数控技术课程设计报告

数控技术课程设计设计题目：单片机CNC装置的设计学生姓名：学号：专业班级：指导老师：课设时间：2016年5月30日至6月7日-1-目录【摘要】.......................................................................................................................................-2-[Abstract].......................................................................................................................................-2-一、CNC装置...............................................................................................................................-4-1.1CNC装置的概念.............................................................................................................-4-1.2CNC系统的组成.............................................................................................................-4-二、设计任务要求及题目分析...................................................................................................-5-2.1设计任务要求.................................................................................................................-5-2.1题目分析.........................................................................................................................-6-三、原理图绘制...........................................................................................................................-7-3.1选择芯片及其它元器件.................................................................................................-7-3.2分析列出各个芯片的地址译码表.................................................................................-7-3.3原理图绘制过程.............................................................................................................-8-3.4关键部分绘制..............................................................................................................-10-3.4.1存储器的扩展...................................................................................................-10-3.4.2LED显示器及按键部分绘制............................................................................-10-3.4.3X、Y、Z三轴电机接线方式............................................................................-10-3.4.48个开关量输入和输出....................................................................................-11-3.4.4伺服脉冲全闭环...............................................................................................-12-3.5总体原理图..................................................................................................................-13-四、总结....................................................................................................................................-14-参考文献....................................................................................................................................-14--2-【摘要】随着电子技术的发展，数控（NC）系统有了较大的发展，经历了从硬件数控系统（NC）到计算机数控（CNC）的阶段。CNC区别于早期的NC，无论在控制性能还是在编辑操作方面，其功能都远远多于早期的NC。CNC的主要功能：1.承担加工程序的输入及编辑。2.能识别和运行多种国际上标准化的指令代码。随着CNC的发展，这些加工指令代码越来越多。3.能提供高性能的进给控制功能。4.人机对话相当方便。5.能进行多机通讯及DNC的加工。6.具备一定的故障诊断、反馈控制功能。以上这些功能仅仅是CNC功能的主要部分。随着现代是数控的发展，很多新的功能将不断增加及完善。本设计主要是设计一个单片机CNC装置，要求能实现CNC的基本功能、位置控制及信号处理功能，为实现要求，分析系统应扩展一定容量的RAM、EPROM、实现三轴的进给运动、一个主轴控制，一定数量的辅助动作、一定数量的信息输入、一定量的按键及显示器。【关键词】单片机、CNC、数控[Abstract]Withthedevelopmentofelectronictechnique,hardwarenumericalcontrolsystem(NC)systemdevelopedgreatly,experiencedfromNCtocomputercontrolsystem(CNC).DistinguishfromtheearlystageofNC,nomatterthecontrolperformanceoreditoperation,itsfunctionisfar-3-morethantheearlyNC.ThemainfunctionsofCNCis:1.Takingtheinputandeditingoftheprograms.2.Theabilitytoanalyzeseveralkindsofinternationalstandardizedinstructioncodes.WiththedevelopingofCNC,manufacturingcodesarebecomingmoreandmore.3.Providinghigh-poweredfeedcontrollingfunction.4.Providingconvenientman-machineconversation.5.Theabilitytoconductmulti-machinecommunicationandtheprocessofDNC.6.Theabilitytodiagnosistroublesandfeedbackcontrolling.TheaboveareonlythemainfunctionsofCNC.Withthedevelopmentofnumericalcontrol,therewillbemoreandmorenewfunctions.ThisdesignforasinglechipCNCequipment,canrealizethebasicfunctionoftheCNCcontrol,positioncontrol,andsignalprocessingfunction,torealizetherequirementanalysis,systemshouldexpandacertaincapacityRAM,anEPROM,realizethethreeaxisfeedingmovement,aspindlecontrol,thenumberofauxiliaryaction,acertainamountofinformationinput,acertainamountofbuttonsanddisplay.[Keywords]SCMCNCnumericalcontrol-4-一、CNC装置1.1CNC装置的概念计算机数控（CNC）装置是数控系统中的核心。它是借助于微机结合必要的硬件构成的装置。现在我们统称为CNC，即ComputerNumericallyControlledsystem.CNC系统的核心是CNC装置。CNC装置实质上是一种专用计算机，它除了具有一般计算机的结构外，还有和数控机床功能有关的功能模块结构和接口单元。CNC装置由硬件和软件两大部分组成。硬件是基础，软件必须在硬件的支持下运行；软件是灵魂，离开软件，硬件便无法工作；两者相辅相成，缺一不可。硬件的集成度、位数、运算速度、指令系统和内存容量等在很大程度上决定了数控装置的性能，然而高水平的软件又可以弥补硬件性能的某些不足。CNC装置在采用微处理机和微型计算机以后，它的性能和可靠性大大提高，而成本却不断下降，其优越的性能价格比，促进了数控机床迅速发展。1.2CNC系统的组成CNC装置的工作过程是在硬件的支持下，执行系统软件的过程，数控装置的控制功能在很大程度上取决于硬件结构。CNC装置的硬件结构按照控制功能的复杂程度可分为单微处理机硬件结构和多微处理机硬件结构。图所示为单微处理机硬件结构框图，由图可见，单微处理机硬件结构包括了微型计算机系统的基本结构：微处理器和总线、-5-存储器和接口等。接口包括I/O接口、串行接口、MDI/CRT接口，还包括数控技术中的控制单元部件接口电路以及其他选件接口等。CNC装置有以下部分组成：1）微处理器CPU，它是CNC装置的核心，在CNC装置中常用的有8位、16位、32位的微处理器。对于中、低档的数控系统一般采用8位或16位微处理器（如M6800，Z80，MCS-51等芯片）；对于高档的数控系统一般采用32位微处理器，如Intel80386等微处理器。2）存储器，存储器分为固化存储器（ROM）和