1、连接的所有外围芯片上，但在同时间只能够有个是有效的数据传输通道。地址总线位，可寻址范围为字节，由口提供低位地址，与数据分时传送，传送数据时将低位地址锁存。高位地址由口提供。控制总线系统扩展用控制总线有。系统扩展能力据地址总线的宽度，在片外可扩展的存储器最大容量为字节。片外数据存储器与程序存储器的操作使用不同的指令和控制信号。允许两者的地址重复。故片外可扩展的数据存储器与程序存储器分别为。扩展的口与片外数据存储器统编址，不再另外提供地址线。地址锁存器扩展系统时，由口提供数据及低位地址，分时传送，故须地址锁存。常用的地址锁存器芯片是带三态缓冲输出的触发器，其引脚及连接见图。图引脚及连接图图中信号输入端信号输出端下降沿时，将锁存于内部使能端，时，三态门处于导通状态，输出端与输入端连通，当时，输出三态门断开，输入数据锁存。地址译码扩展电路中，。

2、机转子转动惯量指齿轮的转动惯量指滚珠丝杠转动惯量指工件及工作台重量指丝杠导程参考同类型机床，初选反应式步进电机，其转子转动惯量。分别表示齿轮的分度圆直径和齿宽分别表示齿轮的分度圆直径和齿宽分别表示纵向滚珠丝杠的公称直径和支承间距把这些数据代入上式电机力矩计算机床在不同的工况下，其所需转矩不同，下面分别按个阶段计算快速空载起动力矩在快速空载起动阶段，加速度所占的比例较大，具体计算公式如下以上式中指空载起动时折算到电机轴上的加速度力矩指折算到电机轴上的摩擦力矩指丝杠预紧时折算到电机轴上的附加摩擦力矩指传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量指电机最大角加速度指电机最大转速指运动部件最大进给速度指脉冲当量指步进电机步距角指运动部件从停止起动到最大快进速度所需时间，这里是指导程的摩擦力，指垂直方向的切削力指工件及工作台重量指导轨摩擦系数，指运动部。

3、补运算模块自动升降速控制模块等。.单片机及其扩展单片机的简介芯片引脚及片外总线结构芯片引脚功能芯片有个引脚，引脚配置见图图芯片引脚各引脚按功能可分为三部分口线，共个位口控制口线，电源及时钟，。应用特性口线不能都用作用户口线口的驱动能力，口可驱动个门电路，则只能驱动个是双重功能口。单片机片内结构单片机由个部件组成，既微处理器数据存储器特殊功能寄存器口串行口定时计数器及中断系统，它们都是通过片内单总线连接而成的。单片机的系统扩展单片机内无程序存储器，如不扩展外部程序存储器则不能工作，且片内仅有字节数据存储器，对于需要较多数据缓冲区的程序来说，片内也不够用，须扩展。片内四个口中仅口可作为位双向的接口用户使用，也须扩展，有些情况还须扩展定时计数器等。的片外总线结构所有的外部芯片都通过三组总线进行扩展数据总线由口提供，数据总线要连接。

4、性模量，对钢指截面惯性矩,丝杠截面惯性矩为丝杠螺纹的底径丝杠两支承端距离丝杠支承方式系数，见表，这里。表滚珠丝杠支承方式系数方式端固定端自由两端简支端固定端简支两端固定则所以此丝杠不会产生失稳。三纵向及横向滚珠丝杠副几何参数其几何参数见表表及滚珠丝杠几何参数名称符号螺纹滚道公称直径导程接触角钢球直径滚道法面半径偏心距螺纹升角螺杆丝杠外径.丝杠内径螺杆接触直径螺母螺母螺纹直径螺母内径.齿轮进给齿轮箱传动比计算横向进给齿轮箱传动比计算已确定纵向进给脉冲当量，滚珠丝杠导程，初选步进电机步距角，可计算出传动比可选定齿轮数为因进给运动齿轮受力不大，模数取。有关参数参照表。表传动齿轮几何参数所处位置纵向横向齿数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿宽中心距.步进电机的计算和选型等效转动惯量计算传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量可由下式计算式中指步进电。

