玻璃橫切機(jī)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙】

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山東大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章概述1.1我國(guó)玻璃市場(chǎng)現(xiàn)狀玻璃裝飾建材產(chǎn)品在日常生活中已得到了廣泛使用。但是，就我國(guó)目前的浮法玻璃生產(chǎn)技術(shù)而言，除了合資生產(chǎn)線達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平外，其余均屬一般水平，與國(guó)際先進(jìn)水平相比存在著較大差距。國(guó)家每年需要花大量外匯從國(guó)外進(jìn)口大量?jī)?yōu)質(zhì)浮法玻璃，以滿足國(guó)內(nèi)建筑業(yè)，裝飾，裝修和玻璃深加工業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)浮法玻璃的需求。1994年，全國(guó)優(yōu)質(zhì)浮法玻璃產(chǎn)量占總產(chǎn)量的5.5%，經(jīng)綜合分析預(yù)測(cè)，本世紀(jì)末我國(guó)浮法玻璃需求量為1.4億重量箱，其中，優(yōu)質(zhì)浮法玻璃需求量為：交通運(yùn)輸業(yè)850-900萬(wàn)重量箱，建筑業(yè)12501300萬(wàn)重量箱，制鏡業(yè)300350萬(wàn)重量箱，市場(chǎng)及其他400450萬(wàn)重量箱，出口600700萬(wàn)重量箱，供給34003700萬(wàn)重量箱。占總產(chǎn)量的24.3%26.4%.我們應(yīng)抓緊機(jī)遇，建設(shè)具有當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平的浮法玻璃生產(chǎn)線，推進(jìn)我國(guó)平板玻璃工業(yè)技術(shù)進(jìn)步，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)浮法玻璃，滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，縮小我國(guó)浮法玻璃技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距。1.2 我國(guó)浮法玻璃技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距我國(guó)浮法玻璃技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距表現(xiàn)在軟件上是指浮法玻璃生產(chǎn)線各部分的自動(dòng)控制能力和全線自動(dòng)控制程度和水平。對(duì)于浮法玻璃的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，高水平的自控可以最大限度的消除認(rèn)為因素對(duì)玻璃質(zhì)量的影響，從而達(dá)到穩(wěn)定，高質(zhì)量的生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)的浮法玻璃生產(chǎn)線一般都是以半經(jīng)驗(yàn)半技術(shù)自控，自控程度和自控水平較低。1.3 高精度玻璃切割的必要在加工浮法玻璃的過(guò)程中,高精度的玻璃切割作為加工的第一道工序是必不可少的。平板玻璃生產(chǎn)線是連續(xù)型生產(chǎn)線。原料在經(jīng)過(guò)了熔化、成形、退火后成為連續(xù)的帶狀玻璃帶。這條玻璃帶必須經(jīng)過(guò)在線切割才能滿足包裝與市場(chǎng)的需求。橫切機(jī)就是玻璃在線切割必不可少的設(shè)備之一。它的設(shè)備形式、控制原理及與生產(chǎn)的匹配性直接影響了成品玻璃板的幾何質(zhì)量。平板玻璃生產(chǎn)線的特點(diǎn)是連續(xù)性和大規(guī)模，但是由于缺乏行之有效的控制方法，橫切機(jī)切割質(zhì)量的檢測(cè)和調(diào)節(jié)一直是由人工來(lái)完成的。由于人工檢測(cè)調(diào)節(jié)的間歇性、經(jīng)驗(yàn)性和不確定性，玻璃切割質(zhì)量的控制不能很好的針對(duì)工況的變化，同時(shí)又加重了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。而橫切機(jī)的切割系統(tǒng)是一個(gè)離散、滯后、非線性不確定的系統(tǒng)。傳統(tǒng)的控制方法又很難滿足它的控制要求。采用先進(jìn)的智能控制技術(shù)可以將這一問(wèn)題較好的解決。第二章 設(shè)計(jì)方案2.1、研究?jī)?nèi)容研究方向、內(nèi)容隨著單片機(jī)、PLC技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)逐漸被新型智能控制系統(tǒng)取代。鑒于PLC比單片機(jī)成本高，且輸入/輸出點(diǎn)數(shù)受到限制。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我主要研究單片機(jī)技術(shù)的全自動(dòng)玻璃橫切結(jié)構(gòu)，分別對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)和人機(jī)界面系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。以下為欲設(shè)橫切機(jī)的功能設(shè)定：1）機(jī)械系統(tǒng)功能：切割速度方向要求：玻璃帶為運(yùn)動(dòng)的帶狀物體, 運(yùn)動(dòng)速度為V L。為了保證成品玻璃板為矩形, 橫切機(jī)的切刀必須同時(shí)具有縱向與橫向兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng) (如圖1 所示)。縱向運(yùn)動(dòng)使切刀與玻璃帶保持運(yùn)動(dòng)同步, 即縱向運(yùn)動(dòng)速度V Z 與玻璃帶運(yùn)動(dòng)速度V L 保持一致; 而橫向運(yùn)動(dòng)則使切刀完成切割工作, 其運(yùn)動(dòng)速度為V H。