通用二维运动平台设计(6)

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上限。

4) 起动频率的计算

Jeq?34.286kg.cm2 电动机转子惯量Jm?33kg.cm2 电动机转轴不带任何负载时的空载起动频率fq?1800Hz fL?fq1?JeqJm?18001?34.28633?1260Hz

要想保证步进电动机起动时不失步，任何时候的起动频率到必须小于1260Hz。

综上，步进电动机130BYG5501满足设计要求。

表2-4 永磁感应式步进电动机的技术参数

最 大 静空 载 起空 载 运相 5 型 号 步 距 角 电 压 电 流 转 矩 动 频 率 行 频 率 数/??? /V /A /?N.m? /Hz /Hz/kg.cm转 动 惯量2?? 0.36/0.7130BYG5501 120-310 2 5 20 1800 20000 33

2.5 联轴器的选择

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2.5.1联轴器的选择

表2-5

型号 Φ D 32 L 43 M 4 L1 14 F 6 E 21 LK6-C32 19，12

2.5.2联轴器的转矩

传动轴上的公称转矩T可用下式计算：

T?9550P n实际计算时，应将公称转矩T乘以工作情况系数KA,得到计算转矩Tca?KAT。

2.5.3确定联轴器的型号

根据计算转矩Tca及所选的联轴器类型，若Tca??T?,则联轴器可以确定。

第三章 微机系统硬件电路设计

3.1 计算机系统

微机系统由CPU，存储器扩展电路，I/O接口电路，驱动电机驱动电路等几部分组成。

微机是系统的核心，其他装置都是在微机的指挥进行工作的。系统要求主要对微机的字长和速度。字长不仅影响系统的最大加工尺寸，而且影响加工的精度和运算精度。字长较长的计算机，价格显著上升，而字长较短的计算机，要进行双字长和三字长的运算，就会影响速度，根据机床要求，综合考虑采用8位微机。由于MCS-51系列单片机具有集成度高，可靠性好，功能强，速度快，抗干扰能力强，具有很高的性价比特点，决定采用MCS-51系列的8031单片机扩展系统。

控制系统由微机部分，键盘、I/O接口，步进电机功率放大电路等几部分组成。

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系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。

3.2 单片微机系统硬件电路设计内容

3.2.1 绘制电气控制系统框图

数控系统是由硬件和软件两部分组成，硬件是组成系统的基础，有了硬件软件才能有效的运行。

RAM ROM 驱动器 CPU I/O 接口 步进电动机 外 设 键盘及其它

机床数控系统硬件框图

机床硬件电路图由以下几部分组成： 1.主控制器，即CPU

2.总线，包括数据，地址，控制总线 3.存储器 ROM，RAM 4.接口，即I/O接口电路 5.外设，如键盘等

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3.2.2 选择CPU的类型

考虑到系统应用场合、控制对象对各种参数的要求，及经济价格比等经济性的要求。因此，在经济数控机床中，推荐使用MCS—51系列单片机作主控制器。

3.2.3 存储器扩展电路的设计

存储器扩展电路应该包括程序存储器和数据存储器的扩展。

在选择程序存储器芯片时，要考虑CPU与EPROM时序的匹配，还应考虑最大读出速度、工作温度及存储器的容量问题。

在存储器扩展电路的设计中还应包括地址锁存器和译码电路的设计。

3.2.4 I/O接口电路设计

此次设计内容包括接口芯片的选用，步进电机控制电路，键盘电路以及其他辅助电路的设计（例如复位电路，越界报警电路等）

3.3 各类芯片简介

3.3.1 8031芯片简介

Vss：接地 VCC：+5伏电压

XTAL1：内部振荡电路反向放大器输入端 XTAL2：内部振荡电路反向放大器输出端 RST/VPD：复位/备用电源 ALE/PROG：锁存/接收编程脉冲

PSEN：外部程序存储器读选通信号输出端

EA/VPP：EA为内部程序存储器和外部程序存储起选择端，对于8031始终保持低电平；VPP为在EPROM编程期间加21伏编程电压

P0.0～P0.7：在访问外存时，分时传送低8位地址和数据总线

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P1.0～P1.7：8位准双向I/O口，每一位都可作为可编程的输入或输出线 P2.0～P2.7：8位准双向I/O口，访问外存时输出高8位地址 P3.0～P3.7：8位准双向I/O口及第二功能口

3.3.2 74LS373芯片简介

D0～D7： 数据输入端

Q0～Q7： 数据输出端 LE ： 锁存信号输入端 OE ： 锁存信号输出端

3.3.3 74LS138芯片简介 3.3.4 8279芯片简介

<1>DB0~DB7：双向数据总线。在CPU与8279间做数据与命令传送。 <2>CLK：8279的系统时钟，100KHz为最佳选择。 <3>RESET：复位输入线。输入HI时可复位8279。

<4>CS：芯片选择信号线。当这个输入引脚为低电平时，可将命令写入8279或读取8279的数据。

<5>A0：缓冲器地址选择线。A0=0时，读写一般数据；A0=1时，读取状态标志位或写入命令。

<6>RD：读取控制线。RD=0时，8279输送数据到外部总线。 <7>WR：写入控制线。WR=0时，8279从外部总线接收数据。

<8>IRQ：中断请求。平常IRQ为LO，在键盘模式下，每次读取FIFO/SENSOR RAM的数据时，IRQ变为HI，读取后转为LO；在传感器模式下，只要传感器一有变化，就会使IRQ变为HI，读取后转为LO。

<9>SL0~SL3：扫描按键开关或传感器矩阵及显示器，可以是编码模式(16对1)或解码模式(4对1)。

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