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摘要1_关键词1_1前言12机床数控技术概述2_3设计目的3_4国内外发展现状3_5X5040升降台铳床资料4_6设计内容5_6.1设计目标5_6,2处理器AVR单片机简介6_6.3AVR结构的方框图7_6.4AVR单片机引脚功能86.5PWM产生10_6.6参考设计参数11_7总体方案的确定及框图12_7.!机械部分设计计算12_7.2进给伺服系统结构设计17_7.3硬件部分电路的设计18_7.3.1人机交互界面18_7,3.2按键消抖18_7,3.3数码管显示197.3.4低压电源电路20_7.3.5驱动模块21_7.3.6步进电机驱动电路设计22
1_7.3.7步进电机失步和越步问题及解决方法23_7.3.8硬件抗干扰系统24_7.3.9印制电路板可靠性和抗干扰设计24_7.4软件设计25_7,5试机实例28_8结束语29_参考文献30一致谢31_附录32X5040升降台铳床数控改造（横向）摘要:本次毕'ル设计是将普通手动铳床改造为数控铳床。我们可以将系统分为执行机构,控制器和电源系统。电动机是ー个典型的执行机构,这个系统需要三个电机。其改造过程是将一个横向的伺服系统改造为ー个可以用单片机控制的步进电机。通过传感器来告知执行机构速度位置的信息。计算机完成的工作有已知执行机构当前的位置和速度确定执行机构向着它预定的位置运动的驱动信号。关键词:数控铳床;单片微机;传感器;执行机构;TheNumericalControlReconstructionofX5040LiftingPlatformMillingMachine(transverse)Abstract：ThisGraduationprojectisputtheordinarymanualmillingmachinetransformsforthenumericalcontrolmillingmachine.Wewoulddividethenumericalcontrolmillingmachinesystemintotheactuator,thecontrollerandtheelectricalpowersystem.Theelectricmotorisatypicalimplementingagency,thissystemneedsthreeelectricalmachineries.Itstransformationprocessisputacrosswise-servosystemtransformsforastep-electricmotorwhichcanconrtolledbyone-chipcomputer.Getthepositionandthevelocityinformationofthe
2actuatorthroughthesensor.Thecomputationcomponentperformsthefollowingoperation:Giventhecurrentpositionandvelocityoftheactuatordeterminetheappropriatedrivesignaltomovethatactuatortowarditsdesiredposition.Keywords:Numericalcontrolmillingmachine;One-chipcomputer;Sensor;Actuator;1前言通过四年的机械设计制造及其自动化专业的课程学习加上金工实习、生产实习及现阶段对数控设备的宏观和微观的了解,对机械电子工程方向的学习也有了一定的深度。本次毕业设计是对我四年学习成果的一次考查,我将以严谨的作风,负责任的态度来完成。了解了数控设备个模块的作用及各个模块的相互连接,运行原理,对硬件和软件都有了一定的基础后,我选择本次毕业设计的题冃的手动铳床的数控改造。我相信这次设计能达到预期的目的和效果，能让我的专业知识形成一个系统。我也将好好把握这次机会，锻炼自己的能力,以便能在工作岗位上创造出非凡的业绩。近年来,随着计算机技术的发展,数字控制技术已经广泛应用于エ业控制的各个领域,尤其是机械制造业中,普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上，而我国的机械设备的数控化率不足20%。2003年开始,我国就成了全球最大的机床消费国,也是世界上最大的数控机床进口国,目前正在提高机械加工设备的数控化率。目前数控设备的发展方向有六个方面:智能化,网络化,高速化,高精度,符合环保。正是数控设备的优越性体现得淋漓尽致,オ有数控设备取代手动设备的整体趋势。目前有工厂为节约成本和提高效率及产品精度,便将手动设备向数控设备改造。我对此也兴趣很大,本次毕业设计也是在摸索中尝试,再加上本人学识有限,能力有限,设计过程中难免出错，很诚恳的希望得到各位老师的意见和批改“1。2机床数控技术概述机床数控技术是20世纪70年代发展起来的一种机床自动控制技术。30多年来,随着电子器件、计算机技术、成组技术与现代控制技术,传感测控技术。信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光电技术于一体的数控技术得到迅猛发展和广泛应用,使得普通机械逐渐被高效率、高精度的数控设备所替代,从而形成巨大的生产力,导致制造业发生了根本性变化。数控技术已经成为现代制造技术的基础,其水平高低和数控机床拥有量多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。数控技术在机械制造业中的到了广泛的应用,是因为它有效的解决了复杂、精密、小批多变的零件加エ问题,能适应各种机械产品迅速更新换代的需要,使企业快速响应市场需求的能力大大加强,其经济效益显著,具体表现在以下几个方面:
3(1)生产效率高,比普通机床提高3、5倍;(2)减少エ装,减少认为误差,提高加工精度,具有广泛的适用性和灵活性:(3)缩短新产品的试制和生产周期,易于组织多品种生产,使企业对市场需求做出快速响应；(4)能加工普通机床不能加工的大型复杂零件;(5)能减轻劳动强度，改善劳动条件,节省人力，能降低劳动成本;(6)可实现软件误差补偿和优化控制。据全国エ业普查的统计资料介绍,截止到2000年底,数量较多涉及面较宽的金属加工机床的拥有量为384万台,其中役龄在6-15年约153.2完台,约占34.8%。这表明我国工业制造业的装备，乃至各行各业的设备任有相当大数量的比较落后。有待改造或更新。鉴于此,采用数控技术对普通机床进行数控改造,尤其适合我国机床拥有量大,生产规模小的基本国情⑵。3设计目的众所周知,设备是企业生产技术发展和实现经营目标的物质基础,设备的技术性能和技术状况的好坏,直接影响到企业的产品质量和经济效益。设备的技术改造和更新速度又直接影响到企业技术进步、产品开发和市场开拓后劲。因此,加快设备更新和改造,以提高企业在国内、外市场的竞争力，是企业的ー项重大战略任务。更新改造旧机床是最近几年发展起来的一个新兴产业在国外已经形成一定规模和市场。数控,即用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制,是改造旧机床的重要方法。用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，其对零件的加工相比普通机床有着很多的优点:L自动化程度高;2.加工精度、加工质量稳定可靠；3.对零件加エ的适应性强灵活性好,能加工形状复杂的零件;4加工生产率高;5.有利于生产管理的现代化。目前在机械行业中,随着市场经济的发展,产品更新周期越来越短,中小批量的生产所占有的比例越来越大,对机械产品的精度和质量要求也在不断地提高。所以普通机床越来越难以满足加工的要求；同时,由于技术水平的提高,数控机床的价格在不断下降,因此,数控机床在机械行业中的使用将越来越普遍,而对原有普通机床的数控化改造也应是越来越广泛,依照设计任务本设计对X5040型升降台铳床进行了数控化改造⑶。4国内外发展现状近年来,随着计算机技术的发展,数字控制技术已经广泛应用于エ业控制的各个领域,尤其是机械制造业中,普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上，而我国的机械设备的数控化率不足20%o2003年开始,我国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国,目前正在提高机械加工设备的数控化率。目前数控设备的发展方向有六个方面:智能化,网络化，高速化,高精度,符合环保,综合起来德国水平最高,
4日本产量最大。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的ー些重要行业（IT,汽车、轻エ、医疗等）的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势⑷。5X5040升降台铳床资料图1X5040铳床外观图
