喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 基于單片機控制X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計專專 業(yè)業(yè):機械電子工程機械電子工程答答 辯辯 人人:歐陽昌馳歐陽昌馳 學學 號號:083151:0831511414 指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師:萬智輝萬智輝選題目的及意義選題目的及意義12主要內(nèi)容主要內(nèi)容論文結(jié)構(gòu)及主要內(nèi)容論文結(jié)構(gòu)及主要內(nèi)容選題目的及意義選題目的及意義 選題的意義選題的意義隨隨著著現(xiàn)現(xiàn)代代科科學學技技術(shù)術(shù)的的不不斷斷發(fā)發(fā)展展，極極大大地地推推動動了了不不同同學學科科的的滲滲透透，促促進進了了工工程程領(lǐng)領(lǐng)域域的的技技術(shù)術(shù)改改革革。由由于于計計算算機機技技術(shù)術(shù)和和微微電電子子技技術(shù)術(shù)的的迅迅速速發(fā)發(fā)展展并并被被機機械械工工業(yè)業(yè)領(lǐng)領(lǐng)域域應(yīng)應(yīng)用用從從而而形形成成了了機機電電一一體體化化，使使得得機機械械工工業(yè)業(yè)的的產(chǎn)產(chǎn)品品結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、技技術(shù)術(shù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、功功能能和和生生產(chǎn)產(chǎn)管管理理體體系系發(fā)發(fā)生生了了巨巨大大的的變變化化，也也使使得得工工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)從從“機機械械電電氣氣化化”邁邁進進了了“機電一體化機電一體化”的發(fā)展階段。的發(fā)展階段。X-Y數(shù)數(shù)控控工工作作臺臺是是很很多多機機電電一一體體化化設(shè)設(shè)備備的的基基本本部部件件，比比如如數(shù)數(shù)控控銑銑床床、數(shù)數(shù)控控鉆鉆床床的的X-Y工工作作臺臺。X-Y數(shù)數(shù)控控工工作作臺臺通通常常是是由由導(dǎo)導(dǎo)軌軌座座、移移動動滑滑塊塊、滾滾珠珠絲絲桿桿螺螺母母副副及及伺伺服服電電動動機機等等部部件件構(gòu)構(gòu)成成。伺伺服服電電動動機機主主要要是是用用于于驅(qū)驅(qū)動動滾滾珠珠絲絲桿桿，滾滾珠珠絲絲桿桿螺螺母母驅(qū)驅(qū)動動滑滑塊塊和和工工作作臺臺在在指指定定的的導(dǎo)導(dǎo)軌軌上上運運動動，從從而而完完成成工工作作臺臺在在XY兩兩個個方方向向的的直線運動。直線運動。現(xiàn)現(xiàn)在在大大部部分分使使用用的的數(shù)數(shù)控控銑銑床床都都是是集集機機械械制制造造、自自動動控控制制、電電子子技技術(shù)術(shù)、傳傳感感技技術(shù)術(shù)、計計算算機機技技術(shù)術(shù)及及網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)通通訊訊技技術(shù)術(shù)于于一一體體的的典典型機電一體化產(chǎn)品。型機電一體化產(chǎn)品。選題目的及意義選題目的及意義選題的目的選題的目的 X-YX-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是一個開環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是一個開環(huán)控制系統(tǒng),其其結(jié)結(jié) 構(gòu)簡單、實現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度、降低成構(gòu)簡單、實現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度、降低成本本,是單片機控制技術(shù)的最簡單的應(yīng)用。它充分的利用了是單片機控制技術(shù)的最簡單的應(yīng)用。它充分的利用了單片機的軟件硬件功能以實現(xiàn)對機床的控制，使機床的加單片機的軟件硬件功能以實現(xiàn)對機床的控制，使機床的加工范圍擴大工范圍擴大,精度和可靠性進一步得到提高。精度和可靠性進一步得到提高。因此通過此次設(shè)計，能使我更全面地、系統(tǒng)地了因此通過此次設(shè)計，能使我更全面地、系統(tǒng)地了解和掌握數(shù)控機床的基本組成及其相關(guān)知識，學習總體的解和掌握數(shù)控機床的基本組成及其相關(guān)知識，學習總體的方案擬定、分析與比較的方法。同時通過對機械系統(tǒng)的設(shè)方案擬定、分析與比較的方法。同時通過對機械系統(tǒng)的設(shè)計，掌握幾種典型傳動元件與導(dǎo)向元件的工作原理，設(shè)計計，掌握幾種典型傳動元件與導(dǎo)向元件的工作原理，設(shè)計計算及選用的方式，常用伺服電機的工作原理、計算控制計算及選用的方式，常用伺服電機的工作原理、計算控制方法與控制驅(qū)動方式。方法與控制驅(qū)動方式。不僅能鞏固專業(yè)上的知識，還能使我的獨立分析不僅能鞏固專業(yè)上的知識，還能使我的獨立分析問題和解決問題的能力得到鍛煉，學習并樹立問題和解決問題的能力得到鍛煉，學習并樹立“系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計”的思想，提高我對查閱文獻資料及撰寫科技論文的能力。的思想，提高我對查閱文獻資料及撰寫科技論文的能力。論文結(jié)構(gòu)論文結(jié)構(gòu) X-Y數(shù)控工作臺是許多機電一體化設(shè)備的基本部數(shù)控工作臺是許多機電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱件，如數(shù)控車床的縱-橫向進刀機構(gòu)、數(shù)控銑床橫向進刀機構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的和數(shù)控鉆床的X-Y工作臺、激光加工設(shè)備的工作工作臺、激光加工設(shè)備的工作臺、電子元件表面貼裝設(shè)備等。臺、電子元件表面貼裝設(shè)備等。溶膠溶膠-凝膠的基本原理凝膠的基本原理 論文結(jié)構(gòu)論文結(jié)構(gòu) 。完整的機電一體化系統(tǒng)組成：完整的機電一體化系統(tǒng)組成：機械本體機械本體動力與驅(qū)動部分動力與驅(qū)動部分執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)傳感測試部分傳感測試部分控制及信息處理部分控制及信息處理部分 模塊化的模塊化的X-Y數(shù)控數(shù)控工作臺，通常由工作臺，通常由導(dǎo)軌導(dǎo)軌座、移動滑塊、工作座、移動滑塊、工作平臺、滾珠絲杠螺母平臺、滾珠絲杠螺母副以及伺服電動機副以及伺服電動機等等部件構(gòu)成。部件構(gòu)成。