jcs-18加工中心、x-y向工作台装配、bf6控制系统设计_毕业设计(编辑修改稿)

jcs-18加工中心、x-y向工作台装配、bf6控制系统设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

制，接地电平时 8086 工作于最大模式（ BF6 为此接法）。 RD:读控制（输出）。 xxxx 大学本科毕业设计论文 10 WR:写控制（输出）。 DT/R:数据的发送 /接收控制（输出）。 用于控制双向驱动器的数据传输方向。 DEN:数据信号的有效（输出）。 ALE:地址信号的有效（输出），允许锁存。 （ 3） 8086 的工作模式 8086 允许用其组成单 CPU或多 CPU 系统。 其信号端 MN/MAX 用于工作模式的选择。 当该信号端接 + 5V 时，为单 CPU 应用，工作于最小模式；当 MN/MAX接地时，可以和其他处理机共享总线，工作于最大模式（ BF6 即为此种模 式）。 调机时，和工程师面板调试系统总线是由总线控制器 8288 产生的。 也就是说最大工作模式时微处理器是由 8086 和 8288 组成的。 8284 在 8086CPU 内部没有有时时钟发生器，当组成微型机系统时，所需的时钟信号由外部时钟发生器提供。 8284 是专门为 8086 设计的时钟发生器 /驱动器。 在8284 中，不仅有时钟信号发生器，还有复位信号 RESET 和 准备好信号 READY产生电路，这些电路分别向 8086 系统提供时钟信号 CLK，复位信号 RESET 和准备好信号 READY ，还可向外界提供晶振 信号 OSC 以及外围芯片所需的时钟信号 PCLK。 BF3 系统中， READY 由专门的延时电路产生。 对应不同的元件，产生不同的等待周期。 例如， CMOS RAM、 EROM、位置控制器， USART 等为 2 个等待周期， PC 的 EROM 为三个等待周期 图 22 8284A 芯片 xxxx 大学本科毕业设计论文 11 8288 芯片用于 8086 的最大工作模式，目的是扩大 8086 控制总线的 功能。 8288接收由 8086 送来的三条总线周期状态信号线， S0、 S S2，对其状态进行译码， 相应地产生各种控制命令和时序，并提供双极型的总线驱动能力。 也就是说，与 CPU8086 的总线周期有关的总线控制信号，是由 8288 产生的。 CPU 通过它实现对存储器和 I/O设备的访问。 图 23 8259A 芯片 8259A 中断控制器是一个集成电路芯片，它将中断接口与优先级判断等功能汇集于身，常用于微型机系统．其内部结构如上图 23 所示。 8 位中断请求寄存器 (IR)接受 8 个外部设备送来的中断请求，每一位对应一个设备．中断请求寄存器的各位送入优先 权判断器，根据中断屏蔽寄存器 (IM)各位的状态来决定最高优先级的中断请求，并将各位的状态送入中断状态寄存器 (IS)。 IS 保存着判优结果。 由控制逻辑向 CPU 发出中断请求信号 INT，并接受 CPU 的中断响应信号 INTA。 数据缓冲器用于保存 CPU 内部总线与系统数据总线之间进行传送的数据．读／写逻辑决定数据传送的方向，其中为读控制，为写控制，为设备选择， A0 为 I/O端口识别单个的 8259A 能管理 8 级向量优先级中断。 在不增加其他电路的情况下，最多可以级联成 64 级的向量优级 中断系统。 8259A 有多种工作方式，能用于各种系统。 各种工作方式的设定是在初始化 时通过 软件 进行的。 在总线控xxxx 大学本科毕业设计论文 12 制器的控制下， 8259A 芯片可以处于 编程 状态和操作状态， 编程状态是 CPU使用 IN 或 OUT 指令对 8259A 芯片进行初始化编程的状态。 8259A 主要功能：就是在有多个 中断源 的系统中，接受外部的 中断请求 ，并进行判断，选中当前优先级最高的中断请求，再将此请求送到 cpu 的 INTR 端；当 cpu 响应中断并进入中断子程 序的处理过程后，中断控制器仍负责对外部中断请求的管理。 