单片机控制的数控X-Y工作台系统设计+电路原理图+汇编源程序 第5页
1.8N•m，大于快速空载起动时的负载转矩Teq1＝1.422N•m，满足要求。
3）最快空载移动时电动机运行频率校核
与快速空载移动速度vmax＝3000mm/min对应的电动机运行频率为fmax＝10000Hz。查表4-5[1]可知90BYG2602电动机的空载运行频率可达20000Hz，可见没有超出上限。
4）起动频率的计算 已知电动机转轴上的总转动惯量Jeq＝30.35kg•cm²，电动机转子的转动惯量Jm＝4kg•cm²，电动机转轴不带任何负载时的空载起动频率fq=1800Hz（查表4-5[1]）。由式(4-17)[1]可以求出步进电动机克服惯性负载的起动频率为：
(3-27)
说明：要想保证步进电动机起动时不失步，任何时候的起动频率都必须小于614Hz。实际上，在采用软件升降频时，起动频率选得更低，通常只有100Hz（即100脉冲/s）。
图3-1 90BYF2602步进电动机的运行矩频特性曲线
综上所述，本次设计中工作台的进给传动系统选用90BYG2602步进电动机，完全满足设计要求。
3.7 增量式选转编码器的选用
本设计所选步进电动机采用半闭环控制，可在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角α＝0.75°，可知电动机转动一转时，需要控制系统发出360/α＝480个步进脉冲。考虑到增量式旋转编码器输出的A、B相信号，可以送到四倍频电路进行电子四细分，因此，编码器的分辨力可选120线。这样控制系统每发一个步进脉冲，电动机转过一个步距角，编码器对应输出一个脉冲信号。
此次设计选用的编码器型号为ZLK-A-120-05VO-10-H：盘状空心型，孔径10mm，与电动机尾部出轴相匹配，电源电压+5V，每转输出120个A/B脉冲，信号为电压输出[1]。
3.8 绘制进给传动系统示意图图3-2 进给传动系统示意图
3.9 本章小结本文来自辣*文~论-文^网
本章所做的工作主要属于验证性的设计，首先我估算出移动部件的重量；然后在假设加工方式、使用的刀具以及工件的材料的条件的，算出在假定状态下，系统的铣削力是多少。
在有前面两点基础作为铺垫后，我根据参考已有的对直线滚动导轨副，滚珠丝杆螺母副、步进电动机的减速箱、步进电动机以及增量式旋转编码器的计算、选型和校核方法；将我得到的移动部件的重量和系统的铣削力代入到现有公式的计算当中，并通过得出的结果，查找相应部件类型表，选出符合该假设状态下，系统机械传动部件所需要的型号；最后还来对选出来的机械部件型号进行校核，判断其是否满足设计要求。
此章节虽没有创新点，看上去更像一种验证性的设计，然而考虑到前人已对此章节的内容做出了系统化和模式化的设计和分析，目前在此方面的技术已经非常成熟，我选用这些方法进行设计，可以减少大量的实践性的验证。除此之后，机械传动部件的设计依然是此课题设计的其中一部分，通过学习这方面的知识，能够了解更多机构的机械原理，也使我对该课题有了更进一步的理解。
4 控制系统硬件电路设计
4.1 控制系统微控制器的选择与使用
本次设计选用的的是微机控制系统，X-Y数控工作台要求控制系统计算精度较高、处理速度较快；加之在考虑尽量减少成本、选择程序编制较为简易以及方便扩充I/O接口的前提下，我们选择了使用AT89C52作为我们的微处理器，选择此微处理器能够满足任务书给定的相关指标的设计要求。
4.1.1 AT89C52单片机主要性能参数及功能特性
AT89C52的主要工作特性：
• 8031CPU（8051的内核）；
• 8KB的快速擦写Flash存储器，用于程序存储器，可擦写次数为1000次；
• 256字节的RAM，其中高128字节地址被特殊功能寄存器SFR占用；
• 32跟可编程I/O端口：P0、P1、P2、P3；
• 2个可编程16位定时器：P3口的第二功能；
• 具有6个中断源、5个中断矢量、二级优先权的中断系统；
• 1个数据指针DPTR；
• 1个可编程的全双工串行通信：P3口的第二功能； 具有“空闲”和“掉电”两种低功耗工作方式；
• 可编程的3级程序锁定位；毕业论文
http://www.751com.cn• 工作电源的电压为(5±0.2)V；
• 振荡器最高频率为24 MHz；
• 编程频率3~24 MHz，编程电流1 mA，编程电压Vpp为5 V或12 V。
• P1.0口的T2为定时器/计数器，P1.1口的T2EX为具有捕捉/重装操作的定时器/计数器[2]。
图4-1[2]为AT89C52单片机原理结构图，从图中可了解到，AT89C52内部结构可分为：内核CPU部分、存储器部分、I/O接口部分和特殊功能部分（如定时器/计数器、外中断控制模块等）。
AT89C52单片机的CPU是8位字长，主要包括运算器和控制器两部分。AT89C52单片机芯片内配置有8KB的FLASH程序存储器和256字节的数据存储器RAM，设计时可外扩到最大64KB的程序存储器和64KB的数据存储器，其存储器结构可分为4部分：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器[2]。本次设计不作扩展，使用单片机自身提供的8KB FLASH程序存储器和256字节数据存储器RAM能够满足设计要求。
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