X-Y數(shù)控工作臺外形 伺服電動機作為執(zhí)行元伺服電動機作為執(zhí)行元件用來驅(qū)動滾珠絲杠，滾珠件用來驅(qū)動滾珠絲杠，滾珠絲杠的螺母帶動滑塊和工作絲杠的螺母帶動滑塊和工作平臺在導(dǎo)軌上運動，完成工平臺在導(dǎo)軌上運動，完成工作臺在作臺在X、Y方向的直線移動。方向的直線移動。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機等均已標導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機等均已標準化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計時只需根據(jù)工作載準化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計時只需根據(jù)工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選用標準荷選取即可。控制系統(tǒng)根據(jù)需要，可以選用標準的工業(yè)控制計算機，也可以設(shè)計專用的微機控制的工業(yè)控制計算機，也可以設(shè)計專用的微機控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。題目題目：基于單片機控制的基于單片機控制的X-Y數(shù)控工作數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計臺機電系統(tǒng)設(shè)計主要參數(shù)如下：主要參數(shù)如下：（1）立銑刀最大直徑）立銑刀最大直徑d=10 mm；（2）立銑刀齒數(shù)）立銑刀齒數(shù)Z=3；（3）最大銑削寬度）最大銑削寬度ae=10 mm；（4）最大銑削深度）最大銑削深度ap=8 mm；（5）加工材料為碳素鋼；）加工材料為碳素鋼；（6）X、Y方向的定位精度均為方向的定位精度均為 0.01 mm；（7）工作臺面尺寸為）工作臺面尺寸為200 mm180 mm，加工范圍為加工范圍為230 mm210 mm；（8）工作臺空載最快移動速度）工作臺空載最快移動速度vxmax=vymax=2500 mm/min；（9）工作臺進給最快移動速度）工作臺進給最快移動速度vxmaxf=vymaxf=500 mm/min，加減速時間為，加減速時間為0.4s。1機械傳動部件的選擇機械傳動部件的選擇（1）導(dǎo)軌副的選用）導(dǎo)軌副的選用應(yīng)用環(huán)境應(yīng)用環(huán)境：要設(shè)計的要設(shè)計的X-Y工工作臺是用來配套輕作臺是用來配套輕型的立式數(shù)控銑床，型的立式數(shù)控銑床，需要承受的載荷不需要承受的載荷不大，但脈沖當量小、大，但脈沖當量小、定位精度高。定位精度高。這樣，決定選用這樣，決定選用直線滾動導(dǎo)軌副直線滾動導(dǎo)軌副。它具有摩擦系數(shù)小、它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動效不易爬行、傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點。點。（2）絲杠螺母副）絲杠螺母副的選用的選用應(yīng)用環(huán)境應(yīng)用環(huán)境：伺服電動機的旋伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動需要通過絲杠轉(zhuǎn)運動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運螺母副轉(zhuǎn)換成直線運動，要滿足動，要滿足0.005mm的脈沖當量和的脈沖當量和 0.01mm的定位精度。的定位精度?；瑒咏z杠副無能為滑動絲杠副無能為力，只有選用力，只有選用滾珠滾珠絲杠副絲杠副才能達到。才能達到。滾珠絲杠副的傳動滾珠絲杠副的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽快、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高，預(yù)命長、效率高，預(yù)緊后可消除反向間緊后可消除反向間隙。隙。（3）減速裝置的選用）減速裝置的選用 選擇了步進電動機和滾珠選擇了步進電動機和滾珠絲杠副以后，為了圓整脈絲杠副以后，為了圓整脈沖當量，放大電動機的輸沖當量，放大電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運動部件折出轉(zhuǎn)矩，降低運動部件折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動算到電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，可能需要減速裝置，慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機構(gòu)。為此且應(yīng)有消間隙機構(gòu)。為此本例決定采用本例決定采用無間隙齒輪無間隙齒輪傳動減速箱。傳動減速箱。（4）伺服電動機的選）伺服電動機的選用用應(yīng)用環(huán)境應(yīng)用環(huán)境：任務(wù)書規(guī)定的脈沖當量任務(wù)書規(guī)定的脈沖當量尚未達到尚未達到0.001mm，定，定位精度也未達到微米級，位精度也未達到微米級，空載最快移動速度也只空載最快移動速度也只有有2500mm/min。因此，本設(shè)計不必因此，本設(shè)計不必采用高檔次的伺服采用高檔次的伺服電動機，如交流伺電動機，如交流伺服電動機或直流伺服電動機或直流伺服電動機等，可以服電動機等，可以選用性能好一些的選用性能好一些的步進電動機，如步進電動機，如混混合式步進電動機合式步進電動機，以降低成本，提高以降低成本，提高性性/價比。價比。（5）步進電動機驅(qū)動電源的選用）步進電動機驅(qū)動電源的選用 本次設(shè)計中本次設(shè)計中X、Y向步進電動機均為向步進電動機均為110BC380F型，生產(chǎn)廠家為常州寶馬集團型，生產(chǎn)廠家為常州寶馬集團公司。選擇與之配套的驅(qū)動電源為公司。選擇與之配套的驅(qū)動電源為BD28Nb型，輸入電壓型，輸入電壓220V AC，相電流，相電流6A，分配，分配方式為三相六拍。方式為三相六拍?？紤]到考慮到X、Y兩個兩個方向的加工范圍相方向的加工范圍相同，承受的工作載同，承受的工作載荷相差不大，為了荷相差不大，為了減少設(shè)計工作量，減少設(shè)計工作量，X、Y兩個坐標的兩個坐標的導(dǎo)軌副、絲杠螺母導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、減速裝置、伺副、減速裝置、伺服電動機以及檢測服電動機以及檢測裝置擬采用相同的裝置擬采用相同的型號與規(guī)格。型號與規(guī)格。（6）步進電動機減速箱的選用）步進電動機減速箱的選用為了滿足脈沖當量的設(shè)計要求，增大步進電動機的輸為了滿足脈沖當量的設(shè)計要求，增大步進電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，同時也為了使?jié)L珠絲杠和工作臺的轉(zhuǎn)動慣量出轉(zhuǎn)矩，同時也為了使?jié)L珠絲杠和工作臺的轉(zhuǎn)動慣量折算到電動機轉(zhuǎn)軸上盡可能地小，今在步進電動機的折算到電動機轉(zhuǎn)軸上盡可能地小，今在步進電動機的輸出軸上安裝一套齒輪減速箱輸出軸上安裝一套齒輪減速箱。