8259A 的主要功能如下： ①一片 8259A 可以接受并管理 8 级可屏蔽中断请求，通过 9 片 8259A 级联可扩展至 64 级可屏蔽中断优先控制。 ②对每一级中断都可以通过程序来屏蔽或允许。 ③在中断响应周期， 8259A 可为CPU提供相应的中断类型码。 ④具有多种工作方式，并可通过编程来加以选择。 8253 表 8253 端口选择 8253 具有 3 个独立的计数通道，采用减 1 计数方 式。 在门控信号有效时，每输 入 1 个计数脉冲，通道作 1 次计数操作。 当计数脉冲是已知周期的 时钟信号 时，计数就成为定时。 8253 芯片有 24 条引脚，封装在双列直插式陶瓷管壳内。 缓冲器 数据总线 缓冲器与 系统总线 连接， 8 位双向，与 CPU 交换信息的通道。 这是xxxx 大学本科毕业设计论文 13 8253 与 CPU 之间的数据接口，它由 8 位双向三态 缓冲存储器 构成，是 CPU 与8253 之间交换信息的必经之 路 2 读写控制 读 /写控制分别连接系统的 IOR和 IOW， 由 CPU控制着访问 8253 的内部通道。 接收 CPU 送入的读 /写 控制信号 ， 并完成对芯片内部各功能部件的控制功能， 因此， 它实际上是 8253 芯片内部的控制器。 A1A0：端口选择信号，由CPU输入。 8253 内部有 3 个独立的通道，加上控制字 寄存器 ，构成 8253 芯片的 4 个端口， CPU可对 3 个通道进行读 /写操作 3 对控制字寄存器进行写操作。 这4 个 端口地址 由最低 2 位 地址码 A1 和 A0 来选择。 如表所示。 I/O 接口芯片 引脚功能： RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有 I/O 口均被置成输入方式。 CS:芯片选择信号线，当这个输入 引脚 为低电平时 ,即 /CS=0 时 ,表示芯片被选中，允许 8255 与 CPU 进行通讯。 /CS=1 时 ,8255 无 法与 CPU做数据传输 . RD:读信号线，当这个输入 引脚 为低跳变沿时 ,即 /RD 产生一个低脉冲且 /CS=0 时 ,允许 8255 通过 数据总线 向 CPU发送数据或状态信息，即 CPU从 8255 读取信息或数据。 WR:写入信号，当这个输入引脚为低跳变沿时 ,即 /WR 产 生一个低脉冲且 /CS=0时 ,允许 CPU将数据或控制字写入 8255。 D0～ D7:三态双向 数据总线 ， 8255 与 CPU 数据传送 的通道，当 CPU 执行输入输出指令时，通过它实现 8 位数据的读 /写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。 xxxx 大学本科毕业设计论文 14 图 23 I/O 接口芯片 8255 具有 3 个相互独立的输入 /输出通道端口，用 +5V单电源供电，能在以下三种方式下工作。 方式 0—— 基本输入输出方式；方式 1—— 选通输入 /出方式；方式 2—— 双向选通输入 /输出方式； PA0～ PA7:端口 A 输入输出线，一个 8 位的 数据输出 锁存器 /缓冲器， 一个 8 位的数据输入 锁存器。 工作于三种方式中的任何一种； PB0～ PB7:端口 B 输入输出线，一个 8 位的 I/O 锁存器 ， 一个 8 位的输入输出缓冲器。 不能工作于方式二； PC0～ PC7:端口 C 输入输出线，一个 8 位的 数据输出 锁存器 /缓冲器 ， 一个 8位的数据输入缓冲器。 端口 C 可以通过工作方式设定而分成 2 个 4 位的端口， 每个 4 位的端口包含一个 4 位的 锁存器 ，分别与端口 A 和端口 B 配合使用，可作为 控制信号 输出或状态信号输入端口。 39。 不能工作于方式一或二。 从 CPU 芯片 8086 输出的地址与数据总线（ ADXX），送往地址锁存器和数据总线 驱动器，分开为地址总线（ ABXX）和数据总线（ DBXX）。 地址总线的锁存 xxxx 大学本科毕业设计论文 15 由 8086 输出的 16 位地址 /数据复用线和另外四条地址总线由三片 8D锁存器锁存后，输出 20 位地址总线 AB00AB19。 