刀架運(yùn)動(dòng)要求；接到單片機(jī)控制信號(hào)后，落刀，由同步帶帶動(dòng)沿橫梁方向切割玻璃，抬刀，返回原落刀點(diǎn)。其中落刀刀口壓力要控制在指定厚度的玻璃的承載范圍之內(nèi)。要保證其對(duì)玻璃的沖擊不至于使玻璃損壞。橫梁的直線度不低于對(duì)玻璃的直線度的要求。2）人機(jī)界面系統(tǒng)功能：手動(dòng)輸入所要切割的玻璃的長(zhǎng)度，切片數(shù)量，落刀位置，抬刀位置等參數(shù)，并可以通過(guò)鍵盤(pán)修改相關(guān)參數(shù)。鍵盤(pán)設(shè)置急停鍵，抬刀鍵、回車(chē)鍵，以便切割出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)手動(dòng)處理。2.2、實(shí)現(xiàn)方法2.2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)方案對(duì)綜述中提到的幾種橫切機(jī)的結(jié)構(gòu)的比較本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我也決定采用斜置式速度控制式機(jī)械結(jié)構(gòu)。機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖6.123456781 主電機(jī) 2 同步帶 3 刀架 4 氣動(dòng)元件 5 玻璃切割刀6 支桿 7 被切玻璃 8 工作臺(tái)（玻璃輸送機(jī)構(gòu)）圖6 自動(dòng)玻璃橫切機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)組成具體工作過(guò)程：1、 通電：由鍵盤(pán)輸入所切玻璃長(zhǎng)度、切片數(shù)量、，落刀、抬刀位置這四個(gè)參數(shù)。點(diǎn)擊啟動(dòng)鍵，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行。2、 啟動(dòng)主電機(jī)；啟動(dòng)按下后單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，啟動(dòng)主電機(jī)，同步帶帶動(dòng)刀架到指定落刀位置。3、 切割：傳感器檢測(cè)玻璃輸送情況，到達(dá)要求長(zhǎng)度時(shí)，單片機(jī)控制落刀并切割到指定抬刀位置，抬刀。將單片機(jī)計(jì)數(shù)單元中的切片數(shù)量減一。刀架以最大回車(chē)速度運(yùn)動(dòng)到指定落刀點(diǎn)。4、 顯示：將單片機(jī)計(jì)數(shù)單元中的數(shù)值傳輸給LCD并顯示，全程顯示落刀、抬刀位置、切割玻璃長(zhǎng)度。5、系統(tǒng)自動(dòng)重復(fù)3、4步至實(shí)際切割片數(shù)等于設(shè)定切割片數(shù)或手動(dòng)停車(chē)為止。2.2.2控制系統(tǒng)方案1）主電機(jī)控制單元為了保證加工過(guò)程的連續(xù)性和生產(chǎn)效率，切刀必須連續(xù)不斷地工作，同時(shí)因切割玻璃長(zhǎng)度的不同，主電機(jī)應(yīng)持續(xù)通電，且能夠調(diào)速以適應(yīng)不同切斷長(zhǎng)度的需要。考慮到此要求，本設(shè)計(jì)中主電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)，并變頻器進(jìn)行速度控制。2）單片機(jī)控制模塊單元處理器用單片機(jī)主要用于信號(hào)的采集，數(shù)據(jù)的處理、控制信號(hào)的輸出等，它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心。鍵盤(pán)完成加工參數(shù)以及干預(yù)信號(hào)的輸入?？紤]到以后顯示功能的擴(kuò)展，本設(shè)計(jì)采用的是漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊。 單 片 機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器步 進(jìn) 電 機(jī)傳感器鍵 盤(pán)L C D圖7 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理2.2.3軟件流程方案根據(jù)自動(dòng)橫切記的自動(dòng)化過(guò)程，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)掉電保護(hù)程序，保護(hù)工作狀態(tài)信息和加工參數(shù)，以便恢復(fù)生產(chǎn)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我只編寫(xiě)人機(jī)界面系統(tǒng)的程序，包括：LCD驅(qū)動(dòng)程序、顯示程序、鍵盤(pán)監(jiān)控程序。玻璃橫切機(jī)總體工作流程圖如下：開(kāi)始系統(tǒng)初始化控制參數(shù)輸入RUN一組片數(shù)到否停止切割YN圖8 玻璃橫切機(jī)總體工作流程圖2.3設(shè)計(jì)任務(wù)主要內(nèi)容：1. 設(shè)計(jì)玻璃切割機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。根據(jù)玻璃切割機(jī)的工況，設(shè)計(jì)合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)，達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、工作可靠、易維護(hù)的設(shè)計(jì)目的。2. 設(shè)計(jì)人機(jī)界面系統(tǒng)。包括人機(jī)界面的單片機(jī)硬件電路，設(shè)計(jì)相關(guān)軟件，畫(huà)出程序流程圖，然后分別編寫(xiě)各個(gè)模塊程序，包括：LCD驅(qū)動(dòng)程序、鍵盤(pán)監(jiān)控程序、顯示程序等。主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)：1. 