA 口和 PB 口的控 制信號(hào)線 這些可通過程序控制 TIMER IN 定時(shí) 計(jì)數(shù)器脈沖輸入端 TIMER OUT 定時(shí) 計(jì)數(shù)器輸出端 VCC 5V 電源 3 1 4 2 8155 的地址編碼及工作方式 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中 8155 是按外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址的 為16 位地址 其高 8 位由片選線 提供 0 選中該片 當(dāng) 0 IO 0 時(shí) 選中 8155 片內(nèi) RAM 這時(shí) 8155 只能作片外 RAM 使用 其 RAM 的低 8 位編址為 00H FFH 當(dāng) 0 IO 1 時(shí) 選中 8155 的 I O 口 其端口 地址的低 8 位由 AD7 AD0 確定 如表 6 6 所示 這時(shí) A B C 口的口地址低 8 位 分別為 01H 02H 03H 設(shè)地址無關(guān)位為 0 8155 的 A 口 B 口可工作于基本 I O 方式或選通 I O 方式 C 口可工作于基本 I O 方式 也可作為 A 口 B 口在選通工作方式時(shí)的狀態(tài)控制信號(hào)線 當(dāng)C 口作為狀 態(tài)控制信號(hào)時(shí) 其每位線的作用如下 PC0 AINTR A 口中斷請(qǐng)求線 PC1 ABF A 口緩沖器滿信號(hào) PC2 A 口選通信號(hào) PC3 BINTR B 口中斷請(qǐng)求線 PC4 BBF B 口緩沖器滿信號(hào) PC5 B 口選通信號(hào) 8155 的 I O 工作方式選擇是通過對(duì) 8155 內(nèi)部命令寄存器設(shè)定控制字實(shí)現(xiàn)的 命 令寄存器只能寫入 不能讀出 命令寄存器的格式如圖6 16 所示 在 ALT1 ALT4 的不同方式下 A 口 B 口及 C 口的各位工作方式如下 ALT1 A 口 B 口為基本輸入 輸出 C 口為輸入方式 ALT2 A 口 B 口為基本輸入 輸出 C 口為輸出方式 ALT3 A 口為選通輸入 輸出 B 口為基本輸入 輸出 PC0 為 AINTR PC1 為 ABF PC2 為 PC3 PC5 為輸出 ALT4 A 口 B 口為選通輸入 輸出 PC0 為 AINTR PC1 為 ABF PC2 為 PC3 為 BINTR PC4 為 BBF PC5 為 8155 內(nèi)還有一個(gè)狀態(tài)寄存器 用于鎖存輸入 輸出口和定時(shí) 計(jì)數(shù)器的當(dāng)前狀態(tài) 供 CPU 查詢用 狀態(tài)寄存器的端口地址與命令寄存器相同 低8 位也是 00H 狀態(tài) 寄存器的內(nèi)容只能讀出不能寫入 所以可以認(rèn)為8155 的 I O 口地址 00H 是命令 狀 態(tài)寄存器 對(duì)其寫入時(shí)作為命令寄存器 而對(duì)其讀出時(shí) 則作為狀態(tài)寄存器 3 1 4 3 8155 的定時(shí) 計(jì)數(shù)器 8155 內(nèi)部的定時(shí) 計(jì)數(shù)器實(shí)際上是一個(gè) 14 位的減法計(jì)數(shù)器 它對(duì) TIMER IN 端 輸入脈沖進(jìn)行減 1 計(jì)數(shù) 當(dāng)計(jì)數(shù)結(jié)束 即減 1 計(jì)數(shù) 回 0 時(shí) 由 TIMER OUT 端 輸出方波或脈沖 當(dāng) TIMER IN 接外部脈沖時(shí) 為計(jì)數(shù)方式 接系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí) 可作為 定時(shí)方式 定時(shí) 計(jì)數(shù)器由兩個(gè) 8 位寄存器構(gòu)成 其中的低 14 位組成計(jì)數(shù)器 剩下 的兩個(gè)高位 M2 M1 用于定義輸出方式 3 1 4 4 振蕩電路 能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路 一般由電阻 電感 電容等元件和電子器件所組成 由電感線圈l 和電容器 c 相連而成的 lc 電路是最 簡(jiǎn)單的一種振蕩電路 一種不用外加激勵(lì)就能自行產(chǎn)生交流信號(hào)輸出的電路 它在電 子科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中得到廣泛地應(yīng)用 如通信系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)的載波振蕩器 接收機(jī)中的 本機(jī)振蕩器 醫(yī)療儀器以及測(cè)量?jī)x器中的信號(hào)源等 振蕩器的種類很多 按信 號(hào)的波形來分 可分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器 正弦波振蕩器產(chǎn)生的波形非 常接近于正弦波或余弦波 且振蕩頻率比較穩(wěn)定 非正弦波振蕩器產(chǎn)生的波形是非正 弦的脈沖波形 如方波 矩形波 鋸齒波等 非正弦振蕩器的頻率穩(wěn)定度不高 在正弦波振蕩器中 主要有 LC 振蕩電路 石英晶體振蕩電路和 RC 振蕩電路等幾種 這幾種電路 以石英晶體振蕩器的頻率最穩(wěn)定 LC 電路次之 RC 電路最差 RC 振蕩器的工作頻率較低 頻率穩(wěn)定度不高 但電路簡(jiǎn)單 頻率變化范圍大 常在低頻 段中應(yīng)用 在通信 廣播 電視等設(shè)備中 振蕩器正逐步實(shí)現(xiàn)集成化 這些集成化正 弦波振蕩器的工作原理 電路分析 