片，由于片内无程序存储器，需要有外部程序存储器的支持，同时内部只有的数据存储器，也远不能满足控制系统的要求。故扩展了程序存储器由两片组成，又扩展了片数据存储器。芯片的和用来传送外部存储器的地址和数据，故要采用地址锁存器，锁存低位地址，作为其选通信号，当为高电平，锁存器的输入和输出透明，即输入的低位存储器地址在输出端出现，此时不需锁存。当从高电平变低电平，出现下降沿时，低位地址锁存入地址锁存器中，送出读写的数据了。芯片的口和送出的口共组成位地址，和芯片都是，需要根地址线。低位接芯片的输出，接芯片的。系统采用全地址译码，两片芯片片选信号分别接译码器的和，系统复位以后程序从开始执行。芯片的片选信号也接的单片机扩展系统允许程序存储器和数据存储器独立编址即允许地址重叠，芯片控制信号接的引脚，读写控制信号和分别接芯片的和，以实现外部数据存储器的读写。由于芯片内部没有故始终要选外部程序存储器，故其必须接地。的是片内的定时器计数器溢出中断申请，由主轴后面的光电编码器输入。当车床车螺纹时，主轴光电编码器向发出进给脉冲，用以控制不同导程的螺纹加工。光电编码器还发出个零位螺纹信号，输入的，用以防止车螺纹乱扣。接口电路扩展主要用于功能键的控制，刀架转位控制以及报警等。其中口为输入口，作为功能键的控制管理，刀架控制编辑空运行自动手动，手动和回零。口也是输入口，由面板上的按键分别控制起动暂停单段连续急停等功能。是换刀回答，当自动转位刀架按指令转位夹紧，刀架电机停转之后，发出此信号，开始执行进给指令。接光电编码器输出的零位螺纹信号。口是输出口，控制自动刀架转位四个刀位的选刀。用于报警显示，系统正常工作时，输出低电平，绿色发光二极管亮，当系统出现异常情况时，输出高电平，经反向后，红色发光二极管亮，实现报警功能。控制步进电机，行程控制，以及键盘，显示电路。其中为输出口，用于控制向向步进电机运转，向步进电机为五相，向为三相。此系统采用软件分配。键盘显示电路为键和位显示器。作为键盘的条列线，是键盘扫描线，是输出口。接行线作为键盘输入口。是位数码显示器的位选信号，的口是数码显示器的段选信号。接越程限位控制电路，当床鞍或拖板在向或向越程时，即向计算机输入此信号，使进给系统停止。存储器及口芯片地址分配表表数控车床控制系统芯片地址分配芯片接引脚地址选择线片内地址单元地址编码控制系统的功能向和向进给伺服系统运动键盘显示自动转位刀架控制螺纹加工控制面板控制行程控制其他功能报警电路急停电路复位电路光隔离电路功能电路等。.步进电机控制电路步进电机开环驱动原理每输入个脉冲，步进电机就完成次进给，其种类很多，在本设计中采用反应式步进电机，其工作原理是数字脉冲信号控制定子磁极上的控制绕组，按定顺序通电，在定子和转子的空隙间形成步进式的磁极轴旋转。其原理图如下图.图步进电机开环伺服系统原理图脉冲信号源它是个脉冲发生器，通常脉冲频率连续可调，送到脉冲分配器的脉冲个数和频率脉冲由控制信号进行控制。脉冲发生器将脉冲按定顺序送到功率放大器中进行放大，驱动步进电机工作。功率放大器将脉冲分配器送来的脉冲进行放大，使步进电机获得必要的功率。步进电动机伺服系统的执行原件，它带动工作机构，如减速装置，丝杆，工作台。脉冲分配脉冲分配器是将控制脉冲按规定的通电方式分配到各相，该分配可由硬件电路实现也可由软件完成,.,.三位分别输出时序脉冲．经光电隔离，驱动放大使步进电机运转，延时的长短决定了步进电机运行拍的时间，也就决定了的步进电机的转速。驱动电路由微机按控制要求发出脉冲，并依次将脉冲分配给各相绕组,因其功率很小,电压幅度不足,电流为级。