使用最大原版寬度 4.5 m ；2. 對(duì)角線切割精度 5mm ，切割直線度 0.5 ；3. 使用玻璃厚度 1.519 mm ;4. 最大回車(chē)速度 3m/s ，適用玻璃帶速度 50m-1200m/H ;5. 安裝斜置角7 ；6. 控制器帶有LCD和鍵盤(pán)，能夠顯示切片數(shù)量、落刀位置、抬刀位置等參數(shù)，并可以通過(guò)鍵盤(pán)修改相關(guān)參數(shù)。2.4總體方案的確定2.4.1機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇（1） 同步帶傳動(dòng)副的選用 由于同步帶常以鋼絲繩作負(fù)載心層，由與鋼絲繩受載后變形極小，仍能保持帶長(zhǎng)不變，故帶與帶輪間不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，傳動(dòng)比恒定。同步帶薄而輕，可用于高速場(chǎng)合，線速度可達(dá)40m/s,傳動(dòng)比可達(dá)10，效率可達(dá)98%.（2） 伺服電動(dòng)機(jī)的選用 從設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)規(guī)定的內(nèi)容來(lái)看脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到0.001mm ,定位精度未達(dá)到微米級(jí)，空載最快移動(dòng)速度也只有3m/s 。因此，本設(shè)計(jì)不采用高檔次的伺服電動(dòng)機(jī)，如交流伺服電動(dòng)機(jī)或直流伺服電動(dòng)機(jī)等，可以選用性能好的一些步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，以降低成本，提高性價(jià)比。 任務(wù)書(shū)所給的精度對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)可以達(dá)到，所以選用開(kāi)環(huán)控制。2.4.2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1） 對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)環(huán)控制，選用MCS-51 系列的8位單片機(jī)AT89C51作為控制系統(tǒng)的CPU ,應(yīng)該能夠滿足任務(wù)書(shū)給定的相關(guān)指標(biāo)。（2） 人機(jī)界面選用44的薄膜式矩陣鍵盤(pán)，顯示選用RT12864M漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊。第三章 機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型玻璃橫切機(jī)的傳動(dòng)部分通常由刀架、同步帶、傳動(dòng)軸、以及伺服電動(dòng)機(jī)等部件構(gòu)成。其中，伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件用來(lái)驅(qū)動(dòng)同步帶，同步帶帶動(dòng)刀架完成切割運(yùn)動(dòng)。同步帶、伺服電動(dòng)機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門(mén)廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需要根據(jù)工作在和選取即可。3.1.1.同步帶帶動(dòng)部件的重量估算按照同步帶帶動(dòng)部件的重量進(jìn)行估算，即整個(gè)刀架加傳動(dòng)帶的重量最大50N 。3.1.2切割力的估計(jì)，約為100N3.1.3 同步帶傳動(dòng)副的計(jì)算與選型要求傳遞功率 P=0.3KW ,主動(dòng)輪最大轉(zhuǎn)速n1=4440r/min ,主、從動(dòng)輪的傳動(dòng)比為1：1.（1） 確定帶的設(shè)計(jì)功率Pd 設(shè)計(jì)功率： Pd=KAP （9）式中 KA工作情況系數(shù)。 P傳遞功率，單位為KW。根據(jù)玻璃切割機(jī)工作情況查同步帶工作情況系數(shù)表（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)P28表318），選取KA=2.00。Pd=2.000.3KW=0.6KW（2） 選擇帶型和節(jié)距pb根據(jù)Pd和n1由同步帶選型圖(機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)P29圖314)選擇帶型，圖中水平坐標(biāo)為帶的設(shè)計(jì)功率Pd (KW),垂直坐標(biāo)為小帶輪的轉(zhuǎn)速n1(r/min)。當(dāng)所得交點(diǎn)落在兩種節(jié)距的分界線上時(shí)，盡可能選擇較小的節(jié)距。選擇L輕型，節(jié)距為9.525mm。（3） 確定小帶輪齒數(shù)z1和小帶輪節(jié)圓直徑d1應(yīng)使z1=zmin ,zmin 可由帶輪最少許用齒數(shù)表（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) P28 表317）查得，查得結(jié)果為 zmin=18 ,在帶速v和安裝尺寸允許時(shí)，z1盡可能選用較大值。本設(shè)計(jì)中選用z1=19 。小帶輪節(jié)圓直徑 d1=pbz1/=9.52519/=57.606 ,根據(jù)此值再查帶輪直徑尺寸系列表（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) P27 表316），取d1=57.61 。小帶輪節(jié)圓直徑初定后應(yīng)驗(yàn)算帶速，不適合則重取。同步帶的速度v應(yīng)滿足： v=d1n1/6001000=vmax （10）極限帶速vmax為：L型3540m/s 。 v=57.614440/60000=13.39 m/s =zmmin=6 。因?yàn)閦m=96 , 所以合適 。