设计简介
摘 要
本文主要是关于两维步进单片机控制工作台的控制部分的研究。主要的任务就是用单片机实现两个步进电机的正反转和速度的控制。
单片机控制的X-Y工作台系统可以设计为开环，半闭环和闭环伺服系统三种。本设计采用开环伺服系统，通过单片机控制步进电动机的驱动，经传动机构动带动工作台的运动。机械结构设计首先根据工作台的最大载荷，选取导轨副，设计工作台，然后进行结构设计，受力分析，转矩计算，画出工作台的装配草图，再选择步进电动机的型号，进而设计滚珠丝杠，最后设计出X-Y工作台，画出其装配图。
关键词 XY工作台 ； 步进电机； 脉冲当量； 装配图
本文主要是关于两维步进单片机控制工作台的控制部分的研究。主要的任务就是用单片机实现两个步进电机的正反转和速度的控制。
单片机控制的X-Y工作台系统可以设计为开环，半闭环和闭环伺服系统三种。本设计采用开环伺服系统，通过单片机控制步进电动机的驱动，经传动机构动带动工作台的运动。机械结构设计首先根据工作台的最大载荷，选取导轨副，设计工作台，然后进行结构设计，受力分析，转矩计算，画出工作台的装配草图，再选择步进电动机的型号，进而设计滚珠丝杠，最后设计出X-Y工作台，画出其装配图。
关键词 XY工作台 ； 步进电机； 脉冲当量； 装配图
Abstract
This paper studies the controlling table of the two-dimensional stepping SCM control part. The main task is to reverse two stepper motors and control speed using SCM.
XY table, controlled by microprocessor system, can be designed as open-loop, semi closed-loop and closed loop servo system. This design uses the open-loop servo system. Stepper motor, driven by the SCM controlling system drives the motion table by the drive mechanism. For mechanical design, it is the first step to design the worktable and select the guide pairs by the maximum load under the table. Later for structural design、stress analysis, and the torque calculation, draw the table assembly sketches. Then select the type stepping motor, and design the ball screw. Complete designing the XY table, and drawing the assembly drawing finally.
Keywords: XY table stepper motor pulse equivalent assembly drawing
目 录
摘 要 I
Abstract II
1绪论 1
1.1序言 1
1.2该设计主要任务 1
2 方案原理设计 3
2.1数控工作台研究现状 3
2.1.1数控工作台的现状与发展 3
2.1.2步进电机的现状与发展 4
2.1.3单片机的现状与发展 5
2.2 系统总体方案 6
2.2.1机械系统 7
2.2.2 控制系统方案 10
2.2.3 控制方案选择 11
2.2.4伺服系统设计 11
3 XY工作台设计 12
3.1 XY工作台结构设计概述 12
3.2 丝杠的选择 13
3.2.1 滚珠丝杠设计总述 13
3.2.2 滚珠丝杠特点 13
3.2.3 设计和使用滚珠丝杠应注意以下问题 14
3.3滚动丝杠支承的选择 14
3 .3 .1支承方式的选择 15
3.3.2轴承的选择 15
3.3.3轴承的选择 15
3.3.4 轴承的润滑与配合 16
3.4 初选联轴器类型 16
3.5导轨材料的选择及热处理 17
3.5.1导轨材料选择 17
3 .5 .2导轨的热处理 18
3.6 机座的设计 18
3.6.1 机座自身刚度 18
3.6.2 提高机座连接处的接触刚度 18
4 控制系统设计 19
4.1 硬件设计 19
4.1.1硬件结构 19
4.1.2 步进电机 20
4.1.3 处理器选择 26
4.1.4 键盘接口电路设计 29
4.1.5 显示部分设计 31
4.1.6 报警电路设计 35
4.1.7 单片机与PC机通信设计 36
4.2 软件系统设计 39
4.2.1 软件结构设计 39
4.2.2系统的程序流程 41
4.2.3编语言程序设计 50
结论 53
致谢 54
参考文献 55
目 录
摘 要 I
Abstract II
1绪论 1
1.1序言 1
1.2该设计主要任务 1
2 方案原理设计 3
2.1数控工作台研究现状 3
2.1.1数控工作台的现状与发展 3
2.1.2步进电机的现状与发展 4
2.1.3单片机的现状与发展 5
2.2 系统总体方案 6
2.2.1机械系统 7
2.2.2 控制系统方案 10
2.2.3 控制方案选择 11
2.2.4伺服系统设计 11
3 XY工作台设计 12
3.1 XY工作台结构设计概述 12
3.2 丝杠的选择 13
3.2.1 滚珠丝杠设计总述 13
3.2.2 滚珠丝杠特点 13
3.2.3 设计和使用滚珠丝杠应注意以下问题 14
3.3滚动丝杠支承的选择 14
3 .3 .1支承方式的选择 15
3.3.2轴承的选择 15
3.3.3轴承的选择 15
3.3.4 轴承的润滑与配合 16
3.4 初选联轴器类型 16
3.5导轨材料的选择及热处理 17
3.5.1导轨材料选择 17
3 .5 .2导轨的热处理 18
3.6 机座的设计 18
3.6.1 机座自身刚度 18
3.6.2 提高机座连接处的接触刚度 18
4 控制系统设计 19
4.1 硬件设计 19
4.1.1硬件结构 19
4.1.2 步进电机 20
4.1.3 处理器选择 26
4.1.4 键盘接口电路设计 29
4.1.5 显示部分设计 31
4.1.6 报警电路设计 35
4.1.7 单片机与PC机通信设计 36
4.2 软件系统设计 39
4.2.1 软件结构设计 39
4.2.2系统的程序流程 41
4.2.3编语言程序设计 50
结论 53
致谢 54
参考文献 55