采用一級減速，步進電動機的輸出軸采用一級減速，步進電動機的輸出軸與小齒輪聯(lián)接，滾珠絲杠的軸頭與大與小齒輪聯(lián)接，滾珠絲杠的軸頭與大齒輪聯(lián)接。其中大齒輪設(shè)計成雙片結(jié)齒輪聯(lián)接。其中大齒輪設(shè)計成雙片結(jié)構(gòu)，采用彈簧錯齒法消除側(cè)隙。構(gòu)，采用彈簧錯齒法消除側(cè)隙。2控制系統(tǒng)的設(shè)計控制系統(tǒng)的設(shè)計 （1）設(shè)計的）設(shè)計的X-Y工作臺準備用在數(shù)控銑床上，工作臺準備用在數(shù)控銑床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標定位、兩坐標直其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標定位、兩坐標直線插補與圓弧插補的基本功能，所以控制系線插補與圓弧插補的基本功能，所以控制系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計成連續(xù)控制型。統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計成連續(xù)控制型。（2）對于步進電動）對于步進電動機的開環(huán)控制，機的開環(huán)控制，選用選用MCS-51系列系列的的8051單片機作單片機作為控制系統(tǒng)的為控制系統(tǒng)的CPU，應(yīng)該能夠，應(yīng)該能夠滿足任務(wù)書給定滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標。的相關(guān)指標。（3）要設(shè)計一臺完）要設(shè)計一臺完整的控制系統(tǒng)，在整的控制系統(tǒng)，在選擇選擇CPU之后，之后，還需要還需要擴展程序存擴展程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、儲器、數(shù)據(jù)存儲器、鍵盤與顯示電路、鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、串轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等行接口電路等。單片機 單片機即單片微型計算機，是把中央處理器、存儲器、定時/計數(shù)器、輸入輸出接口都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。與應(yīng)用在個人電腦中的通用型微處理器相比，它更強調(diào)自供應(yīng)（不用外接硬件）和節(jié)約成本。它的最大優(yōu)點是體積小，可放在儀表內(nèi)部，但存儲量小，輸入輸出接口簡單，功能較低。由于其發(fā)展非常迅速，舊的單片機的定義已不能滿足，所以在很多應(yīng)用場合被稱為范圍更廣的微控制器，但是目前在中國大陸仍多沿用“單片機”的稱呼。 絕大多數(shù)現(xiàn)在的單片機都是基于馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)的，這種結(jié)構(gòu)清楚地定義了嵌入式系統(tǒng)所必需的四個基本部分：一個中央處理器核心，程序存儲器（只讀存儲器或者閃存）、數(shù)據(jù)存儲器（隨機存儲器），一個或者更多的定時/計時器，還有用來與外圍設(shè)備以及擴展資源進行通信的輸入/輸出端口——所有這些都被集成在單個集成電路芯片上。說單片機與通用型中央處理單元芯片不同是因為前者一般很容易配合最小型的外部支持芯片制成工作計算機。這樣就可以很容易的把單片機系統(tǒng)植入裝置內(nèi)部來控制裝置了。近年來為了在指令和數(shù)據(jù)上使用不同的字寬，并提高處理器流水線速度，哈佛結(jié)構(gòu)在微控制器和DSP也逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的微處理器是不允許這么做的。它要完成單片機的工作，就必須連接一些其他芯片。比如說，因為片上沒有數(shù)據(jù)存儲器，就必須要添加一些RAM的存儲芯片，雖然所添加存儲器的容量很靈活，但是至少還是要添加，另外還需要添加很多連線來傳遞芯片之間的數(shù)據(jù)。 比如，一個典型的微控制器只需要一個時鐘發(fā)生器和很少的RAM和ROM(或者EPROM, E2PROM)就可以在軟件和晶振下工作了。同時，微控制器具有豐富的輸入輸出設(shè)備，像是模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)，定時器，串口或者其他串行通訊接口(比如I2C，串行外圍接口(SPI),控制器局域網(wǎng))。通常，這些繼承在內(nèi)部的設(shè)備可以通過特殊的指令來操作。 一些現(xiàn)代的微控制器支持一些內(nèi)建的高級編程語言，比如BASIC語言。 早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型 號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。 單片機比專用處理器最適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過PC機和其他計算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。 單片機學習應(yīng)中的五大重要部分： 一、總線：我們知道，一個電路總是由元器件通過電線連接而成的，在模擬電路中，連線并不成為一個問題，因為各器件間一般是串行關(guān)系，各器件之間的連線并不很多，但計算機電路卻不一樣，它是以微處理器為核心，各器件都要與微處理器相連，各器件之間的工作必須相互協(xié)調(diào)，所以就需要的連線就很多了，如果仍如同模擬電路一樣，在各微處理器和各器件間單獨連線，則線的數(shù)量將多得驚人，所以在微處理機中引入了總線的概念，各個器件共同享用連線，所有器件的8根數(shù)據(jù)線全部接到8根公用的線上，即相當于各個器件并聯(lián)起來，但僅這樣還不行，如果有兩個器件同時送出數(shù)據(jù)，一個為0，一個為1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？這種情況是不允許的，所以要通過控制線進行控制，使器件分時工作，任何時候只能有一個器件發(fā)送數(shù)據(jù)（可以有多個器件同時接收）。器件的數(shù)據(jù)線也就被稱為數(shù)據(jù)總線，器件所有的控制線被稱為控制總線。在單片機內(nèi)部或者外部存儲器及其它器件中有存儲單元，這些存儲單元要被分配地址，才能使用，分配地址當然也是以電信號的形式給出的，由于存儲單元比較多，所以，用于地址分配的線也較多，這些線被稱為地址總線。 二、數(shù)據(jù)、地址、指令：之所以將這三者放在一起，是因為這三者的本質(zhì)都是一樣的——數(shù)字，或者說都是一串‘0’和‘1’組成的序列。