（7） 計(jì)算基準(zhǔn)額定功率P0基準(zhǔn)額定功率P0為： P0=(Tamv2)v/1000 （12）式中 P0所選型號(hào)同步帶在基準(zhǔn)寬度下所允許傳遞的額定功率，單位為KW ; Ta帶寬為bs0時(shí)的許用工作拉力，單位為N ,查“同步帶在基準(zhǔn)寬度下的許用工作拉力和線密度”表（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) P30 表321）。 m帶寬為bs0時(shí)的單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，單位為kg/m , 查“同步帶在基準(zhǔn)寬度下的許用工作拉力和線密度”表（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)P30 表321）。 v 同步帶的線速度，單位為 m/s 。查表得 L型bso=25.4時(shí)，Ta=244.46N , m=0.095 kg/m 。同步帶線速度v ：由任務(wù)書(shū)知 =A=7 Vz=50-1200m/H由 V H= V Qcos (1)V Z= V Qsin (2)得 V Q =V zsin (6)所以 同步帶速度v=0.114m/s2.74m/s 。由以上得 P0=0.6679KW(8) 確定實(shí)際所需同步帶寬度bs 實(shí)際所需同步帶寬度bs 為： bs=bs0(Pd/KzP0)1/1.14 （13）式中 bso選定型號(hào)的基準(zhǔn)帶寬，如表所示（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)P30 表321） 。 Kz小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，查小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)表（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)P31 表322） ，即zm=6時(shí) ，Kz=1.00。由以上得 bs=21.65 mm 。（8） 帶的工作能力驗(yàn)算用下式來(lái)計(jì)算同步帶的額定功率P ,若結(jié)果滿足P=Pd （帶的設(shè)計(jì)功率），則帶的工作能力合格： P=(KzKwTa-bs/bs0mv2)v10-3 （14）式中 Ks嚙合系數(shù)，上式中以查得。 Kw齒寬系數(shù)，Kw=(bs/s0)1.14 Ta基準(zhǔn)帶寬為bs0時(shí)的許用工作拉力，單位為N ,以上已查得為244.46 . m 帶寬為bs0 時(shí)的單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，單位為kg/m ,以上已查得0.095 .v同步帶的線速度，單位為m/s ,以上已算得 為 2.74 .由以上得 P=0.6063KW因?yàn)镻Pd，所以同步帶的工作能利合格 。3.1.4.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型1）根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，求得加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq ； 加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq 是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的主要參數(shù)之一，它對(duì)選擇電動(dòng)機(jī)具有重要意義。在本設(shè)計(jì)中Jeq 主要包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、傳動(dòng)系統(tǒng)、同步帶、刀架折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。已知傳動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、同步帶輪的尺寸與材料。移動(dòng)部件總重量G=50N,傳動(dòng)比1：1 .如常用部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算表（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)P56 表41）所示圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式為： J=mjD2/8 （15）式中 ，mj 圓柱體質(zhì)量（kg） D 圓柱體直徑（cm）由上式求各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（1） 聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1聯(lián)軸器內(nèi)圓直徑14mm、外圓直徑25mm、高77mm、材料密度7.8510-3kg/cm3聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1=m1D2/8=0.209kgcm2(2) 從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J2從動(dòng)階梯軸如下圖尺寸由左向右為125mm、L1=27mm、2=38mm、L2=4.5mm、3=32mm、L3=43.5mm、4=29mm、L4=35mm、5=25mm、L5=21mm材料密度7.8510-3kg/cm3從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J2=Di2LiDi2/32=0.7591kgcm2(3) 同步帶帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3同步帶帶輪內(nèi)圓直徑30mm、外圓直徑57.6mm、高45mm、材料密度7.8510-3kg/cm3 同步帶帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3=3.38 kgcm2(4) 主傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J4 