5、要求，系统的主采用单片机。存储器扩展电路设计存储器扩展包括数据存储器和程序存储器扩展两部分。选择作程序存储器时，应考虑速度应与时钟匹配容量适中。接口电路设计设计内容包括据外部要求选用接口芯片，步进电机伺服控制电路，键盘显示部分以及其他辅助电路设计如复位掉电保护等。这部分设计要求考虑系统的驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠。在存储器扩展和接口电路中，均涉及到地址译码问题。软件电路设计软件是硬件的补充。确定硬件电路后，根据系统功能要求设计软件。软件设计步骤软件设计步骤分为以下几步据软件要求实现的功能，制定出软件技术要求将整个软件模块化，确定个模块的编制要求，包括个模块功能，入口参数，出口参数据硬件资源，合理分配好存储单元分别对个模块编程，并调试连接各模块，进行统调试及优化固化到程序存储器中。数控系统中常用的软件模块软件实现环形分配器。

6、都涉及到外部地址空间分配问题，即当数据总线分时与多个外围芯片进行数据传送时，首先要进行片选，然后再进行片内地址选择。地址译码实现片选的方法可分为三种线选法全地址译码法和部分地址译码法。这里选用部分地址译码法。这种方法是线选与地址译码相结合。图为码器的引脚图。当时，工作。的输出决定译码器的输出引脚。图引脚图存储器扩展存储器常用芯片芯片常用的程序存储器芯片有和等，均为脚双列直插式扁平封装长片，图为常用引脚。图常用引脚排列选用原则据控制对象和任务的复杂程度，以及是否需要大量计算来确定存储系统容量粗略估计，留有定余地，以备系统的功能扩展用，为使电路简化，尽可能选择大容量芯片，以减少芯片组合。芯片的工作速度满足系统的时序要求。访问时，其所提供的读取时间与所选的晶体时钟有关，约为，不同型号的工作速度般为，故选取芯片时，应使其工作速度小于。数据存储。

7、的总重量指齿轮降速比按计算指传动链总效率，般可取指滚珠丝杠预加负载，般取，为进给轴向力指滚珠丝杠导程指滚珠丝杠未加预紧时的传动效率，般取。将以前计算所得数据代入则快速移动时所需力矩最大切削负载时所需力矩从上面计算可以看出，和三种工况下，以快速空载起动所需力矩最大，以此项作为初选步进电机的依据。由表得当步进电机为三相六拍时则。表步进电机起动转距与最大静转距关系步进电机相数三相四相五相六相拍数.按此最大静转距从表中查出，型最大静转距为.，大于所需最大静转距，可作为初选型号，但还必须进步考核步进电机起动矩频特性和运动矩频特性。计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率可查出型步进电机允许的最高空载启动频率为运行频率为，再从图查出步进电机起动矩频特性和运行矩频特性。从图中看出，当步进电机起动时，远远不能满足此机床所要求的空载起动力矩.，直接使。

8、平输入底电平输出高电平输出高电平吸收电流工作频率电源电压环境温度.光电隔离电路单片机系统要控制电压高电流大的信号，必须采用电气上的隔离并抑制干扰，光电耦合器就是利用光传递信息的器件，使电路的输入和输出在电气上完全隔离，大大提高了系统安全可靠性，并可实现共模噪声的抑制和电源的变换等。光电耦合器的类型按输出结构可分为直流和交流输出两类。直流输出可采用晶体管输出达林顿管输出史密特触发器输出。交流可采用单向可控硅输出双向可控硅输出等。功率放大器脉冲分配器的功率很小，不能满足步进电机的要求，必须将它放大以产生足够大的功率，驱动步进电极正常运转。从步进电机的起动矩频特性和运行矩频特性可以看出，随着运行矩频的增高，步进电机带动负载的能力下降。产生的主要原因是作为功率放大器负载的步进电机是电感负载，当改变通电状态时，通电绕组的电流将从零逐渐增大，该绕。