換言之，地址、指令也都是數(shù)據(jù)。指令：由單片機芯片的設(shè)計者規(guī)定的一種數(shù)字，它與我們常用的指令助記符有著嚴格的一一對應(yīng)關(guān)系，不可以由單片機的開發(fā)者更改。地址：是尋找單片機內(nèi)部、外部的存儲單元、輸入輸出口的依據(jù)，內(nèi)部單元的地址值已由芯片設(shè)計者規(guī)定好，不可更改，外部的單元可以由單片機開發(fā)者自行決定，但有一些地址單元是一定要有的（詳見程序的執(zhí)行過程）。數(shù)據(jù)：這是由微處理機處理的對象，在各種不同的應(yīng)用電路中各不相同，一般而言，被處理的數(shù)據(jù)可能有這么 幾種情況： 1、地址（如MOV DPTR，#1000H），即地址1000H送入DPTR。 2、方式字或控制字（如MOV TMOD，#3），3即是控制字。 3、常數(shù)（如MOV TH0，#10H）10H即定時常數(shù)。 4、實際輸出值（如P1口接彩燈，要燈全亮，則執(zhí)行指令：MOV P1，#0FFH，要燈全暗，則執(zhí)行指令：MOV P1，#00H）這里0FFH和00H都是實際輸出值。又如用于LED的字形碼，也是實際輸出的值。 理解了地址、指令的本質(zhì)，就不難理解程序運行過程中為什么會跑飛，會把數(shù)據(jù)當成指令來執(zhí)行了。 三、P0口、P2口和P3的第二功能用法：初學時往往對P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，認為第二功能和原功能之間要有一個切換的過程，或者說要有一條指令，事實上，各端口的第二功能完全是自動的，不需要用指令來轉(zhuǎn)換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號，當微片理機外接RAM或有外部I/O口時，它們被用作第二功能，不能作為通用I/O口使用，只要一微處理機一執(zhí)行到MOVX指令，就會有相應(yīng)的信號從P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令說明。事實上‘不能作為通用I/O口使用’也并不是‘不能’而是（使用者）‘不會’將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一條SETB P3.7的指令，并且當單片機執(zhí)行到這條指令時，也會使P3.7變?yōu)楦唠娖?，但使用者不會這么去做，因為這通常這會導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰。 四、程序的執(zhí)行過程： 單片機在通電復(fù)位后8051內(nèi)的程序計數(shù)器（PC）中的值為‘0000’，所以程序總是從‘0000’單元開始執(zhí)行，也就是說：在系統(tǒng)的ROM中一定要存在‘0000’這個單元，并且在‘0000’單元中存放的一定是一條指令。 五、堆棧：堆棧是一個區(qū)域，是用來存放數(shù)據(jù)的，這個區(qū)域本身沒有任何特殊之處，就是內(nèi)部RAM的一部份，特殊的是它存放和取用數(shù)據(jù)的方式，即所謂的‘先進后出，后進先出’，并且堆棧有特殊的數(shù)據(jù)傳輸指令，即‘PUSH’和‘POP’，有一個特殊的專為其服務(wù)的單元，即堆棧指針SP，每當執(zhí)一次PUSH指令時，SP就（在原值的基礎(chǔ)上）自動加1，每當執(zhí)行一次POP指令，SP就（在原值的基礎(chǔ)上）自動減1。由于SP中的值可以用指令加以改變，所以只要在程序開始階段更改了SP的值，就可以把堆棧設(shè)置在規(guī)定的內(nèi)存單元中，如在程序開始時，用一條MOV SP，#5FH指令，就時把堆棧設(shè)置在從內(nèi)存單元60H開始的單元中。一般程序的開頭總有這么一條設(shè)置堆棧指針的指令，因為開機時，SP的初始值為07H，這樣就使堆棧從08H單元開始往后，而08H到1FH這個區(qū)域正是8031的第二、三、四工作寄存器區(qū)，經(jīng)常要被使用，這會造成數(shù)據(jù)的混亂。不同作者編寫程序時，初始化堆棧指令也不完全相同，這是作者的習慣問題。當設(shè)置好堆 棧區(qū)后，并不意味著該區(qū)域成為一種專用內(nèi)存，它還是可以象普通內(nèi)存區(qū)域一樣使用，只是一般情況下編程者不會把它當成普通內(nèi)存用。 東華理工大學長江學院 文獻綜述 畢業(yè)設(shè)計題目 基于單片機控制X-Y工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計 學生姓名： 歐陽昌馳 學 號： 08315114 專 業(yè)： 機械電子工程 系 別： 機電工程系 指導(dǎo)教師： 萬智輝 教學科研部 二○一一年 九月 前言： 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征,而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大,它對國計民生的一些重要行業(yè)IT、汽車、輕工、醫(yī)療等的發(fā)展起著越來越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看 ,其主要研究熱點有以下幾個方面: (1)高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢 效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次 ,縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。從 EMO2001 展會情況來看,高速加工中心進給速度可達 80m/min ,甚至更高,空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠,包括我國的上海通用汽車公司,已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。在加工精度方面,近 10 年來,普通級數(shù)控機床的加工精度已由10提高到5,精密級加工中心則從3～5,提高到1～1.5并且超精密加工精度已開始進入納米級0.1。為了實現(xiàn)高速、高精加工,與這配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展 ,應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。 (2) 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng),智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面:為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化,如加工過程的自適應(yīng)控制,工藝參數(shù)自動生成;為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上,面向機床廠家和最終用戶,通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象 數(shù)控功能 ,形成系列化,并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技訣竅集成到控制系統(tǒng)中 ,快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng),形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求,也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元 ,反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。 1. X-Y數(shù)控工作臺簡介 X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是一個開環(huán)控制系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)簡單.實現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度.降低成本,是單片機控制技術(shù)的最簡單的應(yīng)用.它充分的利用了單片機的軟件硬件功能以實現(xiàn)對機床的控制;使機床的加工范圍擴大,精度和可靠性進一步得到提高。本課題研究涉及機械原理、機械設(shè)計、機械制圖、機電一體化、單片機工作原理、數(shù)控技術(shù)等方面的相關(guān)內(nèi)容。 2.單片機的基本概念 　 單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個完整的集成在電路芯片上。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件。具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能。 3.單片機的基本結(jié)構(gòu)　 單片機組成：中央處理器、存儲器、I/O設(shè)備。 （2）存儲器：物理實質(zhì)是一組或多組具備數(shù)據(jù)輸入/輸出和數(shù)據(jù)存儲功能的集成電路，用于充當設(shè)備緩存或保存固定的程序及數(shù)據(jù)。 A、ROM（只讀存儲器）：一般用于存放固定的程序或數(shù)據(jù)表格等，數(shù)據(jù)在掉電后仍然會保留下來。 B、RAM（隨機存儲器）：用于暫存程序和數(shù)據(jù)、中間計算結(jié)果，或用作堆棧用等，數(shù)據(jù)在掉電后就會丟失。 （3）I/O端口：單片機與外界聯(lián)系的通道，它可以對各類外部信號（開關(guān)量、模擬量、頻率信號）進行檢測、判斷、處理，并可控制各類外部設(shè)備?，F(xiàn)在的單 （1） 片機I/O口已經(jīng)集成了更多的特性和功能，對I/O端口的功能進行了拓展和復(fù)用，例如外部中斷、ADC檢測以及PWM輸出等等。 4.單片機的工作原理 單片機自動完成賦予它的任務(wù)的過程，也就是單片機執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設(shè)計人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對應(yīng)著一種基本操作；單片機所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機能自動完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機能識別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲功能的部件——存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機在執(zhí)行程序時要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計數(shù)器PC（包含在CPU中），在開始執(zhí)行程序時，給PC賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令，PC在中的內(nèi)容就會自動增加，增加量由本條指令長度決定，可能是1、2或3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。 5.數(shù)控銑床的主要功能　 （1）點位控制功能：　數(shù)控銑床的點位控制主要用于工件的孔加工，如中心鉆定位、鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔和鏜孔等各種孔加工操作。 （2）連續(xù)控制功能　通過數(shù)控銑床的直線插補、圓弧插補或復(fù)雜的曲線插補運動，銑削加工工件的平面和曲面。 （3）刀具半徑補償功能：　　如果直接按工件輪廓線編程，在加工工件內(nèi)輪廓時，實際輪廓線將大了一個刀具半徑值;在加工工件外輪廓時，實際輪廓線又小了一個刀具半徑值。使用刀具半徑補償?shù)姆椒ǎ瑪?shù)控系統(tǒng)自動計算刀具中心軌跡，使刀具中心偏離工件輪廓一個刀具半徑值，從而加工出符合圖紙要求的輪廓。利用刀具半徑補償?shù)墓δ埽淖兊毒甙霃窖a償量，還可以補償?shù)毒吣p量和加工誤差，實現(xiàn)對工件的粗加工和精加工。 （4）刀具長度補償功能　改變刀具長度的補償量，可以補償?shù)毒邠Q刀后的長度偏差值，還可以改變切削加工的平面位置，控制刀具的軸向定位精度。 固定循環(huán)加工功能　應(yīng)用固定循環(huán)加工指令，可以簡化加工程序，減少編程的工作量。 （5）子程序功能　如果加工工件形狀相同或相似部分，把其編寫成子程序，由主程序調(diào)用，這樣簡化程序結(jié)構(gòu)。引用子程序的功能使加工程序模塊化，按加工過程的工序分成若干個模塊，分別編寫成子程序，由主程序調(diào)用，完成對工件的加工。這種模塊式的程序便于加工調(diào)試，優(yōu)化加工工藝。 （6） 特殊功能　在數(shù)控銑床上配置仿形軟件和仿形裝置，用傳感器對實物掃描及采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后自動生成NC程序，進而實現(xiàn)對工件的仿形加工，實現(xiàn)反向加工工程?？傊?，配置一定的軟件和硬件之后，能夠擴大數(shù)控銑床的使用功能?！　? 6. 數(shù)控銑床加工范圍 平面加工　數(shù)控機床銑削平面可以分為對工件的水平面(XY)加工，對工件的正平面(XZ)加工和對工件的側(cè)平面(YZ)加工。只要使用兩軸半控制的數(shù)控銑床就能完成這樣平面的銑削加工。 2)曲面加工　如果銑削復(fù)雜的曲面則需要使用三軸甚至更多軸聯(lián)動的數(shù)控銑床?！　? 7. 數(shù)控銑床的裝備 （1）夾具　數(shù)控銑床的通用夾具主要有平口鉗、磁性吸盤和壓板裝置。對于加工中、大批量或形狀復(fù)雜的工件則要設(shè)計組合夾具，如果使用氣動和液壓夾具，通過程序控制夾具，實現(xiàn)對工件的自動裝缷，則能進一步提高工作效率和降低勞動強度。 　?。?）