主傳動(dòng)軸為七階梯尺寸由左向右為115mm、L1=38mm、2=22mm、L2=39mm、325mm、L3=27mm、4=38mm、L4=4.5mm、5=32mm、L5=43.5mm、6=29mm、L6=35mm、7=25mm、L7=21mm材料密度7.8510-3kg/cm3主傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J40.844 kgcm2（5） 移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J5 移動(dòng)部件總重量G=50N移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J5=41.472 kgcm2 初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為110BC3100，為三相式，二相八拍驅(qū)動(dòng)時(shí)的步距角為0.6，從反應(yīng)式/磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)表（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)P63 表43）查得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=7kgcm2。 則加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： Jeq=Jm+J1+J2+J3+J4+J5=53.664kgcm22)計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq分快速空載起動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。（1） 快速空載啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq1由式 Teq1=Tamax+Tf+T0 （16)式中 Tamax快速空載啟動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩，單位為NM; Tf移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩，單位為NM; T0同步帶預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩，單位為NM;具體計(jì)算過(guò)程如下：a） 快速空載啟動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩； TamaxJeq=2Jeqnm/60ta （17）式中 Jeq步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位為kgm2; 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的角加速度，單位為rad/s2; nm 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min; ta電動(dòng)機(jī)加速所用時(shí)間，單位為s,一般在0.31s之間選取。b) 移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩TfF摩d1/2i （18）式中 F摩導(dǎo)桿的摩擦力，單位為N; d1同步帶輪節(jié)圓直徑，單位為m; 傳動(dòng)鏈總效率，一般取0.70.85； i總的傳動(dòng)比;其中導(dǎo)桿的摩擦力為; F摩=(Fc+G) （19）式中 導(dǎo)桿的摩擦因數(shù)（滑動(dòng)副取0.150.18，滾動(dòng)副取0.0030.005）； Fc垂直方向的工作負(fù)載； G運(yùn)動(dòng)部件總重力，單位為Nc) 同步帶預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 T0FYJd1(1-02)/2i （20） 式中FYJ同步帶的預(yù)緊力，一般取同步帶工作載荷的1/3,單位為N; 0同步帶為預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取0=0.9。 由于同步帶的傳動(dòng)效率很高，所以由式(20)算出的T0值很小，在式（16）中與Tamax和Tf比起來(lái)，通?？梢院雎圆挥?jì)。則有： Teq1=Tamax+Tf （21） 根據(jù)式（17），考慮縱向傳動(dòng)鏈的總效率，計(jì)算快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩： Tamax2Jeqnm/60ta （22） 式中 nm對(duì)應(yīng)縱向空載最快移動(dòng)速度的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，單位r/min; ta步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速所需的時(shí)間，單位為s； 其中： nmvmax/360 （23） 式中vmax縱向空載最快移動(dòng)速度，任務(wù)書(shū)制定為180000mm/min 。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角，為0.6 脈沖當(dāng)量，本例為0.5mm/脈沖。 將以上各值代入式（23），算得 nm=600r/min 設(shè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速的時(shí)間ta0.3s,縱向傳動(dòng)總效率0.8； 由式（22）求得： Tamax253.66410-4600/600.30.8 Nm =1.4Nm 由式（18）可知，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為： i （24） 式中導(dǎo)桿的摩擦因數(shù)，滾動(dòng)副取0.005； Fc工作負(fù)載，空載時(shí)取0； 傳動(dòng)鏈總效率，取0.8 . 