必须经过驱动器将信号电流放大到若干安培,才能驱动步进电机。因此,步进电动驱动器实际上是个功率放大器。驱动器的质量直接影响到步进电机性能。驱动器的负载是电机绕组是强电感性负载。对驱动器的要求是失真要小,有较好的前后沿和足够的幅度,效率要高工作可靠,安装,调试和维修方便。此处采用主低压驱动电路,其原理如图所示下图是个绕组的高低压驱动电路，脉冲变压器组成的高低压控制电路，无脉冲输入时均截止，电动机绕组中无电流通过．电机不转．有脉冲输入时,饱和导通．在由截止到饱和期间，其集电极电流也就是脉冲变压器的电流急速增加，在变压器次级产生个电压，使导通．高压经高压管加到绕组上，图步进电机高低压驱动电路使电流迅速上升，经过数百微秒，当进入导通状态后，初级电流恒定，次级的感应电流经加到绕组，维持中的电流为恒定值又均截止，储存在中的能量通过电阻和二极管，的电阻作用是减少放电回路的时间常数，改善电流波形后沿．由于采用了高低压驱动，电流增长快电机的力矩和运行频率都得到改善，但由于电机转动时产生反电势，使电流波形顶部下凹，使平均电流下降，转矩下降.其他辅助电路此控制系统中设有越界报警和急停处理电路。，方向的越界和急停信号经或门引入的.，中断源，同时又接到的口，采用硬件申请中断软件查询的方法，这无论哪个方向越界都会引起中断，在中断服务程序中通过软件查询的办法，便可确定是哪个方向越界，当，方向越界，则相应的红灯亮报警。微机控制系统的软件设计控制系统的软件是为完成机电设备的各项功能而编制的，由于各种机电设备所完成的功能和控制方法不同，其软件在结构和规模上也不尽相同，以单片机为核心的数控微机控制系统软件般包括监控块，插补计算块，步进电机控制块，误差补偿怀。.监控程序监控程序的作用是进行人机对话和控制检测系统运行状态，监控程序般包括系统的初始化，命令处理循环，零件加工程序作业程序输入，编程，控制分析执行，以及系统自控。微机在执行指令分析时，微机控制系统对输入指令进行分析，并根据分析结果进行相应操作，如数控系统中的功能，功能，和国标的识别功能等，其中是直线插补，是顺时针圆弧插补，是逆时针圆弧插补功能等，辅助功能主要是主轴的启停，切削液的开关，工件夹紧松开，加工停止等，功能规定进给速度，功能规定主轴转速，功能规定加工刀具等。.直线圆弧插补程序设计直线插补程序设计在机电设备中，执行部件如要实现平面斜线和圆弧曲线的路径运动，必须通过两个方向的运动合成来完成，在数控机床中，这只是由，方向运动的工作应按照插补程序设计。用逐点比较法进行直线插补计算，每走步，都需要以下四个步聚偏差判别判别偏差或，从而决定拿个方向进给和采用那个偏差计算公式。坐标进给根据直线所在象限及偏差符号，决定沿，的拿个方向进给。偏差计算进给步后，计算新的偏差。终点判别进给步后，终止高计数器减。若为零，表示达到终点停止插补不为零，则返回第步插补。终点判别可用两个方向坐标来判别。第象限直线插补程序框图如图所示。图逐点比较法直线插补框图圆弧插补程序的设计逐点比较法的圆弧的插补计算过程和直线插补的基本相同，也分偏差判别，坐标进给，偏差计算，终点判别。不同点在偏差计算公式不仅与前点偏差有关，还与坐标有关。在进行偏差计算时，还要进行坐标计算。终点判别是以个方向的坐标为判别的，以加工步数多的方向的坐标为终点判据。第象限圆弧插补程序框图如图所示。图第象限圆弧插补程序框图.升降速处理软件在本设计中步进电机运行频率比较高，为使其不出现失步现象，不能采用突然启动方式，通常要有个加速过程，同样电机从高速到停止要有个减速过程，以免产生过载。