机电一体化液压伺服系统设计

机电一体化液压伺服系

统设计

标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]

液压伺服系统设计

专业：机电一体化技术

年级：

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指导教师：

摘要

机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物；是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。

本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率保证加工质量。此外，由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多，且又便于一般工人掌握操作和维修。因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步；具有较高的重复定位精度并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响，因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。

目录

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第1章总体方案设计

总体分析

本次设计实现的是一两座标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计。设计采用单片机对系统进行控制，单片机的包括键盘与显示的控制、与PC机的串口通讯、以及电机输入输入输出信号的控制。电机的输入信号包含报警监测，在机床边缘运用一个接近开关即可实现此目的。

方案框图

单片机作为控制的核心：一方面对机床的运动方向和位移量进行控制，另外还将与键盘对应的位移信息显示在LED上，并实现与PC机的通信。

第2章单元模块设计

键盘与显示模块

随着电子及计算机技术的飞速发展，涌现出了许多的智能型芯片，ＩＮＴＥＬ、ＡＴＭＥＬ、ＭＩＣＲＯＣＨＩＰ、ＭＯＴＯＲＯＬＡ和ＰＨＩＬＰＳ等公司都推出了一系列满足不同行业多种需求的单片机芯片，ＣＰＵ的价格也从９０年代初的成百元降至如今最便宜的芯片只有数元，而一些功能单一的外围接口芯片，越来越多地被功能强大、灵活方便的智能型芯片所代替。我们使用ＡＴＭＥＬ公司生产的８９Ｃ２０５１设计出了键盘ＬＥＤ显示模块，功能上比传统的键盘显示接口芯片８２Ｃ７９强，而成本仅有后者的１／３。ＡＴ８９Ｃ２０５１简介,ＡＴ８９Ｃ２０５１属于ＭＣＳ５１家族，它同大家熟悉的８０３１单片机相比，Ｉ／Ｏ口减少到１５个，其它配置和性能不减，指令完全兼容，片内具有２Ｋ字节的ＦＬＡＳＨ存贮器，电擦写编程次数可达到１０００次，数据可保存１０年。其中的Ｐ３．０、Ｐ３．１口第二功能可以作串行口使用，Ｐ１口可直接驱动ＬＥＤ显示器，其中Ｐ１．０、Ｐ１．１可以当作比较器的输入端。２模块原理模块原理图见图１。键盘显示模块可外接４×８＝３２键，８位ＬＥＤ显示器（可以扩展至１６位），它通过串行口同主控设备进行数据通信。下面分别加以介绍。

模块工作原理

本单元模块电路的功能是通过对片机编程,使当前按键信息在8个LED上显示出来，由芯片CH452来对数码管进行驱动，并对键盘进行扫描。

图所示为一来个八位LED动态显示电路。在同一时刻，如果各位位选线都处于选通状态的话，8位LED将显示相同的字符。若要各位LED能够同时显示出与本位相应的显示字符，就必须采用动态显示方式；即在某一时刻；只让某一位的位选线处于选通状态；而其他各位的位选线则处于关闭状态；同时，段码线上输出相应位要显示的字符段码。这样；在同一时刻；8位LED中只有选通的那一位显示出字符；而另一位则是熄灭的。同样；在下一时刻；只让下一位的位选线处于选通状态，在段码线上输出将要显示字符的段码；则同一时刻；只有选通位显示出相应的字符，而其他各位则是熄灭的。如此循环下去，就可以使两位分别显示出将要显示的字符。

虽然这些字符是在不同时刻出现的，而在同一时刻，只有一位显示，其他各位熄灭，但由于LED显示器的余辉和人眼的视觉暂留作用；只要每位显示间隔时间足够短则可以造成多位同时亮的假象达到同时显示的效果。

键盘的扫描原理与数码管的扫描显示原理类似,依次将矩阵键盘的某行或某列置一再逐个判断改行或该列上是否有信号为高，有则说明两座标相交处的按键按下了。

芯片CH452介绍

CH452是数码管显示驱动和键盘扫描控制芯片。CH452内置时钟振荡电路,可以动态驱动8 位数码管或者64位LED，具有BCD译码、闪烁、移位、段位寻址、光柱译码等功能,同时还可以进行64键的键盘扫描，CH452通过可以级联的4线串行接口或者2 线串行接口与单片机等交换数据,并且可以对单片机提供上电复位信号。

图 CH452工作原理

芯片CH452特点

1、显示驱动

内置电流驱动级段电流不小于15mA,字电流不小于80mA。

动态显示扫描控制直接驱动8位数码管、64位发光管LED或者64级光柱。

可选数码管的段与数据位相对应的不译码方式或者BCD译码方式。

BCD译码支持一个自定义的BCD码,用于显示一个特殊字符。

数码管的字数据左移、右移、左循环、右循环。各数码管的数字独立闪烁控制

可选快慢两种闪烁速度。任意段位寻址，独立控制各个LED 或者各数码管的各个段的亮与灭。

64级光柱译码，通过64个LED 组成的光柱显示光柱值。

扫描极限控制，支持1 到8个数码管，只为有效数码管分配扫描时间。

可以选择字驱动输出极性，便于外部扩展驱动电压和电流。

2、键盘控制

内置64 键键盘控制器，基于8×8矩阵键盘扫描。内置按键状态输入的下拉电阻内置去抖动电路。键盘中断可以选择低电平有效输出或者低电平脉冲输出。

提供按键释放标志位，可供查询按键按下与释放。支持按键唤醒，处于低功耗节电状态中的CH452可以被部分按键唤醒。

3、外部接口

同一芯片，可选高速的4 线串行接口或者经济2线串行接口。

4 线串行接口支持多个芯片，级联时钟速度从0 到2MHz兼容CH451 芯片。

4 线串行接口DIN 和DCLK信号线可以与其它接口电路共用，节约引脚。

2 线串行接口支持两个CH452芯片并联，由ADDR引脚电平设定各自地址。

2 线串行接口时钟速度从500Hz到200KHz兼容两线I2C总线，节约引脚。

内置上电复位，可以为单片机提供高电平有效和低电平有效复位输出。

4、其它

内置时钟振荡电路，不需要外部提供时钟或者外接振荡元器件,更抗干扰。

支持低功耗睡眠，节约电能，可以被按键唤醒或者被命令操作唤醒。

可选两种封装，SOP28、DIP24S引脚与CH451芯片兼容。

经过授权采用了1项专利技术，低成本，简便易用。

显示驱动原理

CH452对数码管和发光管采用动态扫描驱动，顺序为DIG0至DIG7，当其中一个引脚吸入电流时，其它引脚则不吸入电流。CH452内部具有电流驱动级，可以直接驱动英寸至1英寸的共阴数码管段，驱动引脚SEG6 SEG0，分别对应数码管的G段、A段驱动引脚SEG7，对应数码管的小数点，字驱动引脚DIG7、DIG0分别连段8个数。