由式（24）得 0.003Nm 最后由式（21），求得快速啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： （25）（2）最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq2 (26) 由式（26）知，Teq2包括三部分：折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tf,移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩Tf,同步帶預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩T0.T0相對(duì)于Tt和Tf很小，可以忽略不計(jì)。則有 （27）式中Tf按式（18）進(jìn)行計(jì)算。而折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tt由下式計(jì)算： (28)式中 Ff進(jìn)給方向最大工作載荷，單位為N.估計(jì)Ff=100N,則有；Tt=1000.05761/20.8=1.146NmTf按式（18）進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算垂直方向承受最大負(fù)載情況下，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩：=0.005(100+50)0.05761/20.8=0.0027Nm最后由式（27），求得最大工作狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：0.00271.1461.1487Nm經(jīng)過(guò)上訴計(jì)算后，得到加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為; 3)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源手電網(wǎng)電壓影響較大，當(dāng)輸入電壓降低時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)Teq來(lái)選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要考慮安全系數(shù)。本例中取安全系數(shù)K=4,則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： (29)上述初選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為110BC3100,由永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)表（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) P65 表45）該型號(hào)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax=9.8Nm,可見(jiàn)滿足式（29）的要求。4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核（1） 最快工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核任務(wù)書(shū)給定刀架的最快工進(jìn)速度vmax=20000mm/min,脈沖當(dāng)量0.5mm/脈沖。計(jì)算電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率為： (30)從110BC3100電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線圖可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq2=1.1487Nm,滿足要求。（2） 最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核任務(wù)書(shū)給定刀架最快空載移動(dòng)速度vmax=180000mm/min,計(jì)算電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率從110BC3100電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線圖可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，大于快速空載起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq1=1.403Nm,滿足要求。（3） 最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核與最快空載移動(dòng)速度vmax=180000mm/min對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率fmax=6000HZ.查由永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)表（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) P65 表45）可知該型號(hào)電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行頻率可達(dá)15000HZ,可見(jiàn)沒(méi)有超出上限。（4） 啟動(dòng)頻率的計(jì)算已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq=53.664kgcm2,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=7 kgcm2,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的空載起動(dòng)頻率fq=1500HZ，則由式510HZ上式說(shuō)明，要想保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)不失步，任何時(shí)候的起動(dòng)頻率都必須小于510HZ。實(shí)際上，在采用軟件升降頻時(shí)，起動(dòng)頻率選得更低，通常只有100HZ(即100脈沖/s).