基于单片机控制的数控X-Y工作台系统设计—总体设计_机械专业毕业论文-经管之家官网！

免费学术公开课,扫码加入

摘 要I
ABSTRACTII
1 前言1
1.1 课题设计研究背景和意义1
1.2 研究的内容1
1.3 研究的技术路线1
2 总体方案的确定2
2.1 机械传动部件的选择2
2.1.1 导轨副的选用2
2.1.2 丝杆螺母副的选用2
2.1.3 减速装置的选用2
2.1.4 伺服电动机的选用2
2.1.5 检测装置的选用2
2.2 控制系统的设计3
2.3 绘制总体方案图3
2.4 本章小结3
3 机械传动部件的计算与设计4
3.1 导轨上移动部件的重量估算4
3.2 铣削力的计算4
3.3 直线滚动导轨副的计算与选型4
3.3.1 滑块承受工作载荷Fmax的计算及导轨型号的选取4
3.3.2 距离额定寿命L的计算5
3.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型5
3.4.1 最大工作载荷Fm的计算5
3.4.2 最大动载荷FQ的计算5
3.4.3 初选型号5
3.4.4 传动效率η的计算6
3.4.5 刚度的验算6
3.4.6 压杆稳定性校核6
3.5 步进电动机减速箱的选用6
3.6 步进电动机的计算和选型7
3.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq7
3.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq7
3.6.3 步进电动机最大静转矩的选定9
3.6.4 步进电动机的性能校核9
3.7 增量式选转编码器的选用10
3.8 绘制进给传动系统示意图11
3.9 本章小结11
4 控制系统硬件电路设计12
4.1 控制系统微控制器的选择与使用12
4.1.1 AT89C52单片机主要性能参数及功能特性12
4.1.2 AT89C52单片机的引脚功能14
4.1.3 AT89C52单片机复位电路16
4.1.4 AT89C52单片机振荡电路16
4.2 控制系统的电源设计与选择17
4.2.1 控制系统的电源硬件原理图17
4.2.2 隔离电源的选择17
4.2.3 控制系统的电源设计类型选择18
4.2.4 AT89C52及其扩展芯片电源设计18
4.2.5 TLP521-1光耦合器输入端电源设计20
4.3 光电隔离电路设计21
4.3.1 光耦合器的选用21
4.3.2 TLP521-1光耦合器的主要参数及工作参数21
4.4 开关量输入通道电路设计22
4.4.1 开关量输入通道总体硬件电路图23
4.4.2 开关量输入通道电路分析23
4.5 I/O接口芯片的应用电路设计23
4.5.1 74LS373扩展8位并行输出口23
4.5.2 74LS244扩展8位并行输出口24
4.5.3 74LS240扩展8位并行输出口24
4.5.4 8255A可编程并行输出24
4.6 步进电机控制系统设计28
4.6.1 步进电机的工作原理28
4.6.2 步进电机脉冲分配信号的设计29
4.6.3 步进电动机的驱动电源30
4.6.4 步进电动机控制系统电路图31
4.7 键盘与LED显示电路设计31
4.7.1 键盘电路设计31
4.7.2 显示电路设计32
4.8 本章小结34
5 仿真控制系统硬件电路设计35
5.1 Proteus简介35
5.2 Keil简介35
5.3 仿真控制系统硬件原理图35
5.4 本章小结36
6 控制系统人机接口软件设计37
6.1 键盘与显示总程序37
6.1.1 键盘与显示总程序流程图37
6.1.2 键盘与显示总程序原理37
6.2 显示程序37
6.2.1 显示程序流程图37
6.2.2 显示程序流程图解释37
6.2.3 LED显示原理38
6.3 键盘扫描程序39
6.3.1 键盘扫描程序流程图39
6.3.2 键盘扫描程序解释39
6.4 本章小结39
7 结论与展望41
参考文献42
附 录43
附录A 人机界面程序43
附录B 外文文献翻译原文47
附录C 外文文献翻译译文52
谢 辞59

摘 要

本设计是基于单片机控制的数控X-Y工作台系统设计—总体设计，首先根据设计任务对机械传动部件进行计算与选型，其次是步进电动机的计算选型；由于系统采用的是半闭环控制，因此机械系统装配有增量式旋转编码器。
在系统控制电路设计上，CPU采用的是AT89C52单片机，通过设有输出稳定直流电的驱动电源、光电隔离电路、开光量输入电路等，大大提高了微机的抗干扰能力，防止微机受干扰而误动。在外围电路的设计上，使用了可编程控制器8255A、步进电机驱动芯片ULN2003、三态缓冲器74LS240/74LS244、锁存器74LS373、8位8段共阴极数码管等芯片，在外围电路芯片的选择上以尽量节省I/O口、性价比较高、技术成熟以及市场上通用芯片为基准，故控制系统电路结构简单，性能更优越。
系统的人机接口设计了一个四行四列的矩阵式键盘作为指令的输入，和一个8位8段共阴数码管的动态显示电路；程序在Keil软件进行编译和调试，并在Proteus环境中实现程序及电路的仿真。
关键字：步进电机 X-Y工作台 单片机 微控制器
Design of X-Y NC Worktable Based on Microcontroller
——Overall Design
ABSTRACT

The NC XY table system design is based on the microcomputer, first, calculation and chooses the transmission parts according to the design task, second, the calculation of step motor selection; because the system uses a semi-closed loop control, the mechanical system is equipped with incremental rotary encoder.
In the control circuit design, used an AT89C52 microcontroller for CPU, with stable DC output by the driving power, optical isolation circuit and Switch output circuit and so on. Raise the level of protect their own computer interference. To prevent interference to computer malfunction.In the design of the external circuit, use a programmable controller 8255A, ULN2003 stepper motor driver IC, tri-State buffer 74LS240/74LS244, flip-latch 74LS373, 8-bit Common cathode LED digital tube and some other chips, the choices of the external circuit chip basis on try to save on I/O port, high costly with price lower, mature technology and Universal chip market,so control system circuit is Simple, and Superior performance.
Man-machine interface of the system use a 4*4 Matrix keyboard for command input, and a 8-bit common cathode LED digital tube; program compiler and debug in Keil, and use Proteus environment to achieve in the process and circuit simulation.
Key words: Step-motor X-Y table Chip-Single Microcomputer Microcontroller

「经管之家」APP：经管人学习、答疑、交友，就上经管之家！
免流量费下载资料----在经管之家app可以下载论坛上的所有资源，并且不额外收取下载高峰期的论坛币。
涵盖所有经管领域的优秀内容----覆盖经济、管理、金融投资、计量统计、数据分析、国贸、财会等专业的学习宝库，各类资料应有尽有。
来自五湖四海的经管达人----已经有上千万的经管人来到这里，你可以找到任何学科方向、有共同话题的朋友。
经管之家（原人大经济论坛），跨越高校的围墙，带你走进经管知识的新世界。
扫描下方二维码下载并注册APP