刀具　常用的銑削刀具有立銑刀、端面銑刀、成形銑刀和孔加工刀具。 參考文獻： [1] 尹志強．機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2007． [2] 文懷興．數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2005． [3] 王潤孝．機床數(shù)控原理與系統(tǒng)[M]．西安：西北工業(yè)大學出版社，2004． [4] 徐元昌．機電系統(tǒng)設(shè)計[M]．北京．化學工業(yè)出版社．2005． [5] 于金．機電一體化系統(tǒng)設(shè)計及實踐[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2008． [6] 周開勤．機械零件手冊[M]．北京：高等教育出版社，2001． [7] 濮良貴．機械設(shè)計[M]．北京：高等教育出版社，2005． [8] 杜國臣．機床數(shù)控技術(shù)[M]．北京：北京大學出版社，2006． [9] 張訓文．機電一體化系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[M]．北京：北京理工大學出版社，2006． [10] 趙丁選．機電一體化使用手冊[M]．北京：化學工業(yè)出版社社，2003． [11] 汪道輝．單片機系統(tǒng)設(shè)計與實踐[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2006． [12] 張大明．彭旭昀．單片微機控制應(yīng)用技術(shù)[M]．北京:機械工業(yè)出版社，2006． [13] Bollingen John G．Computer Contol of Machines and Processes．USA： Addison-Wesley Publishing Company，1988． [14] Charles L．Harbor，F(xiàn)eedback Control Systems．Prentice-Hall，Inc．1988． 畢業(yè)實習報告 實習是每一個畢業(yè)生必經(jīng)的一段經(jīng)歷，它使我們在實踐中了解社會，鞏固知識，實習又是對每一位畢業(yè)生專業(yè)知識的一種檢驗，它讓我們學到了很多在課堂上根本學不到的知識，既開闊了視野，又增長了見識，為我們真正走向社會打下了堅實的基礎(chǔ)，也是我們走向工作崗位的第一步。 實習單位介紹：中航工業(yè)江西洪都航空工業(yè)集團有限責任公司（簡稱中航工業(yè)洪都）是新中國第一架飛機的誕生地，創(chuàng)建于1951年，原名為南昌飛機制造公司，前身為國營洪都機械廠，為我國“一五”時期156項重點建設(shè)項目之一。根據(jù)企業(yè)發(fā)展的需要，1998年改制組建了以洪都集團公司為核心，擁有24個成員企業(yè)和1個國家級企業(yè)技術(shù)中心，是集科研、生產(chǎn)和經(jīng)營為一體的大型企業(yè)集團。企業(yè)現(xiàn)隸屬于中國航空工業(yè)集團公司，擁有員工萬余人，是國家重點支持的520家大型企業(yè)和國家 “重合同守信用”企業(yè)之一。 　　實習過程介紹： 　　(1)了解過程 　　剛進入公司的時候，車間里的一切對我來說都是陌生的。車間里的工作環(huán)境也不怎么好，呈現(xiàn)在眼前的一幕幕讓人的心中不免有些茫然，即將在這較艱苦的環(huán)境中工作3個月。第一天進入車間開始工作時，所在小組的組長、技術(shù)員給我安排工作任務(wù)，分配給我的任務(wù)是先熟悉CAD和UG軟件的應(yīng)用，并了解機床的一些基本操作。然后按照技術(shù)員教我的方法，運用操作工具開始慢慢學著加工該產(chǎn)品，在加工的同時注意操作流程及有關(guān)注意事項等。畢業(yè)實習的第一天，我就在這初次的工作崗位上加工產(chǎn)品，體驗首次在社會上工作的感覺。在工作的同時慢慢熟悉車間的工作環(huán)境。 　　一開始我對車間里的各項規(guī)章制度，安全生產(chǎn)操作規(guī)程及工作中的相關(guān)注意事項等都不是很了解，于是我便閱讀實習單位下發(fā)給我們的員工手冊，向小組里的員工同事請教了解工作的相關(guān)事項，通過他們的幫助，我對車間的情況及開機生產(chǎn)產(chǎn)品、加工產(chǎn)品等有了一定的了解。車間的工作實行五天八小時制，車間的所有員工都必須遵守該上、下班制度。 　　(2)摸索過程 　　經(jīng)過幾天工作后，開始慢慢能適應(yīng)這個全新的工作環(huán)境，工作期間每天按時到廠上班，上班工作之前先到指定地點等待小組組長集合員工開會強調(diào)工作中的有關(guān)事項，同時給我們分配工作任務(wù)。明確工作任務(wù)后，則要做一下工作前的準備工作，于是我便到我們小組的工具存放區(qū)找來一些工作中需要用到的相關(guān)用具。在機臺位置上根據(jù)員工作業(yè)指導(dǎo)書上的操作流程進行正常作業(yè)，另外在工作中，機器生產(chǎn)出的產(chǎn)品有時會出現(xiàn)異常。出現(xiàn)上述情況時，要及時告知小組組長、技術(shù)員，讓他們幫助解決出現(xiàn)的問題，小組長、技術(shù)員通過對機器的調(diào)節(jié)讓生產(chǎn)出的產(chǎn)品恢復(fù)正常，符合檢驗的要求。 　　在工作期間有些產(chǎn)品的加工難度較大。剛開始加工起來還真棘手的，加工效率不高，加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量也不怎么的。讓人苦惱的，于是我便向小組里的員工同事交流，向他們請教簡單快速的加工方法與技巧。運用他們介紹的操作方法技巧慢慢學著加工這有難度的產(chǎn)品，從中體會加工產(chǎn)品的效果。同時在加工中選擇適合的加工工具，也有利于提高工作的效率。在平時工作過程中也要不斷摸索出生產(chǎn)、加工產(chǎn)品的有效方法和技巧。有時在開關(guān)機生產(chǎn)、加工產(chǎn)品時，對產(chǎn)品應(yīng)該怎樣包裝不明白，此時，我便向員工同事學習，向他們請教正確效率的生產(chǎn)加工方式，另外也可以詢問評管(質(zhì)檢員)，按評管提供的要求進行生產(chǎn)加工。 　　(3)實際操作 　　經(jīng)過一段時間開機生產(chǎn)、加工產(chǎn)品的學習，我對車間產(chǎn)品的零件制圖、生產(chǎn)加工的整個流程已有了一個較詳細的了解與熟悉。對有些常加工的產(chǎn)品也比較熟悉了，對不良產(chǎn)品的識別力也有所提高了，生產(chǎn)、加工產(chǎn)品的效率也在不斷提高。上班期間，聽從小組長的安排，接受小組長分配的工作任務(wù)，在自己的工作區(qū)認真地進行作業(yè)。當出現(xiàn)一些小的問題和困難時，先自己嘗試著去解決，而當問題較大自己獨自難以解決時，則向小組長、技術(shù)員反映情況，請求他們幫助解決。在他們的幫助下，出現(xiàn)的問題很快就被解決了，我有時也學著運用他們的方法與技巧去處理些稍簡單的問題，慢慢提高自己解決處理問題的能力。在解決處理問題的過程中也不斷摸索出解決機器小故障的方法途徑。這樣從而讓我在工作時的自信心不斷增強，對工作的積極性也有所提高。 　　