設(shè)計(jì)方法等原則上與分立元件振蕩電路相一致 由于集成電路的集成度愈來愈高 并在向系統(tǒng)功能發(fā)展 其內(nèi)部電路日趨復(fù)雜 如果 不從系統(tǒng)組成和單元電路原理這兩方面同時(shí)著手 那是很難弄清某一集成芯片的 振 蕩器也不例外 3 1 5 74ls573介紹 三態(tài)總線驅(qū)動(dòng)輸出 置數(shù)全并行存取 緩沖控制并行存取 緩沖控制輸入 使輸入有改善抗擾度的滯后作用 原理 74ls573 的八個(gè)鎖存器都是透明的 D 型鎖存器 當(dāng)使能 G 為高時(shí) Q 輸出 將隨數(shù)據(jù) D 輸入而變 當(dāng)使能為低時(shí) 輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上 輸出控制 不影響鎖存器的內(nèi)部工作 即老數(shù)據(jù)可以保持 甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時(shí) 新數(shù)據(jù)也可以置 入 這種電路可以驅(qū)動(dòng)大電容或低阻抗負(fù)載 可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動(dòng)總線 而 不需要外接口 特別適用于緩沖寄存器 I O 通道 雙向總線驅(qū)動(dòng)器和工作寄存器 3 1 6 SMC2004A LCM SMC2004A 標(biāo)準(zhǔn)字符點(diǎn)陣型液晶顯示模塊 LCM 采用點(diǎn)陣型液晶顯示器 LCD 可顯 示 20 個(gè)字符 X4 行西文字符 字符尺寸為 2 95X4 75 WXH mm 內(nèi)置 HD44780 接口型液 晶顯示控制器 可與 MCU 單片機(jī)直接連接 廣泛應(yīng)用于各類儀器儀表及電子設(shè)備 主要技術(shù)參數(shù) 產(chǎn)品型 號(hào) 顯示類型顯示模式工作溫度存儲(chǔ)溫度工作電壓工作電流背光顏色背光電流 SMC200 4A STN 黃綠模常溫 0 50 20 70 4 8 5 2V 2 0mA 5 0 V 黃綠 80mA 表 3 1 接口信號(hào)說明 編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明 1VSS 電源地 9D2Date I O 2VDD 電源正極 10D3Date I O 3VO LCD 偏壓輸入 11D4Date I O 4RS 數(shù)據(jù) 命令選擇端 H L 12D5Date I O 5R W 讀寫控制信號(hào) H L 13D6Date I O 6E 使能信號(hào) 14D7Date I O 7D0Date I O15BLA 背光源正極 8D1Date I O16BLK 背光源負(fù)極 表 3 2 3 1 7 BS232光電耦合器 BS232 光電耦合器 optical coupler 英文縮寫為 OC 亦稱光耦合器 簡(jiǎn)稱光耦 光耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào) 它對(duì)輸入 輸出電信號(hào)有良好的隔離作 用 所以 它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用 目前它已成為種類最多 用途最廣的光 電器件之一 光耦合器一般由三部分組成 光的發(fā)射 光的接收及信號(hào)放大 輸入的 電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管 LED 使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光 被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光 電流 再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出 這就完成了電 光 電的轉(zhuǎn)換 從而起到輸入 輸出 隔離的作用 由于光耦合器輸入輸出間互相隔離 電信號(hào)傳輸具有單向性等特 點(diǎn) 因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力 又由于光耦合器的輸入端屬于電流型 工作的低阻元件 因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力 所以 它在長(zhǎng)線傳輸信息中作為終 端隔離元件可以大大提高信噪比 在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號(hào)隔離的接 口器件 可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性 光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是 信號(hào)單向傳輸 輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離 輸出信號(hào)對(duì)輸入端無影響 抗干擾能力強(qiáng) 工作穩(wěn)定 無觸點(diǎn) 使用壽命長(zhǎng) 傳輸效 率高 光耦合器是 70 年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件 現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣 電平轉(zhuǎn)換 級(jí)間耦合 驅(qū)動(dòng)電路 開關(guān)電路 斬波器 多諧振蕩器 信號(hào)隔離 級(jí)間隔離 脈 沖放大電路 數(shù)字儀表 遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸 脈沖放大 固態(tài)繼電器 SSR 儀器儀表 通信設(shè)備及微機(jī)接口中 在單片開關(guān)電源中 利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路 通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比 達(dá)到精密穩(wěn)壓目的 BS232 系列 RS 232 光電隔離 器都無需供電 隔離電壓 2500V 通信速率一般保證最高 9600bps 實(shí)際可達(dá) 38 4Kbps 以上 3 1 8 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 該步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī) 采用單極性直流電源供電 只要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組 按合適的時(shí)序通電 就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng) 四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖 圖 3 2 開始時(shí) 開關(guān) SB 接通電源 SA SC SD 斷開 B 相磁極和轉(zhuǎn)子 0 3 號(hào)齒對(duì)齊 同 時(shí) 轉(zhuǎn)子的 1 4 號(hào)齒就和 C D 相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒 2 5 號(hào)齒就和 D A 相繞組磁極產(chǎn) 生錯(cuò)齒 當(dāng)開關(guān) SC 接通電源 SB SA SD 斷開時(shí) 由于 C 相繞組的磁力線和 1 4 號(hào)齒之間 磁力線的作用 使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 1 4 號(hào)齒和 C 相繞組的磁極對(duì)齊 而 0 3 號(hào)齒和 A B 相 繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒 2 5 號(hào)齒就和 A D 相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒 依次類推 A B C D 四相 繞組輪流供電 則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著 A B C D 方向轉(zhuǎn)動(dòng) 四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同 可分為單四拍 雙四拍 八拍三種工作方式 單 四拍與雙四拍的步距角相等 但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小 八拍工作方式的步距角是單四拍 與雙四拍的一半 因此 八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度 單四拍 雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形圖 圖 3 3 3 2 電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 由鍵盤輸入所需刻定長(zhǎng)度 單片機(jī)接到鍵盤輸入信號(hào) 按照預(yù)定程序分別控制三個(gè) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 其中 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) A 控制工作臺(tái)帶動(dòng)鐵尺沿 X 方向進(jìn)行 1mm 間歇進(jìn)給 步 進(jìn)電動(dòng)機(jī) B 控制刻刀沿 Y 方向進(jìn)行刻線 刻線長(zhǎng)度先后是 1 長(zhǎng) 4 短 1 中 4 短 步進(jìn) 電動(dòng)機(jī) C 控制刻刀沿 Z 方向每次刻線前的接近鐵尺以及刻線后的離開鐵尺的運(yùn)動(dòng) 當(dāng)一 個(gè)鐵尺刻線完畢 觸動(dòng)行程開關(guān) 單片機(jī)接到信號(hào) 控制步進(jìn)電機(jī) A 快速反向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) 回到初始位置 準(zhǔn)備重新裝夾繼續(xù)工作 第第 4 4 章章 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì) 4 1 軟件完成的主要內(nèi)容 程序所包含的內(nèi)容有 刀具刻線的長(zhǎng)度分別是 1 長(zhǎng) 4 短 1 中 4 短 循環(huán) 當(dāng)工作臺(tái)移動(dòng)到極限位置出發(fā)行程開關(guān)時(shí) 程序控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī) A 快速反轉(zhuǎn) 回 到初始位置后停止 當(dāng)工作臺(tái)出現(xiàn)意外超過極限位置時(shí) 出發(fā)限位開關(guān) 程序控制所有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)停 止轉(zhuǎn)動(dòng) 控制工作臺(tái)沿 X 方向間歇運(yùn)動(dòng) 