5FigiX5040millingmachineappearancediagram(1)床身采用方导轨,刚性好;(2)主轴热变形小,横向丝杆配置在滑鞍中间位置,加工精度高;(3)主要铸件均采用合金耐磨铸铁,使用寿命长⑶。表1X5040升降台铳床性能参数Table11TheperformanceparametersofX5040kneetypemillingmachine型号ModelX5040工作台台面尺寸Workingareaoftable(WXL)mm400X1700(宽X长)工作台最大回转Max.swivelangleoftable铳头回转±45"角度续表1型号ModelX5040工作台行程:手Traveloftablemanual/power:crossmm375/365动/机动:横向工作台行程:手Traveloftablemanual/power:verticalmm450/440动/机动:垂向工作台进给速度范围:纵向,横Tablefeedsspeed:longitudinal,cross,verticalmm/mm12-1000/4-333向/垂向工作台进给级数Tablefeedstep18主轴锥孔Spindle7:24No.50主轴转速范围Spindlespeedr/min30-1500主轴转速级数Spindlespeedstep18主轴中心线至エDistancebetweenspindlecenterandtablemm主轴套筒移动量作台面距离surface1200主轴端面至工作台面距离Distancebetweenspindlefaceandworkingsurfaceoftablemm60-510机床主电机功率MotorpowerofmaindriveKW11机床进给电机功MotorpoweroffeedKW3率
6率机床外型尺寸Overalldimensions(LXWXH)mm2558X2245X2338(长X宽X高)机床包装箱外型Packingcaseoveral1dimensions(LXWXH)mm2800X2380X2450尺寸(长X宽X高)机床净重Netweightkg4900机床毛重Spindlekg5600机床冷却电机功MotorpowerofcoolingpumpKW0.1256设计内容6.I设计目标将X5040升降台铳床改造成用单片机控制的经济型数控铳床,要求具有直线和圆弧插补功能,在总体方案确定之前一定要对原有的机床的操作过程和传动系统,控制系统和伺服系统有详细的了解。5.2处理器AVR单片机简介本设计中采用ATMEL公司研制发的ATMEGA128。ATmegal28是基于AVRRISC结构的8位低功耗CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)微处理器。中断响应迅速，数据处理速度快,其数据吞吐率高达IMIPS/MHz,从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。其次,AVR单片机耗能低,且其快速的存取寄存器组、单周期指令系统,大大优化了目标代码的大小、执行效率,部分型号FLASH非常大,特别适用于使用高级语言进行开发。相对于出现较早也较为成熟的51系列单片机，AVR系列单片机片内资源更为丰富,接ロ也更为强大,同时由于其价格低等优势,在很多场合可以替代51系列单片机。AVR单片机的优势特征单片机已广泛地应用于军事、エ业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表和机器人制作等领域，使产品功能、精度和质量大幅度提升,且电路简单,故障率低，可靠性高,成本低廉。单片机种类很多,在简易机器人制作和创新中,为什么选用AVR单片机呢?(1)简便易学,费用低廉首先,对于非专业人员来说,选择AVR单片机的最主要原因，是进入AVR单片机开发的门槛非常低,只要会操作电脑就可以学习AVR单片机的开发。单片机初学者只需一条ISP下载线,把编辑、调试通过的软件程序直接在线写入AVR单片机,即可以开发AVR单片机系列中的各种封装的器件。AVR单片机因此在业界号称“ー线打天下”。其次,AVR单片机便于升级。AVR程序写入是直接在电路板上进行程序修改、烧录
7等操作,这样便于产品升级。再次,AVR单片机费用低廉。学习AVR单片机可使用ISP在线下载编程方式(即把PC机上编译好的程序写到单片机的程序存储器中),不需购买仿真器、编程器、擦抹器和芯片适配器等,即可进行所有AVR单片机的开发应用,这可节省很多开发费用。程序存储器擦写可达10000次以上,不会产生报废品。(2)高速、低耗、保密首先，AVR单片机是高速嵌入式单片机:AVR单片机具有预取指令功能,即在执行一条指令时,预先把下一条指令取进来,使得指令可以在ー个时钟周期内执行;多累加器型,数据处理速度快。AVR单片机具有32个通用工作寄存器,相当于有32条立交桥,可以快速通行;中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址,可快速响应中断。其次,AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况,WDT关闭时为100nA,更适用于电池供电的应用设备。有的器件最低L8V即可工作。再次，AVR单片机保密性能好。它具有不可破解的位加密锁LockBit技术,保密位单元深藏于芯片内部，无法用电子显微镜看到。(3)1/0口功能强,具有A/D转换等电路首先,AVR单片机的1/0口是真正的1/0ロ,能正确反映1/0口输入/输出的真实情况。エ业级产品,具有大电流(灌电流)1〇〜40mA,可直接驱动可控硅SCR或继电器,节省了外围驱动器件。其次，AVR单片机内带模拟比较器,I/O口可用作A/D转换,可组成廉价的A/D转换器。ATmega48/8/16等器件具有8路10位A/D。再次,部分AVR单片机可组成零外设元件单片机系统,使该类单片机无外加元器件即可工作,简单方便,成本又低。同时,AVR单片机可重设启动复位,以提高单片机工作的可靠性。有看门狗定时器实行安全保护,可防止程序走乱飞,提高了产品的抗干扰能力。(4)有功能强大的定时器/计数器及通讯接口定时/计数器T/C有8位和16位,可用作比较器。计数器外部中断和PWM(也可用作
8D/A)用于控制输出,某些型号的AVR单片机有3〜4个PWM,是作电机无级调速的理想器件。AVR单片机有串行异步通讯UART接口,不占用定时器和SPI同步传输功能,因其具有高速特性,故可以工作在一般标准整数频率下,而波特率可达576Ko(5)片内EEPROMEEPR0M数据存储器。它是作为ー个独立的数据空间而存在的,可以按字节读写。EEPROM的寿命至少为100,000次擦除周期。EEPROM的访问。由地址寄存器、数据寄存器和控制寄存器决定。通过SP!和JTAG及并行电缆下载EEPROM数据的操作⑹。6.3AVR结构的方框图DataBus8-bitControlLinesProgramCounter6u_ssalpp96.4AVR单片机引脚功能VCC数字电路的电源GND地端UA(PA7..PAO)端口A做为A/D转换器的模拟输入端。端口A为8位双向I/Oロ,具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时,若內部上拉电阻使能,端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中,即使系统时钟还未起振,端口A处于高阻状态。端口B(PB7..PB0)端口B为8位双向I/Oロ,具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能,端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中,即使系统时钟还未起振,端口B处于高阻状态。端口B也可以用做其他不同的特殊功能。端口C(PC7..PC0)端口C为8位双向I/Oロ,具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中,即使系统时钟还未起振,端口C处于高阻状态。如果JTAG接口使能，即使复位出现引脚PC5CIDI)、PC3(TMS)与PC2(TCK)的上拉电阻被激活。端口C也可以用做其他不同的特殊功能。端口D(PD7..PDO)端口D为8位双向I/Oロ，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时ー,若内部上拉电阻使能,则端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中,即使系统时钟还未起振,端口D处于高阻状态。端口D也可以用做其他不同的特殊功能。RESET复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位⑺。XTAL1反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。XTAL2反向振荡放大器的输出端。AVCCAVCC是端口A与A/D转换器的电源。不使用ADC时,该引脚应直接与VCC连接。使用ADC时应通过ー个低通滤波器与VCC连接。AREFA/D的模拟基准输入引脚。图3为ATMEGA128的引脚配置图。