在所開的機器不出現(xiàn)大的故障的情況下，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡自己的努力提高工作的效率。盡量讓生產(chǎn)出的產(chǎn)品數(shù)量達到班產(chǎn)要求的數(shù)量，以便完成生產(chǎn)任務(wù)。每次下班之前，將自己工作區(qū)域內(nèi)的衛(wèi)生打掃干凈，垃圾放入垃圾袋中并放到相應(yīng)的位置，把工作桌面和地面上的物品用具收拾擺放好。 　　實習體會： 　　在實習過程中，我充分的了解到實踐的重要性。通過學習，對自己專業(yè)有了更為詳盡而深刻的了解，也是對學校所學知識的鞏固與運用。從這次實踐中，我體會到了實際的工作與書本上的知識是有一定距離的，并且需要進一步的學習。只有把學到的理論知識和具體的實踐工作相結(jié)合，我們才能更好的為公司乃至社會服務(wù)。 　　對學校開設(shè)課程的建議： 　　在校學生往往重視理論課的學習，而忽視實際動手操作能力的培養(yǎng)，學校應(yīng)加強各種實驗課，實踐課，增強學生的實際操作能力。 　　學校的教育，對理論知識的教育是很豐富和完善的，但在實踐操作方面，則缺乏深入，系統(tǒng)的教育，使得學生的動手能力不是很強，學校應(yīng)在這方面完善。 　　實習收獲： 　　實習期間，我對實習工廠的車間生產(chǎn)、加工產(chǎn)品的整個操作流程有一個較完整的了解和熟悉。實習中，我拓寬了自己的知識面，學習了很多學校以外的知識，甚至在學校難以學到的東西。我學會了運用所學的知識解決處理簡單問題的方法與技巧，學會了與員工同事相處溝通的有效方法途徑。積累了處理人際關(guān)系問題的經(jīng)驗方法，同時我體驗到了社會工作的艱苦性，通過實習，讓我在社會中磨練了自己，也鍛煉了意志力，訓練了自己的動手操作能力，提升了自己的實踐技能，積累了社會工作的簡單經(jīng)驗，為以后工作也打下了一點基礎(chǔ)。 東華理工大學長江學院 畢業(yè)設(shè)計開題報告 畢業(yè)設(shè)計題目 基于單片機控制X-Y工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計 學生姓名： 歐陽昌馳 學 號： 08315114 專 業(yè)： 機械電子工程 系 別： 機電工程系 指導(dǎo)教師： 萬智輝 教學科研部 二○一一年 九月 1、課題研究的意義、國內(nèi)外有關(guān)本課題的研究動態(tài)和自己的見解 隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學科的滲透，促進了工程領(lǐng)域的技術(shù)改革。由于計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展并被機械工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用從而形成了機電一體化，使得機械工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)、功能和生產(chǎn)管理體系發(fā)生了巨大的變化，也使得工業(yè)生產(chǎn)從“機械電氣化”邁進了“機電一體化”的發(fā)展階段。 X-Y數(shù)控工作臺是很多機電一體化設(shè)備的基本部件，比如數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床的X-Y工作臺。X-Y數(shù)控工作臺通常是由導(dǎo)軌座、移動滑塊、滾珠絲桿螺母副及伺服電動機等部件構(gòu)成。伺服電動機主要是用于驅(qū)動滾珠絲桿，滾珠絲桿螺母驅(qū)動滑塊和工作臺在指定的導(dǎo)軌上運動，從而完成工作臺在XY兩個方向的直線運動。 現(xiàn)在大部分使用的數(shù)控銑床都是集機械制造、自動控制、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體的典型機電一體化產(chǎn)品。 2.國內(nèi)外發(fā)展狀況 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征,而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大,它對國計民生的一些重要行業(yè)IT、汽車、輕工、醫(yī)療等的發(fā)展起著越來越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看 ,其主要研究熱點有以下幾個方面: (1)高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢 效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次 ,縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。從 EMO2001 展會情況來看,高速加工中心進給速度可達 80m/min ,甚至更高,空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠,包括我國的上海通用汽車公司,已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。在加工精度方面,近 10 年來,普通級數(shù)控機床的加工精度已由10提高到5,精密級加工中心則從3～5,提高到1～1.5并且超精密加工精度已開始進入納米級0.1。為了實現(xiàn)高速、高精加工,與這配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展 ,應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。 (2) 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng),智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面:為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化,如加工過程的自適應(yīng)控制,工藝參數(shù)自動生成;為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上,面向機床廠家和最終用戶,通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象 數(shù)控功能 ,形成系列化,并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技訣竅集成到控制系統(tǒng)中 ,快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng),形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求,也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元 ,反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。 3.