間隔為 1mm 電機(jī)驅(qū)動(dòng) include include sbit Kstart P2 0 sbit Kzh P2 1 sbit Kfz P2 2 sbit Ksup P2 3 sbit Ksdw P2 4 sbit As P3 0 電機(jī) A 的 4 相 sbit Bs P3 1 sbit Cs P3 3 sbit Ds P3 4 sbit A1s P1 0 電機(jī) B 的 4 相 sbit B1s P1 1 sbit C1s P1 2 sbit D1s P1 3 sbit A2s P3 5 電機(jī) C 的 4 相 sbit B2s P3 4 sbit C2s P3 3 sbit D2s P1 4 unsigned int count 0 unsigned int startstop 0 unsigned int zhengzhfanzh 0 unsigned char flag 0 unsigned int chg 0 unsigned int chd 0 unsigned long jishusum 0 unsigned long jipulsez 0 unsigned long jipulsef 0 unsigned char getkey void jisun s 計(jì)算位移程序 void kedu void delay unsigned int t while t void int0 interrupt 0 flag 1 timer function void timer1 interrupt 3 count if flag 0 正轉(zhuǎn) switch count case 1 As 1 Bs 0 Cs 0 Ds 0 break A case 2 As 1 Bs 1 Cs 0 Ds 0 break AB case 3 As 0 Bs 1 Cs 0 Ds 0 break B case 4 As 0 Bs 1 Cs 1 Ds 0 break BC case 5 As 0 Bs 0 Cs 1 Ds 0 break C case 6 As 0 Bs 0 Cs 1 Ds 1 break CD case 7 As 0 Bs 0 Cs 0 Ds 1 break D case 8 Bs 0 Cs 0 Ds 1 count 0 As 1 break DA TH1 chg TL1 chd jipulsez else 反轉(zhuǎn) switch count case 1 As 1 Ds 0 Cs 0 Bs 0 break A case 2 As 1 Ds 1 Cs 0 Bs 0 break AD case 3 As 0 Ds 1 Cs 0 Bs 0 break D case 4 As 0 Ds 1 Cs 1 Bs 0 break DC case 5 As 0 Ds 0 Cs 1 Bs 0 break C case 6 As 0 Ds 0 Cs 1 Bs 1 break CB case 7 As 0 Ds 0 Cs 0 Bs 1 break B case 8 Ds 0 Cs 0 Bs 1 As 1 count 0 break BA TH1 chg TL1 chd jipulsef void main unsigned char key 0 keysflag 0 Init Lcd 初始化 LCD1602 delay 100 dispstr 0 0 Ready TMOD 0 x10 EA 1 jishusum 2000 TH1 jishusum 256 TL1 jishusum 256 ET1 1 delay 100 chg TH1 chd TL1 while 1 key getkey switch key case 0 if keysflag 1 jisun s kedu if jipulsez 0 key e break 沒有按鍵按下 case s cls TR1 1 ET1 1 dispstr 0 0 Run dispchar 0 1 Z keysflag 1 jisun speed break 開始 case e TR1 0 ET1 0 dispstr 0 0 Stop break 停止 case 2 flag 0 dispchar 0 1 Z count 0 break case 3 flag 1 dispchar 0 1 F count 0 break case 4 jishusum jishusum 2000 if jishusum 60000 jishusum 60000 chg jishusum 256 chd jishusum 256 disp jishusum jisun speed jisun s dispstr 0 1 U break case 5 jishusum jishusum 2000 if jishusum 0 jishusum 0 chg jishusum 256 chd jishusum 256 disp jishusum jisun s jisun speed dispstr 0 1 D break get keynumber unsigned char getkey unsigned char key 0 if Kstart delay 10 if Kstart startstop if startstop 1 key s else key e startstop 0 while Kstart if Kzh delay 10 if Kzh key 2 while Kzh if Kfz delay 10 if Kfz key 3 while Kfz if Ksup delay 10 if Ksup key 4 while Ksup if Ksdw delay 10 if Ksdw key 5 while Ksdw return key void jisun s unsigned long fs 0 unsigned char k1 k2 k3 k4 k5 fs jipulsez k1 fs 10000 k2 fs k1 