10PENCRXDO/(PDI)PEO匚(TXDO/PDO)PE1匚(XCKQ/AiNO)PE2匚(OC3A/AIN1)PE3匚(OC3B/INT4)PE4匚(OC3C/INT5)PE5匚(T3/INT6)PE6匚(ICP3/INT7)PE7匚(SS)PBOC(SCK)PB!匚(MOSI)PB2匚(MISO)PB3匚(OCO)PB4匚(OC1A)PB5C(OC1B)PB6匚3SSS21〇23456789101112131415484746454443424140393837363534コPA3(AD3)コPA4(AD4)コPA5(AD5)コPA6(AD6)コPA7(AD7)コPG2(ALE)コPC7(A15)コPC6(A14)□PCS(A13)コPC4(A12)コPC3(A11)コPC2(A10)コPC1(A9)コPCO(A8)□PG1(RD)□PGO11位76543210
12位76543210名称ICNC3ICES3-WGM33WGM32CS32CS31CS30读/写R/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/W初始值00000000表5时钟选择位描述Table5ThedescriptionofclockchooseCSn2CSnlCSnO说明000无时钟源（T/C停止）001cル〃。/1（无预分频）010clkllo/S（来自预分频器）011c秋〃。/64（来自预分频器）100c化/0/256（来自预分频器）101c/た〃。/1024（来自预分频器）110外部Tn引脚,下降沿驱动111外部Tn引脚,上升沿驱动注:选择使用外部时钟源后,即使Tn引脚被定义为输出,其n引脚上的逻辑信号电平变化仍然会驱动T/Cn计数,这个特性允许用户逋过软件来控制计数力模式的选择:本设计选择为CTC模式。所以TCCR3Al=0x02;TCCR3B1=0X00:0表6波形产生模式表Table6Waveformmodetable模式WGMn3WGMn2WGMnlWGMnO定时器/计数TOPOCRnx更新TOVn置位器工作模式时刻时刻00000普通模式OXFFFF立即更新MAX100018位相位修正PWMOXOOFFTOPBUTTOM200109位相位修正PWM0X0IFFTOPBUTTOM3001110位相位修正PWM0X03FFTOPBUTTOM40100CTCOCRnA立即更新MAX501018位快速PWMOXOOFFTOPTOP601109位快速PWM0X0IFFTOPTOP7011110位快速PWM0X03FFTOPTOP81000相频修正PWMICRnBUTTOMBUTTOM91001相频修正PWMOCRnABUTTOMBUTTOM101010相位修正PWMICRnTOPBUTTOM111011相位修正PWMOCRnATOPBUTTOM121100CTCICRn立即更新MAX131101保留--一141110快速PWMICRnTOPTOP151111快速PWMOCRnATOPTOP
13综上所述,最终的设置为TCCR3A=OxFF;TCCR3B=0x02;6.6参考设计参数工作台尺寸:400X1600工作台行程:横向:375mm工作台及夹具工作重力:横向:5500N工作台进给速度:横向:0.6m/min主电机功率:10KW起动加速时.间:30ms定们精度：±0.01mm代码制：ISO输入方式：增量值、绝对值通用控制坐标数:3最小指令值:〇.01〜〇.005/脉冲自动升降速性能：直フ总体方案的确定及框图根据设计任务的要求,决定采用步进电机驱动的开环控制系统。这样可使控制系统结构简单,成本低廉,调试和维修都比较容易,为确保数控系统的传动精度和工作平衡性,采用低摩擦的传动和导向元件,此工作台采用滚珠丝杆螺母副和液动导轨,为尽量消除传动间隙,可设法调整传动齿轮的中心距以消除齿侧间隙,计算机系统采用高性能价格比的AVR系列ATMEGA128ocp环形分配器方向CP环形分配器方向CP环形分配器方向图4总体方案框图Fig4TheSchemediagram7.1机械部分设计计算(1)工作台外形尺寸及重量估算横向:X=400工作加工范围:横向:X=375mm工作台及夹具工件策略:Gx=5500N
14(2)钻削计算Pzl=CFdXFfYFKF(1)查得:C「=304.11,XF=1,YF=0.8,KF=1取f=0.005mm/r则:Pzl=304.11X41X0.O50-8X1=111N(3)铳削カ计算P_2=9.81X22.6a^86af072dr-°s(,apz(2)a,=0.05d,(铳凸轮)ー铳削接触弧深af=0.lmm/z每齿进给量铳刀直径:d,=12铳削深度:ap=8铳刀齿数:z=3P,=9.81X22.6X2°-860.1°72xi2486x8X3=217査表得:PH/PF=1,则走刀抗力Ph=p「=217』(4)滚动导轨的参数确定导轨形式：在原有滑动导轨的基础上,采用贴塑处理,摩擦特性好,耐磨性好,减振特性好等特点，且エ艺较简单。(5)滚珠丝杠的设计计算滚珠丝杠的负荷包括铳削カ及运动部件的重量所引起的进给抗力。应按铳削时情况计算。a最大动负荷Q的计算:Q=VIfH,P(3)运转系数f「=2,寿命值L=更孚，叩専空(4)1106£()式中L一寿命，以1〇6转为一单位nー丝杠转速(r/min)V-为最大切前力条件下的进给速度(m/min)可取最高进给速度的1/2—1/3横向:V，=0.3m/minLoー丝杠导程(mm)T—为使用寿命(h),对于数控机床取15000hfu.-运转系数初选丝杠螺距L0=5mm»得丝杠转速n为:n=10°°匕=60r/min〇肝1、い60x60x15000c.所以L==54
15106X向丝杠牵引力:P、=P.,+1.414fGr=217+l.414X0.001X5500=295N式中fー当量摩擦系数,取0.01所以最大动负荷:X向:Qv=VZfh,P=2229N查表取滚珠丝杠直径do=30,选用滚珠丝杠螺母副的型号为NL3005型,单螺母变导程预紧⑼。b滚珠丝杠螺母几何参数计算如下:表7滚珠丝杠螺母几何参数Table17Theparametersofballscrewnutpair名称符号计算公式和结果/mm公称直径d30螺纹滚道螺距0t5接触角B45°钢球直径d3.175螺纹滚道法面半径qR1.615偏心距eE=(R-dq/z)sinP=0.045螺杠螺纹升角yc就〇螺杠直径dD二d0ー0.2d「29.2螺杠内径dd]=d〇+2e-2R=26.8
16螺杠接触直径dz九二dQ-%cosタ=27.8螺母螺母螺纹外径DD=45螺母内径DIDl=30.5C传动效率的计算tanyク=——=0.96tan。+(p)式中ター摩擦角约等于10'Y-螺纹升角d刚度验算滚珠丝杆受工作负载P引起的导程L。的变化量为(5)式中-在工作负载P作用下引起每ー导程的变化量（mm）；P一工作负载,即进给牵引力（N）；Lo—滚珠丝杠导程（mm）；E—材料弹性模数（N/nim?）,对钢为20.6X104N/mm2;F—滚珠丝杠截面积（按内径确定）X向:P=29.5N.L0=5mm,E=20.6X104N/mm2F=^R2=5.638cm2_295x0,5_20.6xl06x5.638=±1.27X106cm丝杠因受扭矩而引起的导的变化量ALユ很小,可忽略所以导程总误差A=ALX100/L0=2.53/zm/m査表知E级精度的丝杠允许误差1.5/zm,故刚度足够。（6）步进电机的选用a步进电机的步距角。バ对步进电机施加一个脉冲信息,步进电机就回转ー个固定的角度。因为系统分辨率为0.01mm,所以取系统脉冲当量ざ7,=0.Olmm/step。初选步进电机步距角・=1.5°。b步进电机启动转距的计算也
17设步进电机等效负载转矩为T,负载カ为P,根据能量守恒原理电机所做的功与负载カ做的功有如下关系:T・夕・ク=P•s(6)式中(P—电机转角;s—移动部件的相应位移;〃ー机械传动效率若取限。’,=1.5°,则s=",,p=Ph+〃(G+P.)所以T=ーれ叩バル(G+P.)](7)2硯1式中:Ph—铳削时走刀抗力(N)；G—移动部件重量(N)；P—与策略方向一致的切削カ(N)；〃—导轨摩擦系数,取0.005；6„—步进电机的步距角;T—电机轴负载转距(N•cm);代入数据得:T=10,45N估算起动转矩:T/一-——<•cm=34.8N.cmq0.3~0.50.3取/1=0.866;可求出最大静转矩―=46.40.866C步进电机的最高起动频率fm”及运行频率f,计算maxIQQOVmax60%=2333Hz1000匕6。ル=1000Hzd确定步进电机型号ロ”根据以上计算,从中选出!30BF001型电机可以满足要求,因为加工材料为青铜,切削カ小,故不再进行校核计算。尺寸如下图:
18130BF图5130BF00I型电机图Fig5Diagramof130BF001steppingmotore确定齿轮传动比及模数和有关尺寸因为步进电机中距角e6=1.5°,滚珠丝杠螺距t=5mm,要实现脉冲当量8/(=0.Olmm/step,在传动系统中应加一级齿轮降速传动,降速传动比:Zざ〃x3601=幺=亠=0.48Z21.5x5选Z1=24,Z2=52因传递的扭矩较小,取模数m=2,齿轮有关尺寸如下表:表8齿轮的相关数据Table8Gear'scorrelationdata关系式ZIェ!Z2452d=mz48104d=d+2ma52108d广d-2X1.254399B二（3〜6）mm1010d,+d）A=———L2767.2进给伺服系统结构设计(1)根据计算本设计采用130BF001型步进电机,内循环NL3005滚珠丝杠副,齿轮箱中装有三个齿轮Z|=24,Z2=52,Z3=25,模数m为2。