本課題要研究的問題 X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是一個開環(huán)控制系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)簡單.實現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度.降低成本,是單片機控制技術(shù)的最簡單的應(yīng)用.它充分的利用了單片機的軟件硬件功能以實現(xiàn)對機床的控制;使機床的加工范圍擴大,精度和可靠性進一步得到提高。本課題研究涉及機械原理、機械設(shè)計、機械制圖、機電一體化、單片機工作原理、數(shù)控技術(shù)等方面的相關(guān)內(nèi)容。 3、課題的設(shè)計方案 3.1設(shè)計方案比較 ①數(shù)控機床導(dǎo)軌類型分為：滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等類型。 在本設(shè)計中采用滾動導(dǎo)，其原因是： a.靈敏度高，運動平穩(wěn)，低速移動時不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象； b.定位精度高； c.摩擦阻力小，移動輕便，磨損小，精度保持性好，壽命長。 ②在傳動方面有齒輪傳動和滾珠絲桿傳動等類型。 在本設(shè)計中采用滾珠絲桿傳動，因為采用滾珠絲桿有一下優(yōu)點： a.承載??； b.移動速度快； c.噪音低； d.定位精度高等。 ③驅(qū)動系統(tǒng)有直線電動機、伺服電動機、步進電動機、開關(guān)磁阻電動機等，在經(jīng)濟數(shù)控機床上，考慮其成本和性能，通常采用開環(huán)步進電機，所以在本設(shè)計中選擇步進電機。 ④在控制系統(tǒng)方面，可采用單片機和PLC進行控制，在本設(shè)計中采用的是MCS-51系列單片機，因為它價格低廉、性能優(yōu)越，完全能滿足本設(shè)計的要求。 3.2選型分析 ①系統(tǒng)運動方式的確定 該系統(tǒng)要求工作臺沿各坐標軸的運動有精確的運動關(guān)系因此采用連續(xù)控制方式。 ②伺服系統(tǒng)的選擇 開環(huán)伺服系統(tǒng)在負載不大時多采用功率步進電機作為伺服電機.開環(huán)控制系統(tǒng)由于沒有檢測反饋部件，因而不能糾正系統(tǒng)的傳動誤差。但開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整維修容易，在速度和精度要求不太高的場合得到廣泛應(yīng)用。 閉環(huán)伺服系統(tǒng)具有裝在機床移動部件上的檢測反饋元件來檢測實際位移量，能補償系統(tǒng)的傳動誤差。因而伺服控制精度高。閉環(huán)系統(tǒng)多采用直流伺服電動機或交流伺服電動機驅(qū)動。閉環(huán)系統(tǒng)造價高，結(jié)構(gòu)和調(diào)試較復(fù)雜，多用于精度要求高的場合。 . 考慮到運動精度要求不高，為簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，宜采用步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動。 ③計算機系統(tǒng)的選擇 采用MCS-51系列中的8051單片機擴展控制系統(tǒng)。MCS-51單片機的主要特點是集成度高，可靠性好，功能強，速度快，性價比高?？刂葡到y(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進功率放大電路等組成。系統(tǒng)的工作程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)。 ④X—Y工作臺的傳動方式 為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊湊，采用滾珠絲杠螺母傳動副。為提高傳 動剛度和消除間隙，采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)。 由于工作臺的運動部件重量和工作載荷不大，故選用滾動直線導(dǎo)軌副，從而減小工作臺 的摩擦系數(shù)，提高運動平穩(wěn)性。 考慮電機步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標準選取，為達到分辨率0.01mm的要求，以及考慮步進電機負載匹配，采用齒輪減速傳動。 4、課題研究準備情況（查閱參考文獻目錄、完成任務(wù)所具備的條件等） 學院擁有一支高素質(zhì)、高水平的教師隊伍?，F(xiàn)有專任教師366人，教師中有教授、副教授120人，外籍教師11人，中青年教師中具有博士學位13人、碩士學位132人。學院擁有各類實驗室51個，工程訓練中心1個，校外實習基地22個, 并擁有眾多的高精尖儀器設(shè)備，如日本電子JXA8100電子探針，德國MAT253質(zhì)譜儀和多種型號的數(shù)控機床等。學院下設(shè)信息工程系、經(jīng)濟管理系、外語與文法系、機電工程系、資源與環(huán)境工程系，共21個本科專業(yè)，實現(xiàn)了以理工為主，文、管、經(jīng)、法、體、教多學科的協(xié)調(diào)發(fā)展。圖書館館舍面積達到19079平方米, 閱覽座位822個,周開館時間近100小時,館內(nèi)藏書328363冊(圖書為325850冊,光盤為2513張),年訂閱現(xiàn)刊412種,報紙66種;各種數(shù)據(jù)庫14個：萬方數(shù)據(jù)資源、重慶維普數(shù)據(jù)庫、人大光盤復(fù)印報刊資料、中國學術(shù)期刊、超星數(shù)字圖書館、世界科學、Springer、EBSCO、中圖鏈接、化學通報、資治法典、教育管理與執(zhí)法、多媒體教學、英語聽力和眾多免費數(shù)據(jù)庫。平均日接待讀者980人次,日圖書流通量達到1850本。 綜上所述，可以看到學校擁有雄厚的師資力量和教學資源，完全滿足我們課題設(shè)計研究的要求。 5、畢業(yè)設(shè)計（論文）總體安排和進度 進 度 安 排 序號 設(shè)計（論文）工作內(nèi)容 時間（起止周數(shù)） 1 調(diào)研，資料收集及整理； 2011.9.25---2011.10.1 2 分析文獻資料，準備開題； 2011.10.2---2011.10.26 3 X-Y工作臺總體方案構(gòu)思； 2011.10.27---2011.11.5 4 確定X-Y工作臺的設(shè)計方案； 2011.11.6---2011.11.16 5 X-Y工作臺主要部件的選型和驗算； 2011.11.17---2011.11.23 6 X-Y工作臺控制系統(tǒng)的設(shè)計； 2011.11.24---2011.11.30 7 X-Y工作臺裝配圖及電氣原理圖的繪制； 2011.11.30---2011.12.30 8 資料、數(shù)據(jù)整理, 并修改畢業(yè)論文； 2011.12.31---2012.3.15 9 定稿, 準備答辯。 2012.3.16---2012.6.4 學生簽名：歐陽昌馳 2011年 9月 24日 6、指導(dǎo)教師意見與建議 指導(dǎo)老師簽名： 年 月 日