用微机实现加减速控制，可采用等加速控制和按照指数曲线控制方法。图是可加减速方法控制的输出脉冲频率波形图步进电机等加减速输出脉冲频率波形步进电机在启动过程中进给脉冲频率随时间按线性变化，上升到定频率时停止变化，改为匀速进给，在停止过程中，同样给定匀减速变化直到步进电机停止运转，程序实现这种方式比较容易。即在步进电机的启动和制动的变速过程中，微机每输出个状态控制后的延时时间间隔按线性递减或递增变化，启动进给定步数然后达到匀速状态，此时时间保持不变，步进电机等加速启动，匀速运行，等减速停车控制的程序框图如图所示。图步进电机等加减速控制程序框图.步进电机的软件控制及转程序设计步进电机的控制需要变频信号源，环行分配器及功率放大等硬件。而变频信号源.环行分配器可用软件代替，并且还可以方便的实现步进电机的加减速控制。图示的单片机组成的三相步进电机控制电路原理图如图所示。的口低位为输出位，分别控制电机的三相，由软件实现环行分配器功能，.，.，.分别输出时序脉冲，经光电隔离，驱动放大使步进电机转动。步进电机控制的任务是判别旋转方向，依次送出控制源，根据运转速度实现定的延时，判断是否结束，以上是以三相步进电机为例介绍程序设计。设步进电机总的运行步数为，转向标志存放在程序状态存储器，用户标志位，中，当为零时，电机正转，正转时口的输出控制为，存放在的片内数据存储单元中，中存放结素标志，在的存储单元内存放反转时口的输出字单元内存放标志位。图步进电机的控制原电路原理及控制字步进电机正反转程序如下,机床的加工程序编制编制如图轴类零件的车削加工程序。加工内容包括粗精车端面倒角外圆锥度圆角退刀槽和螺纹加工等。其左端为夹紧用，可先在普通车床上完成车削。该零件采用棒料毛坯，由于加工余量大，在外圆精车前采用粗车循环指令去切除大部分毛坯余量，留有单边.余量。选用第参考点为换刀点。，在这短短的几个多月里，我学到了很多以前没有学到的东西，由理论到实践的个过程。在开题之前，陶卫民教授就建议我们应该怎样收集整理资料，要补充哪些相关的知识，在开题不久，又召集我们开会，指导我们在动手设计之前要思路清晰，思维开阔，定要有个可执行的计划，要建立起种高效的学习方法。现在想来当时老师给我们的指导真是太重要了。当然，在设计过程中，难免会遇到些自己解决不了的问题，求助同学之后还存在不足的地方就只好找指导老师了，他们总是会适时的安排些时间和我们沟通，及时解决我们的问题，使我们能从迷茫中走出来。记得有次，我因为设计需要个尺寸，找了好久都没找到资料，陶教授就亲自带我去实验室找，有时甚至还提供给我们提供资料，所有这些都在很大程度上方便了我们的设计工作。大家都知道，毕业设计是项任务繁杂，而且枯燥无味的工作，在这个过程中，我有好几次都产生了些消极的想法，但指导老师的番话是这样说的毕业设计不仅仅是对你们四年来在学校所学知识的考查，也是对你们将要离校作为个社会人的个考验，如果你们个设计都不能好好完成，将来在工作岗位上能扛上什么任务呢这几句话在设计过程中直支撑着我。毕业设计融入了我的心血，但也花了陶教授不少心思，就此机会，衷心感谢我的导师陶卫民教授对我的指导和教诲。您开阔的思维敏锐的洞察力直给我很大的启发。感谢母校栽培了我，感谢老师们悉心指导我教导我，感谢身边同学给我的帮助，还有寝友对我的关怀！谢谢你们陪我走过这样的段青春岁月，谢谢你们路给我的支持和帮助。袁仁炼年月日参考文献周鹏翔,刘振魁主编，工程制图第二版.高等教育出版社唐增宝,刘元俊主编，机械设计课程设计修订版.华中理工大学出版社,机械设计手册编写组编,机床设计手册.机械工业出版社机械设计手册编写组编，机床