19(2)双片齿轮即两片薄齿轮叠加与另ー齿轮啮合,靠两薄齿轮相对旋转错齿分别与另ー齿轮不同齿面接触,以消除侧隙。本设计的消隙齿轮,是采用两个薄片齿轮,中间开有三个月牙形的槽放入压簧,并用三个内六角螺钉固定。这种消隙齿轮的装配顺序是:首先将双片齿轮相对转过ー个齿距,使双片齿轮对齐,弹簧13受压,上紧螺钉16装入箱体后,将螺钉16松开,弹簧将双片齿轮沿周向错开,以消除和齿轮的侧隙,此时再将螺钉16上紧。设计时弹簧两端用削扁的销子压住。(3)将原来机床横向进给手轮,刻度盘及前面的护盖拆去,将螺杆换成NL3005滚珠丝杆，仍利用原来的ー对圆锥滚子轴承,齿轮箱体直接装在升降台上。为了将步进电机装在升降台右侧,齿轮箱体的后面,以便工人操作,必须加大丝杠中心与电机轴的中心距,故此设计中采用了齿数为52的中间介轮。因Z=52齿轮直径较大作成双片齿轮,以消除齿侧间隙。箱体上的电机止口孔。100,中间轴轴承外圈孔。42,及与升降台上定位座圈7作止口配合的孔。75,是在镇床上一次饉出,其中心距分别是77±0.023与76±0。023,装配时将箱体止U孔。75H8装在定位座圈7上,则保证了滚珠丝杠上装的齿轮8(Z=25,m=2)与箱体中问轴上的齿轮10(Z=52,m=2)的中心距，使齿轮能正确啮合。旋塞件4是为了旋下后,能从孔中伸进内六角杆,用来松紧介轮上的3个螺钉，使消隙齿轮错齿,以消除上下齿轮与之啮合的侧隙,⑵。具体见装配图7.3硬件部分电路的设计7.3.1人机交互界面为了完善智能电动小车控制系统的功能,使其更加人性化,同时也为了方便调试,在设计中,我们加入了输入和输出显示模块。通过显示模块把系统当前状态下ー些重要的参数显示出来。为了简化控制系统电路及算法代码的复杂程度,本电路的输入部分使用按键来实现,输出显示部分使用LCD1602液晶显示器。通过液晶显示出的对应提示,我们的每个按键可以实现在不同阶段起到不同作用1⑶。图6为按键电路q生SPSV卬B0"S13S5S7S8°ふ¥・田°,•阳0'S1OS1IS12SW-Ho03VV-H30,3W-I-B0S14SI5S163VPB。'S^VPB°'SVVPB0-sSSI-S^FB0那田。SVVFB0-图6按键电路Fig6Diagramofkeycircuits7.3.2按键消抖
20由于按键所用开关为机械弹性开关,当机械触点断开、闭合时ー,由于机械触点的弹性作用,ー个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通,在断开时也不会ー下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动,抖动时间的长短由按键的机械特性决定,一般为5ms〜10ms。为确保CPU对按键的ー次闭合仅作一次处理,必须去除键抖动。在键闭合稳定时读取键的状态,并且必须判别到键释放稳定后再作处理。常用软件方法去抖,即检测出按键闭合后执行…个延时程序，5ms〜10ms的延时ー,让前沿抖动消失后再一次检测键的状态,如果仍保持闭合状态电平,则确认为真正有键按下。当检测到按键释放后,也要给5ms〜10ms的延时,待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序い”。按键的程序代码见附录7.3.3数码管显示静态显示与动态显示,LCD1602主要管脚介绍如下V0：液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高,对比度过高时会产生鬼影,使用时可以通过ー个10K的电位器调整对比。RS:寄存器选择高电平时选择数据寄存器;低电平时选择指令寄存器。R/W:读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址;当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。E:使能端,当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。LCD1602有11个控制指令,如表9所示：表9LCD1602控制指令TabIe9LCD1602controIcommand
21指令功能清屏归位载入方式设置显示开关控制光标、画面位移功能设置CGRAM地址设置DDRAM地址设置读BF及AC值写数据读数据清DDRAM和AC值AC=O,光标、画面回HOME位设置光标、画面移动方式设置光标、画面移动方式光标、画面移动,不影响DDRAM工作方式设置（初始化指令）设置CGRAM地址。A5-A0=0-3FHDDRAM地址设置读标志BF值和地址计数器AC值数据写入DDRAM或CGRAM内从DDRRAM或CGRAM数据读出Al5V匸/OD^^^S^58sS8SS5ms将LCD1602接入核心控制芯片ATMEGA128»将输出结果通过LCD1602显示出来。RCT1602的8位数据线接AT89C52的PAロ,RS、EN、R/W分别接PBロ的PB3、PB4、PB5引脚叫电路如图7所示。仔ICK2Z/PHD岱0PA)(ADQ»51ー的PBI(尔PAI(ADI)P砥ADZ)PB3(MJPPA?(AT6)PBKOCQ)PAl(/UM)烟(OOA)PA5(A)PB5(OQB)PA6(AD6)PB7(GOraQPA7(AD7)TCORCBTOH/IPGIHD(SCMNIQ)RD(A8)pawPC2(A1SIT)i(SDMNn)!<3(A1I)m(RXDWNI2)PGl(A12)FTB(TOWNI3)PC5(A13)れ。。）PC6(AI4)pomPC(A15)iM（n）PD7CE)PH(ADCm)PRi(ADtI/iropn）（Rxn）ra）PF5CAIXyHVE)•阳（ixn）mFf4(AIXMCK)-囘XKWNJ)PB(/ADC3)「囘。3VAiN1)二PBI((I3BINI4)Pf2(AU2)PH(ADa)二PE5(GCK7INI5)FR)(TVINI6)；RE7(OINn)PH)(ADQ^PGI画M32MT21国PG2(ALE)a\tc-62-AKFFCTTCM)22XD\L2-XEaLlGSDCM)L9ATO^DL-ALB--AUUJU--AD^
22图7显示电路Fig7Displaycircuit7.3.4低压电源电路电源模块为系统其他各个模块提供所需要的电源。设计中,除了需要考虑电压范围和电流容量等基本参数之外,还要在电源转换效率、降低噪声、防止干扰和电路简单等方面进行优化。可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。本设计中芯片所需要的电压为12V和5V两种。作为芯片的工作电压,一般电流为mA级,所消耗的功率不是很大,但必须保证电源的稳定性。图13就是ー个简单的稳压电路。电路通过变压器从交流220V降压到12V,然后再通过二极管组成的桥式电路整流成直流。电路中的高频电容C1主要用来高频滤波。热敏电阻RT1用来起保护作用。通过二极管整流后,输出电压变成脉动的直流电。然后经过C2、C8、C12再次高频滤波。再由C203、L101,C204组成的ー个n型滤波电路滤波,使之输出比较稳定的直流电压。将整流滤波后的电压输入到集成稳压模块L7812,输出的12V电压就是非常稳定的直流电压了。将12V电压引出ー个端口专门给芯片供电。还有些芯片需要5V的电源供电。将稳压芯片L7805直接接在L7812的输出端就可以输出稳定的5V电压了,其中R101是用限流电阻,起到保护L7805的作用，防止L7805过流烧坏ロセ本设计采用两个相同的5V电压模块用来分别给电机控制部分和单片机控制部分供电,两者通过光耦进行隔离。此外,根据电机驱动芯片TB6560的最高额定电压为40V,本设计中采用了专门供电的三倍压升压电路模块。通过三倍压后,具体的输出电压值要看倍压电路的负载电流大小,电容量越大电流就越大，但充电的时间也越长,电压上升的速度也慢。由于本电路中电机的电流较大,故电容C5、C6、C7选择的是较大的电容。
23图8稳压电路Fig8Regulatorcircuit7.3.5驱动模块步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。驱动器接收到ー个脉冲信号后,驱动步进电机按设定的方向转动ー个固定的角度。首先,通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;其次，通过控制脉冲顿率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到涮速的目的。目前,步进电机具有惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点,在机电一体化产品中应用广泛,常用作定位控制和定速控制。步进电机驱动电路常用的芯片有L297和L298组合应用、3977、8435等，这些芯片一般单相驱动电流在2A左右,无法驱动更大功率电机,限制了其应用范围。本文基于东芝公司2008年推出的步进电机驱动芯片TB6560ahq提出了一种步进电机驱动电路的设计方案。7.3.6步进电机驱动电路设计(l)TB6560ahq简介TB6560ahq是东芝公司推出的低功耗、高集成两相混合式步进电机驱动芯片。其主要特点有:内部集成双全桥MOSFET驱动;最高耐压40V,单相输出最大电流3.5A(峰值);具有整步、1/2、1/8、1/16细分方式;内置温度保护芯片，温度大于150c时自动断开所有输出:具有过流保护;采用HZIP25封装。TB6560ahq步进电机驱动电路主要包括3部分电路:控制信号隔离电路、主电路和自动半流电路。(2)步进电机控制信号隔离电路步进电机控制信号隔离电路如图1所示,步进电机控制信号有3个(CLK、CMENABLE),分别控制电机的转角和速度、电机正反方向以及使能,均须用光耦隔离后与