綜上所述，本設(shè)計(jì)中選用110BC3100步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，完全滿足設(shè)計(jì)要求。3.1.5 滾動(dòng)軸承的選擇本設(shè)計(jì)中載荷不大，且對(duì)軸承轉(zhuǎn)速要求比較高，所以采用極限轉(zhuǎn)速比較高的球軸承。因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)中，軸承在承受徑向載荷的同時(shí)還要承受一定的軸向載荷，所以選用向心推力 36305 極限轉(zhuǎn)速950014000rad/min ,額定載荷1620 kgN3.1.6 主傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案: 如裝配圖所示，軸套、軸承、軸承端蓋、聯(lián)軸器依次從軸的下端向上安裝，同步帶輪、軸套、軸承、軸用彈性擋圈、軸承端蓋依次從軸的上端向下安裝。軸上零件的定位:以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋來(lái)保證。詳見(jiàn)裝配圖。本軸為傳動(dòng)軸，主要承受轉(zhuǎn)矩，對(duì)其進(jìn)行扭轉(zhuǎn)條件計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為式中 T扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa T軸所受的扭矩，單位為Nmm WT軸的抗扭截面系數(shù)，單位為mm3; n軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min； P軸傳遞的功率，單位為Kw ; d計(jì)算截面出軸的直徑，單位為mm； r許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPA.計(jì)算得T 0.956MPa,45號(hào)鋼的r2545 MPa ，所以軸強(qiáng)度合格。3.2 玻璃切割機(jī)機(jī)械裝配圖的繪制在完成同步帶、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算、選型后，繪制玻璃切割機(jī)機(jī)械裝配圖。在繪制裝配圖時(shí)考慮以下問(wèn)題：1） 了解玻璃切割機(jī)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，從有關(guān)資料里查閱機(jī)箱、橫梁、刀架等的結(jié)構(gòu)及尺寸。2） 根據(jù)載荷特點(diǎn)和支撐形式，確定傳動(dòng)軸兩端軸承的型號(hào)，由于本設(shè)計(jì)中傳動(dòng)軸為豎置，軸承需具備同時(shí)承受軸向、徑向力的能力，所以選用了向心推力球軸承。3） 考慮各零部件之間的定位、聯(lián)接和調(diào)整方式。主傳動(dòng)軸與電機(jī)輸出軸間采用套筒連軸器、銷(xiāo)聯(lián)接，采用在主傳動(dòng)軸上設(shè)階梯、軸套的方法定位。4） 在進(jìn)行各零部件設(shè)計(jì)時(shí)，注意了裝配的工藝性，考慮裝配的順序，保證安裝、調(diào)試和拆卸的方便。5） 注意了繪制裝配圖的基本要求。第四章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程4.1 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件主要考慮以下功能；1) 接收鍵盤(pán)數(shù)據(jù)。2) 控制液晶顯示。如圖7 （控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理）所示，CPU選用ATMEL公司的AT89C51;由于AT89C51本身資源已滿足設(shè)計(jì)要求，所以不需要進(jìn)行擴(kuò)展。鍵盤(pán)與液晶均直接與CPU相連。具體聯(lián)接情況請(qǐng)參看附錄的電路原理圖。人機(jī)界面的構(gòu)成如下液晶固定顯示；玻璃長(zhǎng)度待切片數(shù)落刀位置抬刀位置矩陣鍵盤(pán)0123456789確定清屏圖9人機(jī)界面的構(gòu)成人機(jī)界面設(shè)置了16個(gè)鍵，09的數(shù)字鍵，清屏鍵、確定鍵。4.2人機(jī)界面的軟件設(shè)計(jì)人機(jī)界面的監(jiān)控管理程序人機(jī)界面的監(jiān)控管理程序流程圖見(jiàn)圖10，如圖所示，首先進(jìn)行液晶顯示功能初始化1；然后進(jìn)行液晶固定顯示2（即12864的點(diǎn)陣漢字顯示液晶可以顯示四行漢字每行可顯示8個(gè)字，這里固定顯示內(nèi)容如圖9所示）；然后掃描鍵盤(pán)3；判斷鍵盤(pán)是否有鍵按下4；如果沒(méi)有鍵按下則重新進(jìn)行鍵盤(pán)掃描（即回到3）；否則（即有鍵按下）進(jìn)行判斷鍵值5；如果為數(shù)字鍵（即鍵值10）則進(jìn)如功能鍵處理程序6b，根據(jù)不同鍵值進(jìn)入不同的功能鍵子程序7a-b，之后從2開(kāi)始重新循環(huán).1）首先，對(duì)設(shè)計(jì)中用到的12864ST7920液晶進(jìn)行必要的說(shuō)明。本實(shí)驗(yàn)RT12864M ST7920 漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字(16*16點(diǎn)陣),128個(gè)字符(8*16點(diǎn)陣)及64*256點(diǎn)陣顯示RAM(GDRAM).由E選通，其與單片機(jī)P0口相接，用于顯示控制界面信息。采用的連接方式是直連方式，通過(guò)直接的人為控制狀態(tài)位，來(lái)實(shí)現(xiàn)LCD的顯示。其硬件連接圖見(jiàn)附錄。圖形液晶顯示屏的命令和詳細(xì)原理見(jiàn)附錄。