9、则会出现失步，所以必须采用升降速控制用软件实现，半起动频率降到，起动力矩可提高到.，然后在电路上再采用高低压驱动电路，还可以将步进电机输出力矩扩大倍左右。当快速运动和切削进给时，型步进电机运行矩频则完全可以满足要求。图型步进电机起动矩频特性和运行矩频特性第章微机数控系统的设计.微机数控系统的设计纲要硬件电路设计硬件是组成系统的基础，也是软件编程的前提，数控系统硬件设计包括以下几部分内容绘制系统电气控制的结构框图据总体方案及机械结构的控制要求，确定硬件电路的总体方案，绘制电气控制结构图。机床硬件电路由五部分组成主控制器，即中央处理单元总线，包括数据总线地址总线和控制总线存储器，包括程序存储器和数据存储器接口，即输入输出接口电路外围设备，如键盘显示器等。机床数控系统硬件框图如图所示图机床数控系统硬件框图开环系统选择中央处理单元的类型根据设。

10、通过单片机片内口的扩展方法常用接口芯片芯片芯片内具有个字节个位个位的可编程口和个位计数器。的结构和引脚见图图的逻辑结构与引脚芯片具有个位的并行口，分别为口，其中口又分为高位和低位。芯片内部有显示数据，通过命令字可选择显示器的种工作方式，内部还有字节。步进电机驱动电路在经济型数控机床中，大多采用步进电机开环控制。而单片机的口或扩展口的驱动能力有限，为使步进电机正常运行并输出定功率，需有功功率放大环节为避免强电干扰，因此还需采用隔离电路。其控制电路框图如图所示图步进电机控制框图脉冲分配器环行分配器有硬件和软件分配器两种，硬件分配器需要的接口连线少，执行速度快，需要专用的芯片，软件则用程序实现。脉冲分配器的芯片目前采用的集成脉冲分配器有三相四相五相和六相，其型号分别为及，都为个引脚的直插式封装。其主要性能参见表表脉冲分配器主要性能参数输入高。

11、中产生感应电势使电流按指数规律上升，并将电源部分能量存在电感绕组中，电流的时间常数为式中指步进电机相绕组的平均电感量通电回路的电阻，包括绕组电阻功率放大器输出级的内阻及串联电阻。而断电绕组电流是下降的，这时存储于绕组中的势能将以电流式释放出来，使电流按指数规律下降，其时间常数为式中指放电回路电阻，包括绕组电阻，续流二极管正向电阻等。这样就使绕组中电流缓慢增加和下降，步进各相绕组电流几乎同时存在，步进电机负载能力下降，严重时会出现失步。为提高步进电机动态特性，可采用以下几种方法电阻法双电源法。其他辅助电路掉电保护电路中存放的数据掉电就会全部丢失。为了保护中的信息，采用掉电保护电路。图所示为简单掉电保护电路的工作原理。图中为电源电压，为备用电池电压，并且为的电源端。图掉电保护电路越界报警电路为防止工作台越界，可分别在极限位置安装限位开关，。

12、数据存储器有动态和静态之分，两者相比，静态无须考虑保持数据而设置的刷新电路，扩展简单，在数据存储器扩展电路中应用较广泛。常用的静态有等，它们都由单的电源供电，脚双列直插式扁平封装，典型存取时间为。其引脚如图所示图常用的引脚存储器的扩展芯片与存储器的连接存储器扩展实质是三总线的连接。据芯片存储容量的大小确定数据地址线的根数。数据线的连接将芯片的按位与数据线直连。地址总线的连接据确定的地址线根数，将相应的低位地址线相连，剩余高位地址线作片选。控制总线的连接对应控制线连接。口的扩展单片机共有四个位并行口，可提供给用户使用的只有口和部分口线，因此不可避免的要进行端口的扩展。公司常用的外围接口芯片有及等。此外还有系列的电路和电路锁存器三态门电路也可以为扩展口。口扩展方法据扩展并行口时数据线的连接方式，口扩展方式可分为三种总线扩展方法串行口扩展方。

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