24芯片连接。光耦的作用有两个:首先,防止电机干扰和损坏接口板电路;其次,对控制信号进行整形。对CLK、CW信号,要选择中速或高速光耦,保证信号耦合后不会发生滞后和畸变而影响电机驱动,且驱动板能满足更高脉冲频率驱动要求。本设计中选择2片6N137高速光耦隔离CLK、CW,其信号传输速率可达到10MHz,1片TLP521普通光耦隔离ENABLE信号。应用时注意；光耦的同向和反向输出接法；光耦的前向和后向电源应该是单独隔离电源,否则不能起到隔离干扰的作用。(3)步进电机主电路步进电机主电路主要包括驱动电路和逻辑控制电路两大部分。驱动电路电源采用28V,电压范嗣为4.5〜40V,提高驱动电压可增大电机在高频范围转矩的输出，电压选择要根据使用情况而定。VMB、VMA为步进电机驱动电源引脚,应接入瓷片去耦电容和电解电容稳压。0UT_AP、0UT_AM、0UT_BP、0UT_BM引脚分别为电机2相输出接口,由于内部集成了续流二极管,这4个输出口不用像东芝公司的8435驱动芯片那样外接二极管,从而极大地减小电路板的布线空间。NFA、NFB分别为电机A、B相最大驱动电流定义引脚,最大电流计算公式为!0UT(A)=0.5(V)/RNF(Q),若预先定义电机每相的最大驱动电流为2.5A,取RNFR.2Q,则PGNDA、PGNDB、SGND分别为电机A、B相驱动引脚地和逻辑电源地。逻辑控制电路电源为5V,VDD为逻辑电源引脚,应接入去耦电容和旁路电容减小干扰噪声；MO、PROTECT为工作状态和过流保护指示灯;RESET为芯片复位脚,低电平有效；OSC所接电容的大小决定了斩波器频率,推荐100〜1000pF,斩波频率为400-44kHz；M2、M!为细分设置引脚，外接拨码开关可设定不同的细分值,如整步、半步、1/8细分、1/16细分。由于步进电机在低频工作时，有振动大、噪声大的缺点,需要细分解决。步进电机的细分控制,从本质上讲是通过对步进电机励磁绕组中电流的控制，使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场,从而实现步进电机步距角的细分。一般情况下,合成磁场矢量的幅值决定了步进电机旋转カ矩的大小,相邻两合成磁场矢量之间的夹角大小决定了步距角的大小。DCY2、DCY!外接拨码开关设置电流衰减模式(0、25%、50%、100%),用于满足不同的步进电机需要。由于电机本身状况、供电电源状况及脉冲频率等其他因素的影响,步进电机可能会产生高频噪声,通过电流衰减模式的设置可减小甚至消除这种噪声。(4)步进电机自动半流电路步进电机要减少发热,就要减少铜损和铁损。减少铜损就是减小电阻和电流,要求在选型时尽量选择电阻小和额定电流小的电机,但是这往往与力矩和高速的要求相抵触。对于已选定的电机，首先,应充分利用驱动器的自动半流控制功能和脱机功能,自动半流在电机处于静态时自动减小电流，脱机功能是将输出电机电流切断;其次，细分驱动器由于电流波形接近正弦，谐波少,电机发热也会较少。减少铁损与电机驱动电压有关,高压驱动的电机虽然会带来高速特性的提升,但也带来发热的增加。所
25以应当选择合适的驱动电压等级,兼顾高速性、平稳性和发热、噪声等指标。为尽可能减小电机发熟，需要TB6560的TQ2和TQ1引脚电平在电机工作时设置为电流输出最大,在电机不工作时电流减半甚至更小,故称为“自动半流电路”。用NFA、NFB定义最大输出电流后,通过TQ2和TQ1设置电流比率输出,设为00、01、10、11时，输出的电流分别为最大电流的100%、75%、50%、25%。改变电机的驱动电流,也就改变了电机输出扭矩的大小。自动半流电路设计选用可重复触发的单稳态电路芯片74cHi23,用电机的驱动脉冲CLK作为单稳态电路的触发脉冲。单稳态电路的反向输出接TQ2引脚,电机驱动脉冲持续时TQ2一直保持低电平,无驱动脉冲时保持高电平。在电路中，TQ2、TQ1通过拨杆开关设置其电平值,可根据工作驱动电流需要选择不同跳线。7.3.7步进电机失步和越步问题及解决方法步进电机中产生的同步力矩无法使转子速度跟随定子磁场的旋转速度,从而引起失步。失步产生的主要原因及解决方法:(1)步进电机的转矩不足,拖动能力不够,当驱动脉冲频率达到某临界值开始失步。由于步进电机的动态输出转矩随着连续运行频率的上升而降低,因而凡是比该频率高的工作频率都将产生失步。有3种解决方法:可使步进电机产生的电磁转矩增大,为此可在额定电流范围内适当加大驱动电流;在高频范围转矩不足时,适当提高驱动电路的驱动电压;改用转矩大的步进电动机等,也可使步进电机需要克服的转矩减小,为此可适当降低电机运行频率,以便提高电机的输出转矩。(2)步进电机起动失步。由于步进电机自身及所带负载存在惯性,当加速时间过短时会出现这ー现象。应该设置合理的加速时间,使电机从低速度平稳上升到某个速度。(3)步进电机产生共振也是引起失步的一个原因。步进电机处于连续运行状态时,如果控制脉冲的频率等于步进电机的固有频率,将产生共振。在ー个控制脉冲周期内,振动尚未得到充分衰减,下ー个脉冲就已来到,因而在共振频率附近动态误差最大并导致步进电机失步。解决方法:减小步进电机的驱动电流;采用细分驱动方法和阻尼方法。转子在步进过程中获得过多的能量时,转子的平均速度会高于定子磁场的平均旋转速度,使得步进电动机产生的输出转矩增大,从而使步进电机产生越步。当步进电机存在越步时,可减小步进电动机的驱动电流,以便降低步进电机的输出转矩或使减速时间加长。7.3.8硬件抗干扰措施在嵌入式系统中,系统的抗干扰技术是系统可靠性的重要方面。一个系统的正确与否,不仅取决于系统的设计思想和方法,同时还取决于系统的抗干扰措施。嵌入式系统的干扰源一般有三个渠道:ー是空间干扰,电磁信号通过空间辐射进入系统;二是过程通道干扰,干扰信号通过与系统相连的前、后通道及与其它系统的连接通道进入,它叠加在有用信号之上,扰乱信号传输,使有效信号产生畸变。使得数据采集误差加大,导致控制状态失灵,导致程序运行失常;三是系统干扰,电磁信号通过供电通道进入系统或系统本身产生干扰。
26虽然抗干扰问题是嵌入式系统在实际应用中最令人头疼的问题,而且没有一定之规,也没有一成不变的方法,但若进行科学的分析并加以合理的设计,采取一定的措施,将系统的硬件和软件结合起来,是可以有效地提高应用系统的可靠性的皿。7.3.9印制电路板可靠性和抗干扰设计印制电路板是嵌入式系统中,器件、信号、电源线的高密度集合体,印刷电路板设计的好坏对抗干扰能力的影响很大。设计时应合理走线、合理接地，三总线分开走线尽量将数字、模拟电路分开走线,电源线和地线应尽量加宽,同时使电源线、地线的走向与数据传递的方向一致。应尽量使用45。折线而不要使用90。折线,以减少高频信号对外的发射与耦合,减少互感振荡；将接地和屏蔽正确结合起来使用。CPU、RAM、ROM等主芯片以及VCC、GND之间接电解电容和瓷片电容;去掉高、低频干扰脉冲；石英晶体振荡器的外壳接地而不要走信号线,且要适当加大接地面积；时钟线要尽量短,并用地线将时钟区圈起来,使周围电场尽可能地减小。独立系统结构,减少接插件与连线；输入输出驱动器件、功率放大器件应尽量靠近线路板边的引出接插件;提高可靠性,减少故障率。集成块与插座接触可靠,用双簧插座,最好集成块直接焊在印制板上,防止器件接触不良。信号的输入、输出端以使用光耦进行光电隔离为好。这样既可以防止外围器件动作时产生的回流冲击系统,又可使输入端的干扰信号没有足够的功率去干扰发光二极管的正常工作’⑻。7.4软件设计所以软件设计的工作主要是对电机的控制及辅助设施的控制如:切削液的开关（J）等。本次设计也是把手动控制改装成数控控制。相当于ー个半自动化机床他的CNC部分也是ー个完整的CNC系统。计算机数控系统的软件系统结构框图如下所示:
27输入ー管理软件!/O处理（CNC与机床）诊断CNC的系统软仰ー厂译码刀补ー控制软い速度控制插补—位置控制图9软件系统结构框图Fig9Struckirediagramofsoftware以下是主程序框图和部分子程序框图和清单。（1）主程序主程序主要是成必要的初始化和键盘及显示管理。（2）显示子程序用ATM128的串行I」控制显示,串行口工作在方式为〇〇入口条件:被显示字符存于R2中,欲显示位标志存于口中。Rl=l,显示第一位,否则显示第二位，子程序流程图如下所示。（3）程序清单
28初始化(1)8031串行口工作方式设定(方式〇)(2)8255初始化(3)键盘、显示缓冲器清。图10程序流程图FiglOProgramflowdiagram主程序流程图子程序流程图LOPO:CLRP3.5SETB.P3.5MOVA,R2;发送欲显示的字符MOVSBUF,ALOP1:JNBTI,LOP1:发送完否TICLRCJNER1,#00,L0P2;判断显示哪一位MOVR1,#01;重设显示位标志L0P5:ACALLDELAY:调用延时IMS子程序L0P2:MOVA,#00;显示第二位时MOVSBUF,A;使第…位不显示