10000 1000 k3 fs k1 10000 k2 1000 100 k4 fs k1 10000 k2 1000 k3 100 10 k5 fs k1 10000 k2 1000 k3 100 k4 10 dispstr 5 0 S dispnumb 8 0 k1 dispnumb 9 0 k2 dispnumb 10 0 k3 dispchar 11 0 dispnumb 12 0 k4 dispnumb 13 0 k5 dispstr 14 0 mm void kedu EA 0 if s 5 0 dianji1zhuan 0 dianjizhuan2 if s 10 0 dianjizhuan1 dianji1zhuan 1 dianjizhuan2 EA 1 void dianji1zhuan unsigned char i unsigned char j if i 0 A1s 1 B1s 0 C1s 0 D1s 0 delay 10 A1s 1 B1s 1 C1s 0 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 1 C1s 0 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 1 C1s 1 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 0 C1s 1 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 0 C1s 1 D1s 1 delay 10 A1s 0 B1s 0 C1s 0 D1s 1 delay 10 B1s 0 C1s 0 D1s 1 As 1 delay 10 A1s 1 D1s 0 C1s 0 B1s 0 delay 10 A1s 1 D1s 1 C1s 0 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 1 C1s 0 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 1 C1s 1 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 0 C1s 1 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 0 C1s 1 B1s 1 delay 10 A1s 0 1s 0 C1s 0 B1s 1 delay 10 D1s 0 C1s 0 B1s 1 A1s 1 delay 10 if i 1 for j 0 j 2 j A1s 1 B1s 0 C1s 0 D1s 0 delay 10 A1s 1 B1s 1 C1s 0 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 1 C1s 0 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 1 C1s 1 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 0 C1s 1 D1s 0 delay 10 A1s 0 B1s 0 C1s 1 D1s 1 delay 10 A1s 0 B1s 0 C1s 0 D1s 1 delay 10 B1s 0 C1s 0 D1s 1 As 1 delay 10 A1s 1 D1s 0 C1s 0 B1s 0 delay 10 A1s 1 D1s 1 C1s 0 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 1 C1s 0 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 1 C1s 1 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 0 C1s 1 B1s 0 delay 10 A1s 0 D1s 0 C1s 1 B1s 1 delay 10 A1s 0 1s 0 C1s 0 B1s 1 delay 10 D1s 0 C1s 0 B1s 1 A1s 1 delay 10 void dianjizhuan1 A2s 1 B2s 0 C2s 0 D2s 0 delay 10 A2s 1 B2s 1 C2s 0 D2s 0 delay 10 A2s 0 B2s 1 C2s 0 D2s 0 delay 10 A2s 0 B2s 1 C2s 1 D2s 0 delay 10 A2s 0 B2s 0 C2s 1 D2s 0 delay 10 A2s 0 B2s 0 C2s 1 D2s 1 delay 10 A2s 0 B2s 0 C2s 0 D2s 1 delay 10 B2s 0 C2s 0 D2s 1 A2s 1 delay 10 void dianjizhuan2 A2s 1 D2s 0 C2s 0 B2s 0 delay 10 A2s 1 D2s 1 C2s 0 B2s 0 delay 10 A2s 0 D2s 1 C2s 0 B2s 0 delay 10 A2s 0 D2s 1 C2s 1 B2s 0 delay 10 A2s 0 D2s 0 C2s 1 B2s 0 delay 10 A2s 0 D2s 0 C2s 1 B2s 1 delay 10 A2s 0 B2s 0 C2s 0 B2s 1 delay 10 D2s 0 C2s 0 B2s 1 A2s 1 delay 10 4 2 程序設(shè)計(jì)技術(shù) 4 3 程序設(shè)計(jì)說明 由鍵盤輸入所需刻定長(zhǎng)度 單片機(jī)接到鍵盤輸入信號(hào) 按照預(yù)定程序分別控制三個(gè) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)