南京理工大学机电系统综合实验报告

实验一 数控机床电气控制系统综合实验

一、实验目的

了解单片机在数控系统中的应用，并根据相关知识绘制数控系统控制电路图。学会设计键盘和显示电路的，掌握单片机扩充ROM和RAM的方法以及其他辅助功能的使用。

二、实验要求

控制系统采用8位单片机，并在该系统下完成下列实验中的三个实验： （1）扩展程序存储器和数据存储器

程序存贮器至少扩充16K， 数据存储器至少扩充8K。 （2）设计显示电路和键盘电路

显示电路至少由6个七段显示器组成， 键盘至少由32个按键开关组成。 （3）扩充I/O 接口电路

扩充I/O 接口电路包括：I/O接口的扩充、复位电路 光电隔离电路、越界限位电路、报警电路等。 （4）其他辅助控制电路设计

其他辅助控制电路包括：译码电路及其 他控制电路。 （5）伺服系统控制电路设计

伺服系统控制电路包括步进电机接口及驱动电路。

三、实验结果

控制原理电路图如图1.1：

图1.1 控制原理电路图

（1）扩充ROM

本次实验采用ATMEL 89c31单片机，因该单片机有128BRAM，内部无ROM，为了使其能正常工作，需要对其进行扩容。

EPROM选用的是2716共16K ROM，能够满足绝大部分的工作需要。EPROM与单片机之间需要有寄存器芯片做缓冲，故采用74LS373芯片连接单片机的P0口和2716的A0-A7口，片选信号CS接P2.7，设计不采用译码电路，直接用P2端口控制。

端口的连接情况如图1.2所示：

图1.2 ROM的扩充

（2）扩充RAM

因8031只有128B的数据存储空间，显然不能满足工作的需要，故选用外部存储器6264扩容。6264共有64Ｋ的存储空间。与扩充ＲＯＭ类似，在单片机与６２６４之间也需要寄存器７４ＬＳ３７３做缓冲。

各端口具体接线情况如图1.3所示：

图1.3 RAM的扩充

（3）显示器驱动部分

送往显示器的数据需经过并行输入输出口８１５５和驱动器才能到达led显示器。８１５５的功能是将单片机内串行的数据集中后并行输出，因为经８１５５输出的信号都很微弱，所以需要驱动器放大这些信号，使其正常工作。８１５５的Ａ，Ｂ，Ｃ口分别接驱动器，键盘行和键盘列，ＡＤ口接单片机的Ｐ０数据口。具体端口的接线情况如图1.4所示：

图1.4 显示器驱动部分

（4）显示器与键盘

显示器采用的是７位共阴极；led显示组，所以在公共地需要加５００Ω的保护电阻，

键盘采用6x8行列扫描式键盘，和显示器相同，也需在公共地端接500Ω的电阻。具体端口的接线情况如图1.5所示：

图1.5 显示器和键盘

（5）行程控制部分

行程控制电路的主要功能是控制电机的启停和正反转等，具体端口的接线情况如图所示：

图1.6 行程控制部分

四、实验总结

通过本次实验，知道了如何在数控机床控制系统中应用单片机来进行电路控制，了解了单片机的扩容原理。同时初步了解键盘与显示电路的设计和编程使用方法。通过运用Proteus软件绘图，也掌握了电气图的基本画法，对以后的电气控制图的阅读及绘制有一些帮助。

实验二、数控机床机械传动机构综合实验

一、实验目的

了解数控机床进给系统的结构、功能，学习装配图的绘制，学习CAD软件

二、实验步骤

1）读懂所给装配图

根据给定的参考图，读懂外形尺寸，各个组成零件的形状和作用，图中公差配合的含义 2）查手册

根据步进电机型号查外形尺寸和输出轴尺寸，轴承系列和尺寸及安装方式，滚珠丝杆和螺母副的尺寸，螺钉、螺母、螺栓、垫片、密封圈和销的尺寸

3）完成机械传动结构所有零件的三维实体造型

完成所有零件的三维实体造型，并将个零件拼装成三维组件。 4）完成机械传动结构的装配图

根据步骤二中的三维组件绘制二维装配图

三、实验结果

1）组件图如下

2）装配图如下

四、实验总结

通过本次实验，我们练习了工程图形学的基本知识，学习了三维建模软件ProE以及软件AutoCAD绘图的基本技能，并且对数控机床的进给系统、传动机构有了一定的认识，加深了对数控系统的理解。