29PLGM1;四相单四拍程序MOVDPTR,#PD4s4;四相单四拍程序,步进码首地址INCR4I计步进码顺序号MOVA,R4:下ー个步进码MOVCA,©A+DPTR:取步进码MOVPl,A:送Pl口输出CJNER4,#04HENDINT:判是否步进码尾MOVR4,00H:回到步进码首SJMPENDINT5到中断返回PLGM2:四相双四拍程序MOVDPTR,#PD4D4；步进码首地址INCR5；计步进码顺序号MOVA,R5；MOVCA,@A+DPTRMOVRI,A；送PI口输出MOVR5,#04H,ENDINTMOVR5,#00HSJMPENDINTENDINT:REITPD4S4:DB00H,01H,02H,04H,08HPD4D4:DBOOH,03H,06H,OCH,09HEND微机应用系统在工业现场使用时,大量的干扰源虽不能造成硬件的损坏,但常常使微机不能正常运行,以致造成控制失灵,造成重大的事故和损失。软件抗干扰是属于微机系统的自身防御行为,采用软件抗干扰的前提条件是:系统中的抗干扰软件不会因为抗干扰而损坏。
307.5试机实例数控铳床铳削凸轮加工程序:图示为压缩机壳焊接机上的仿形凸轮,凸轮曲线是四段圆弧构成,凸轮的上下两面和中心孔已加工好,现要在数控铳床上铳削凸轮的轮廓曲线,并一次铳削加工成形。图11试机实例图Figi1Diagramoftestrunningexamples以凸轮毛坯的中心孔为定位孔，将凸轮毛坯装到通用夹具上。选凸轮上的。点为エ件坐标系的坐标原点，凸轮曲线各段圆弧的切点坐标如图所示。选用直径为20的立铳刀铳削凸轮。铳刀相对エ件坐标系原点的距离X、Y、Z分别为450、200、300mm〇程序启动时,刀具停在机床参考点位置。在数控铳床上铳削凸轮的加工程序如下1⑼：00012N1G92X450.0Y200.0Z300.0N2G90GOOX95.0Y70.0N3Z—6.0M3N4G01G41H12Y0F100N5G02X71.666Y—29.926R72.0
31N6X—71.666R310.0N7Y29.926R72.0N8X71.666R310.0N9X95.0Y0R72.0N10G00G40Y70.0N11M5N12G91G28Z0N13G28X0Y0N14M028结束语毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会,通过这次比较完整的对X5040升降台铳床进行数控改造（横向）的设计,我摆脱了单纯的理论知识学习状态,和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识,解决实际工程问题的能力,同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平。而且通过对整体的掌控,对局部的取舍,以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼,经验得到了丰富,并且意志品质カ,抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件,各种设备的选用标准,我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的,和老师的沟通交流更使我从经济的角度对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求.。参考文献［1］吴祖育,秦鹏飞.数控机床（第三版）図］.上海:上海科技技术出版社,2000:32-39.［2］王爱玲,曾志强.数控机床结构及应用［M］.北京:机械工业出版社,2006:41-69.［3］文怀兴.数控铳床设计［M］.北京:化学工业出版社,2006:18-90.［4］联合编写组编.机械设计手册［M］.北京:化学工业出版社,2002:1084-1090.［5］联合编写组编.机械设计手册第二版［M］.北京:化学工业出版,1987:788-866.［6］边春元,李文涛,江杰,等.C51单片机典型模块设计与应用［M］.北京:机械工业出版社,2008.［7］张毅刚,彭喜元,姜守达,等.新编MCS-51单片机应用设计［M］.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版
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33#include#include"delay.h"#include"key.h"include”lcdl602.h”#include"seg.h"#endif#ifndef_KEY__H#define_KEY_H#definePINPINPINE#defineDDRDDRDDRE#definePOTPOTPORTE#include"key.c"unsignedcharkey_press(void);unsignedcharkey_scan(void);#endif#ifndef_LCD1602_H#define__LCD1602__H#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#definecontrol_portPORTB#definecontrol_directDDRB#definedata_portPORTA#definecontrol_port_RS_1control_portl=(1«5)
34#definecontrol_port_RS_0control_port&=-(1«5)#definecontrol_port_RW_1control_portl=(1«6)#definecontrol_port_RW_0control_port&=-(1«6)#definecontrol_port_EN_1control_portl=(1«7)#definecontrol_port_EN_0control_port&=-(1«7)#defineSTA7PINA#include#include#include"delay.h"includeHlcdl602.c"voidlcd_init(void);voidwrite_command_en(void);voidwrite_data_en(void);voidwrite_command(unsignedcharcommand,unsignedcharbusy);voidwrite_data(unsignedchardata,unsignedcharbusy);voiddisplay_char(unsignedchara,unsignedcharb,unsignedcharc);voiddisplay_table(unsignedchartablef],unsignedcharn,unsignedcharm);voiddisplay(unsignedchara);#endif〃/**********delayh****************//#ifndefDELAYH
35#include"delay.c"voiddelay_lus(void);voiddelay_lms(void);voiddelay_nus(unsignedintn);voiddelay_nms(unsignedintn);#endif///**********se0h****************//#ifndefSEGH#define_SEG_H#defineDATADDRDDRB#defineDATAPOTPORTB#defineNUMDDRDDRC#defineNUMPOTPORTC#include"key.c"voidshow(unsignedchardata,unsignedcharnum);voidshw_shu(intm)；#endifIII**********motorh****************//#ifndef_MORTOR__H#define__MORTOR__H#include#include#include#include"delay.h"〃〃〃〃〃〃〃〃〃定义MCU与输出信号的接口〃〃〃〃〃〃〃〃ん〃〃〃〃/
36#defineMotor_PORTPORTB_Bit2=0;PORTB_Bit3=0;PORTB_Bit4=0;PORTB_Bit5=0;PORTB_Bit6=0;PORTB_Bit7=0;PORTE_Bit3=0;PORTE_Bit4=0;PORTE_Bit5=0#defineMotor_DDRDDRB_Bit2=1;DDRB_Bit3=1;DDRB_Bit4=l;DDRB_Bit5=l;DDRB_Bit6=l;DDRB_Bit7=l;\DDRE_Bit4=l;DDRE_Bit5=l;DDRE_Bitl=0;DDRE_Bit2=l;DDRE_Bit3=2;\DDRG_Bit3=l;DDRG_Bit4=1;#defineMode1//I为速度模式/************************************条件编译开始〃〃〃〃〃〃〃ん〃其它的定义〃〃/〃〃〃〃〃〃〃〃〃/〃〃〃〃〃/〃〃/*****伺服器用速度模式时用下面的定义・*******/#defineMotor_Left_ENPORTB_Bit2#defineMotor_Right_ENPORTB_Bit3#defineMotor_Front_ENPORTG_Bit4#defineMotor_Up_ENPORTG_Bit4#defineMotor_Left_StopPORTB_Bit2=0#defineMotor_Right_StopPORTB_Bit3=0#defineMotor_Front_StopPORTB_Bit4=0#defineMotor_Left_RunPORTB_Bit2=l#defineMotor_Right_RunPORTB_Bit3=l#defineMotor_Front_RunPORTB_Bit4=l/*****伺服器用位置模式时用下面的定义・*******/#defineMotor_Left_FrontPORTB_Bitl=0