8D 锁存器的输出门为三态驱动器，由信号 OE 控制器输出状态，在系统中该端总接地。 （ 2）数据总线的缓冲 BF6 系统中采用两片 8 位双向驱动器 74LS640 作为数据总线的缓冲。 输入信号 AD00AD15 经总线缓冲器后，变为 16 位数据总线 DB00DB15。 BF6 系统所用各芯片的数据信号线，可与此链接 . 字符输入 键盘 BF6 系统与 BF3 系统类似，使用字符输入键盘输入程序、参数、信息等，进行 CNC 的操作与诊断。 电路上排列成 8X8 的矩阵。 为识别输入的字符， CPU依次发出 8 个行扫面信号，对键盘进行扫描。 每次发出一个扫描信号，就依次读入 8 列状态。 若有键按下，就可测知其矩阵代码值，然后经软件查找即可知道字符的 ASCII 码。 其他部分 （ 1）地址译码器：各芯片的选址信号，由地址总线 AB00AB19 经译码器译码后得到。 BF6 系统中的译码器件有两种，一种是双二线一四译码器 74LS155，另外一种是三线一八线译码器 74LS138。 译码方式是分级译码。 （ 2）存储器： BF6 系统中采用 EROM、 NMOS、 RAM 和 CMOS RAM 三种存储器芯片。 EROM 为只读存储器，用于存储系统的控制软件，共 32KX8 位。 NMOSRAM 为随机存储器，用于计算机的中间计算，其响应时间非常快。 CMOS RAM 是带有后备电池的 RAM，当交流电源切断后仍可保持其内部信息。 这种存储器用于存储机床参数的系统设定参数。 （ 3） CNCD 的输出信号的锁存： CNC 输出的下述信号：到机床的接口信号（开关信号）、 S 功能代码、 M 功能代码，豆油锁存器锁存。 锁存器元件 为 8 位可寻址锁存器 74LS244 为 3 态 8 位缓冲器，一般用作总线驱动器。 74LS244 没有锁存的功能。 地址锁存器 就是一个 暂存器 ，它根据 控制信号 的状态，将总线上地址代码暂存起来。 （ 4）扩展总线：扩展总线用于 CNC 装置与可编程序接口（ PG）和 CRT 的控制芯片链接。 为了简化机床的强电控制柜，多数机床使用可编程控制器作为CNC 装置与机床强电控制部分的接口。 机床顺序控制逻辑由 PC 软件实现。 BF6系统采用的是 FANUC 的 PCD。 使用 PC 时，上述大部分输入，输出信号都由PC 与机床侧联系。 xxxx 大学本科毕业设计论文 16 3 XY 向工作台装配设计 设计参数 设计一套供立式数控铣床使用的 XY 数控工作台，主要参数如下： 立铣刀最大直径的 d=15mm，立铣刀齿数 Z=3，最大铣削宽度 ca =15mm 最大背吃刀量 pa =8mm，加工材料为碳素钢或有色金属。 X、 Z 方向的定位精度均为177。 工作台面尺寸为 1200mm179。 450mm，加工范围为 300mm179。 120mm 工作台空载进给最快移动速度： Vxmax = Vymax =14m/min，工作台进给最快移动速度 : m a x y m a x 4 0 0 m m / m i nx f fVV，加减速。 最大钻孔直径 d=100mm，最大攻丝直径 M24，铣削能力 100cm3 /min 主轴电机 机械部件的选择 直流伺服电动机的选用 直流电动机有永磁式、它激式、串激式与并激式几种。 前两种电机具有线性的机械特性，有良好的起、制动特性与调速特性，适用于伺服驱动。 这里我选用的电机，是在永磁式电机的基础上，为数控机床开发的力矩电机，它广泛用于闭环 (包括半闭环）伺服驱动系统。 下图为直流伺服电动机的结构，主要包括如下三部分 : xxxx 大学本科毕业设计论文 17 图 31 直流伺服电动机基本结构 ○ 1 固定磁极 — 定子。 磁场由定子的磁极产生。 根据产生磁场的方式，直流电机可分为永磁式和它激式。 永磁式磁极由永磁材料制成；它激式磁极由冲压矽钢片叠成，外绕线圈，通以直流电流即产生恒定磁场。 ○ 2 电枢 — 转子。 转子由矽钢片叠成，表面嵌有线圈，通以直流电时，在定子磁场作用下产生。