37#defineMotor_Front_FrontPORTB_Bit3=0#defineMotor_Left_BackPORTB_Bitl=l#defineMotor_Right_BackPORTB_Bit2=l#defineMotor_Front_BackP0RTB_Bit3=l#defineMotor_up_lPORTE_Bitl=l#defineMotor_up_0PORTE_Bitl=0#defineMotor_up_StopPORTE_BitO=0#defineMotor_up_RunPORTE_BitO=l#defineMotor_up_Dir_UpP0RTE_Bit2=l#defineMotor_up_Dir_DownPORTE_Bit2=0/************************************条件编译结束〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃函数定义〃〃〃〃/〃/〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃/〃/voidMotor_initial(void);voidMotor_Speed_Mod(intLeft_Speed,charj,\intRight_Speed,chark,\intFront_Speed,charh);voidMotor_Left_Speed_Mod(char,int,int,char);voidMotor_Right_Speed_Mod(char,int,int,char);voidMotor_Front_Speed_Mod(char,int,int,chark);voidMotor_l_Position_Mod(charBreak_l,intOld_speed_l,intNow_Speed_l);voidMotor_2_Position_Mod(charDir_2,intOld_Position_2,intNow_Position_2);voidMotor_3_Position_Mod(charDir_3,intOld_Position_3,intNow_Position_3);#endif〃/**********c文イ牛部分****************〃〃/**********c文イ牛部分****************〃///**********mainc****************//intmain(void)
38return0;III**********keyc****************////#include"key.h"功能简介:检测按键是否按下,按下返回1,不按返回〇.unsignedcharkey_press(void){unsignedcharpressed,x;〃定义ー个表示是否按下的变量pressed.DDRDDR卜0X00;//定义数据端U为输出初始化,读数据前必须让端口的PORT=1,POTPOTI=OXOF;x=PINPIN;x&=0x0F;if(x==0x0F)//判断是否和原状态一致。pressed=O;〃没有按键。返回〇elsepressed=1;〃按下后key_press()函数返回1returnpressed;〃返回值确定按键是否真实按下。功能简介:检测哪个按键按下ucharkey_scan()unsignedcharkey,i=0X7F,j;delay_nms(15);if(key_press()==l)(do(i=(i«lli»7);POTPOT=i;
39DDRDDR=0X0F;key=PINPIN;j=key&0XF0;}while(j==0XF0);while(key_press());switch(key)(caseOxEE:key=0x0;break;caseOxDE:key=0x1;break;caseOxBE:key=0x2;break;case0x7E:key=0x3;break;caseOxED:key=0x4;break;caseOxDD:key=Ox5;break;caseOxBD:key=0x6;break;case0x7D:key=0x7;break;caseOxEB:
40key=Ox8;break;caseOxDB:key=0x9;break;caseOxBB:key=OxA;break;case0x7B:key=OxB;break;case0xE7:key=OxC;break;case0xD7:key=OxD;break;case0xB7:key=OxE;break;case0x77:key=0xF;break;default:key=20;))else//保证了任何时候只有一个按键时为有效。(key=20;}while(key_press()==l);〃解决了长按不放时引起的误触发,误触发引起结果为/Z数码管有微亮。returnkey;
41)〃/**********]cd]602c****************//include"lcdl602.h"unsignedcharshu[l={'0','l','2','3','4','5','6',7','8','9','.");voidwrite_command_en(void){data_direct=Oxff;control_direct=0x0f;control_port_RS_1;control_port_RW_0;delay_nus(l);controI_port_EN_1;voidwrite_data_en(void)(data_direct=Oxff;control_direct=OxOf;control_port_RS_0;control_port_RW_0;delay_nus(l);control_port_EN_1;voidwrite_command(unsignedcharcommand,unsignedcharbusy)(if(busy==l){data_direct&=OxOO;data_portl=OxFF;
42control_port_RS_0;control_port_RW_1;control_port_EN_0;control_port_EN_1;}while(STA7&0X80);〃判断是否忙。control_port_EN_0;data_directl=Oxff;data_portl=OxFF;control_port_RS_0;control_port_RW_0;control_port_EN_0;delay_nus(l);control_port_EN_l;data_port=command;control_port_EN_0;)/********功能简介,写数据******************/voidwrite_data(unsignedchardata,unsignedcharbusy)(if(busy==l)(data_direct&=0x00;data_portl=OxFF;do(control_port_RS_0;control_port_RW_1;control_port_EN_0;control_port_EN_1;}while(STA7&0X80);〃判断是否忙。
43control_port_EN__0;data_directl=Oxff;data_portl=OxFF;control_port_RS_l;control_port_RW_0;control_port_EN_0;delay_nus(l);control_port_EN_l;data_port=data;control_port_EN_0;/**lcd初始化****************/voidlcd_init(void){data_direct1=Oxff;data_port1=Oxff;control_direct1=OXEO;delay_nms(15);write_command(0x38,0);delay_nms(5);write_command(0x38,0);delay_nms(5);write_command(0x38,1);write_command(0x06,1);write_command(0x0c,1);write_command(0x01,1);111111111F面为个性显示的算法部分〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
44/〃〃函数功能:在第a行第b个位置显示字符c〃/〃/〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃!〃〃〃〃〃〃〃〃1〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃“〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃/voiddisplay_char(unsignedchara,unsignedcharb,unsignedcharc)//voiddisplay(void)(if(b==l)write_command(0x80+c-1,1);////////////////////后面的a=2的情况还没有搞定任然有问题。if(b==2)write_command(OxcO+c-1,1);write_data(a,l);lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll〃/〃函数功能:显示字符串〃〃/〃〃〃〃〃/〃/字符串table从第n个空后显示m个字符〃〃/〃〃例如:display_table("dfsdg",2,4);//////IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIvoiddisplay_table(unsignedchartable[],unsignedcharn,unsignedcharm)(unsignedchari;write_command(0x80+n-1,1);for(i=0;i45voiddisplay(unsignedchara)(write_data(a,l);功能简介:实现在液晶上指定位置显示指定长度的数字。数字显示格式为两位小数。显示顺序为从后到前。例子:display_table_ptr(l,415.95);在显示屏第一个空开始显示4个数字15.95voiddisplay_table_ptr(unsignedintp,unsignedcharn,floatx)//n包括小数点在内的个数。(unsignedchara,b;unsignedintptr=0x80+p+n;unsignedinti=x*100;write_command(ptr,1);write_data('v’』);〃显示"％”ptr-;for(a=0;a46write_command(ptr,1);ptr-;write_data(shu[bj,l);/〃**********de]avc****************〃//#include“delay.h"voiddelay__lus(void)asm(Hnop");**8M时为1000.25us**4M时为999.5us**xtal为晶振频率,单位为Mhzvoiddelay_lms(void)unsignedinti;for(i=(4*143-2);i>0;i-)**微秒级延时voiddelay_nus(unsignedintn)(unsignedinti;for(i=n;i>0;i—)delay_lus();**毫秒级延时voiddelay_nms(unsignedintn)(unsignedinti;for(i=n;i>0;i—)delay_lms();#include"seg.h"
47consttable[16]={0X00,Ox10,0X20,0x30,0x40,0x50,0x60,0x70,0x80,0x90,0xA0,0xB0,0xc0,0xD0,0xe0,0xF0};/********育g/奇イ到numイ、'/カヾdata*************************/voidshow(unsignedchardata,unsignedcharnum)unsignedchari=0;DATAPOT=ltable[data];NUMPOT=l«num;PORTA&二〜BIT(3);delay_nms(30);〃动态显示/********功能简介.在数码管上显示数字m*************************/voidshw_shu(intm)unsignedchari=0;for(i=l;i<7;i++)n=m%10;m=m/10;show(n,i)〃倒数第i位显示数字n,i为1时即显示个位。///**********motorc****************//#include"motor.h"voidMotor_initial(void)(
48Motor_DDR;Motor_PORT;Motor_Left_hand_DDR=l;Motor_Right_hand_DDR=1;Motor_Mid_DDR=1;)voidMotor_Move(unsignedintSpeed)//1A:508->0;1B:508->1024;1C:508->1024(OCR1A=508-Speed;OCR1B=508-Speed;OCR1C=508-Speed;)voidMotor_Stop(void)(OCR1A=508;//OC1A输出50%占空比OCR1B=508;//OC1B输出50%占空比OCR1C=508;//OC1C输出50%占空比)voidMotor_Up(unsignedintSpeed)//OCR3A(OCR3A=508+Speed;)voidMotor_Down(unsignedintSpeed)OCR3A=508-Speed;25吨水平定向钻机推进机构设计250t单梁桥式起重机小车运行机构设计450t门式起重机金属结构设计JS750混凝土搅拌机结构设计PLC控制的翻转机械手的设计PLC控制的移置机械手的设计S11-M-10010-0.4型变压器的设计及制造エ艺SYYZ792铜连铸连轧机（轧机部分）液压系统设计X5040升降台铳床数控改造（横向）ZL50轮式装载机工作装置及其液压系统设计安装支架的冲压エ艺及模具设计背负式小型机动除草机设计步进电机驱动的小车电气控制系统设计侧边传动式深松旋耕机的设计
49茶籽含油量高光谱检测技术研究柴油机活塞的加工エ艺及夹具设计车床拨叉加工エ艺及夹具设计车载机顶盒硬盘固定架优化和散热分析搭扣冲压模具设计带机架的立式摆线针轮减速机的设计带式输送机自动张紧装置单相电子式预付费电度表的设计低压电动机软启动器的设计电极片多エ位级进模设计蝶形螺母注塑模设计多功能钻机的钻架设计仿形刨床液压系统设计封箱机设计盖帽垫片的冲压エ艺及模具设计缸体气缸孔饉削动カ头设计缸体曲轴孔与凸轮轴链削动カ头的设计钢筋调直机的设计高温高速摩擦磨损试验机设计刮板式脱壳机设计轨道式小型液压升降机机架和小车设计红薯丁切制机构设计红薯条切制机构的设计高压瓶盖注塑模具设计户用型太阳能水泵的设计机床手柄注塑模设计基于JN338的电动机转矩转速测量系统设计基于PLC的包装生产线计数分配环节控制系统设计基于PLC的材料分拣模型控制系统设计基于PLC的加热反应炉电气控制系统的设计基于PLC的食用油灌装生产线的电气控制设计基于PLC的四轴联动机械手控制系统设计基于PLC的污水处理电气控制系统设计基于PLC四自由度机械手基于单片机的电子秤的设计基于单片机的电子密码锁设计基于单片机的非接触式红外测温仪设计基于单片机的智力竞赛抢答器设计基于单片机的自动照明节能控制系统设计基于单片机控制的LED亮化设计基于浮子流量计单片机流量控制系统的设计矩形柱座双面倒角专用机床设计矩形柱座双面铳专用机床设计矿用固定式带式输送机的设计辣椒切碎机的设计离心式茶叶雨水叶脱水机设计犁刀变速齿轮箱体加工エ艺及夹具设计立式离心式剥壳机设计立式推杆减速机的设计连杆端孔轴线平行度自动检测仪的设计连杆端面平行度自动检测仪的设计龙门动模式钢板模压机设计漏斗式热风干燥机的设计螺旋式榨油机设计密封垫罩的冷冲压模具设计棉花裸苗移栽机取苗机构设计与仿真棉花裸苗移栽机送苗机构设计与仿真棉花裸苗移栽机移栽机构设计与仿真灭火器外壳注塑模设计农用铺膜机设计平衡臂机械手设计普通车床的数控化改造设计汽车变速箱体加工エ艺及夹具设计浅盒形件拉深工艺及模具设计曲轴加工エ艺及夹具设计曲轴轴颈圆度自动检测仪的设计曲轴轴线同轴度自动检测仪的设计山茶采摘平台升降机构结构设计山区履带式喷雾机总体方案山楂采摘平台行走控制系统设计上前盖注塑模设计
50上下楼梯搬运器设计与仿真生物质秸秆切碎机设计手持式激光测距仪的设计手动机器人控制系统的设计手机外壳注塑模设计手推式草坪修剪机设计与仿真手推式割草机设计数控回转工作台设计双活塞浆体泵液カ缸设计水稻育秧播种流水线控制系统水力切割除草试验台设计太阳能路灯的设计太阳能逆变设计太阳能蓄电池充放电器控制的设计太阳能最大功率跟踪系统的研究筒形件的冲压エ艺及模具设计土豆清洗机的设计拖拉机液压提升实验台设计挖掘机液压系统的设计万能材料试验机设计微机控制硫化机卸胎装置设计卧式离心式剥壳机设计卧式推杆减速机的设计洗地吸干机设计小型便捷式除雪机的设计小型电动绞肉机的设计小型雕刻机结构设计小型扫雪机设计小型载货电动三轮车的设计新型潜污泵的设计压盖机设计烟草基质覆填镇压机设计烟机分烟包装机构液压系统设计烟支分离装置的设计液压控制的翻转机械手的设计液压控制的移置机械手的设计液压驱动油菜浅耕直播机设计液压升降机的设计液压站设计ー种柴油机箱体加工エ艺及夹具设计ー种花生摘果机设计异型管接头模具设计易拉罐有偿回收器设计与仿真油杯的冷冲压模具设计圆锥滚筒式水稻种子清选机设计轧机钢板厚度液压自动控制系统设计轧机液压位置伺服系统设计与仿真直流电机驱动的小车电气控制系统设计智能搬运机器人设计中吨位叉车的总体结构设计中心孔打孔机设计轴流压缩机增速箱设计
51铸型输送机液压系统设计自动搬运机器人控制系统的设计自适应平衡调整系统的研制!621826498