2）以下對(duì)各個(gè)子程序進(jìn)行說(shuō)明：液晶 驅(qū)動(dòng)程序模塊1液晶顯示功能初始化子程序該子程序流程圖見(jiàn)圖11，第一步將現(xiàn)在的ACC值入棧保護(hù);第二步功能設(shè)定值送入A, 本設(shè)計(jì)中功能設(shè)定值送30H（見(jiàn)附錄液晶指令表即00110000，使用基本指令集動(dòng)作）；第三步調(diào)用“寫(xiě)命令到GLCD”子程序（見(jiàn)1a子程序說(shuō)明）；第四步顯示模式設(shè)定值送入A，本設(shè)計(jì)中顯示模式設(shè)定值送04H（即00000100，顯示器控制，游標(biāo)不顯示）；第五步調(diào)用“寫(xiě)命令到GLCD”子程序；第六步清屏命令值送入A，即01H送入A；第七步調(diào)用“寫(xiě)命令到GLCD”子程序；第八步模式設(shè)定值送入A，本設(shè)計(jì)中模式設(shè)定值送#0FH(即00001111，即顯示功能全開(kāi))；第九步調(diào)用“寫(xiě)命令到GLCD”子程序；第十步ACC出棧；第十一步返回主程序。（1a）“寫(xiě)命令到GLCD”子程序該子程序流程圖見(jiàn)圖12，第一步將現(xiàn)在的DPTR值入棧保護(hù), 第二步調(diào)“檢查忙碌標(biāo)志BF”子程(見(jiàn)1b子程序說(shuō)明)；第三步寫(xiě)指令口地址送入DPTR(即設(shè)置指令口寫(xiě)地址)；第四步DPTR地址中的數(shù)送入A(寫(xiě)指令代碼)；第五步DPTR出棧；第六步返回主程序。1GLCD 初始化2顯示一遍GLCD3掃描鍵盤(pán)4是否有鍵按下？5判斷鍵值6數(shù)字鍵?6a數(shù)字鍵處理程序6b功能鍵處理程序清屏鍵7b-f確認(rèn)鍵7a-NYYN圖10人機(jī)界面的監(jiān)控管理程序流程圖 ACC入棧功能設(shè)定值送入A調(diào)“寫(xiě)命令到GLCD”子程顯示模式設(shè)定值送入A調(diào)“寫(xiě)命令到GLCD”子程#01H送入A (清屏)調(diào)“寫(xiě)命令到GLCD”子程模式設(shè)定值送入A調(diào)“寫(xiě)命令到GLCD”子程ACC出棧返回圖11液晶顯示功能初始化子程流程圖DPH入棧DPL入棧調(diào)“檢查忙碌標(biāo)志BF”子程寫(xiě)指令口地址送入DPTRDPTR送入ADPL出棧DPH出棧返回圖12“寫(xiě)命令到GLCD”子程序流程圖（1b）檢查忙碌標(biāo)志BF”子程序該子程序流程圖見(jiàn)圖13，第一步將現(xiàn)在的DPTR值入棧保護(hù)；第二步將現(xiàn)在的ACC值入棧保護(hù);第三步讀指令口地址送入DPTR(即設(shè)置讀指令口地址) 第四步DPTR地址中的數(shù)送入A(讀指令代碼)；第五步判斷ACC.7是否為0（即確認(rèn)液晶內(nèi)部動(dòng)作是否完成），是則繼續(xù)，否則返回到上一步重新執(zhí)行；第六步ACC出棧；第七步DPTR出棧；第八步返回主程序。2液晶固定顯示子程序該子程序流程圖見(jiàn)圖14，圖中ADDR1為起始的顯示位置臨時(shí)變量，N1為字?jǐn)?shù)的臨時(shí)變量。設(shè)定漢字的顯示行，每行可以顯示8個(gè)漢字:，第一行開(kāi)始地址為00H07H，第二行開(kāi)始地址為10H17H，第三行開(kāi)始地址為08H0FH，第四行開(kāi)始地址為18H1FH。第一步，00H送入ADDR1(即第一行顯示開(kāi)始地址送入起始地址的顯示位置臨時(shí)變量)；第二步，04H送入N1（即數(shù)量4個(gè)送入字?jǐn)?shù)臨時(shí)變量）；第三步，DHZTAB1送入DPTR，第一行需要顯示的漢字（玻璃長(zhǎng)度）位置送入DPTR；第四步，調(diào)用漢字顯示子程序（見(jiàn)2a子程序說(shuō)明）；第五步，10H送入ADDR1(即第二行顯示開(kāi)始地址送入起始地址的顯示位置臨時(shí)變量)；第六步，04H送入N1（即數(shù)量4個(gè)送入字?jǐn)?shù)臨時(shí)變量）；第七步，DHZTAB2送入DPTR，第二行需要顯示的漢字（待切片數(shù)）位置送入DPTR；第八步，調(diào)用漢字顯示子程序；第九步，08H送入ADDR1(即第三行顯示開(kāi)始地址送入起始地址的顯示位置臨時(shí)變量)；第十步，04H送入N1（即數(shù)量4個(gè)送入字?jǐn)?shù)臨時(shí)變量）；第十一步，DHZTAB3送入DPTR，第三行需要顯示的漢字（落刀位置）位置送入DPTR；第十二步，調(diào)用漢字顯示子程序；第十三步，18H送入ADDR1(即第四行顯示開(kāi)始地址送入起始地址的顯示位置臨時(shí)變量)；第十四步，04H送入N1（即數(shù)量4個(gè)送入字?jǐn)?shù)臨時(shí)變量）；第十五步，DHZTAB4送入DPTR，第四行需要顯示的漢字（抬刀位置）位置送入DPTR；第十六步，調(diào)用漢字顯示子程序；地十七步返回主程序。DPL入棧ACC入棧讀指令口地址送入DPTRDPTR送入AACC.7=0？?DPH入棧ACC出棧DPL出棧DPH出棧返回NY圖13“檢查忙碌標(biāo)志BF”子程序流程圖#00H送入ADDR1#04H送入N1#DHZTAB1送入DPTR調(diào)用漢字顯示子程序#10H送入ADDR1#04H送入N1#DHZTAB2送入DPTR調(diào)用漢字顯示子程序#08H送入ADDR1#04H送入N1#DHZTAB3送入DPTR調(diào)用漢字顯示子程序#18H送入ADDR1#04H送入N1#DHZTAB4送入DPTR調(diào)用漢字顯示子程序返回圖14液晶固定顯示子程序流程圖DPTR入棧ACC入棧ADDR1值送入ADDRN1值送入BADDR值送入A#80H和A進(jìn)行與運(yùn)算調(diào)寫(xiě)命令子程A取反A+DPTR 送入ADPTR加1調(diào)用“寫(xiě)資料到GLCD”子程A取反A+DPTR 送入ADPTR加1調(diào)用“寫(xiě)資料到GLCD”子程B減1，B=0?NYACC出棧DPTR出棧返回圖15漢字顯示子程序流程圖2a漢字顯示子程序程序流程圖見(jiàn)圖15圖中ADDR為起始的顯示位置。第一步，將現(xiàn)在的DPTR入棧保護(hù)；第二步，將現(xiàn)在的ACC值入棧保護(hù)；第三步，將ADDR1值送入ADDR（將起始顯示位置臨時(shí)變量的值送入起始顯示位置中）；第四步，將N1值送入B(顯示字?jǐn)?shù)送入B)；第五步，將ADDR值送入A;第六步，讓A值與80相與，值送入A(即送顯示地址，參見(jiàn)附錄漢字顯示坐標(biāo))；第七步，調(diào)用“寫(xiě)命令到GLCD”子程(見(jiàn)1a子程說(shuō)明)；第八步，A值取反；第九步，查找漢字的高位碼；第十步，DPTR加1；第十一步，調(diào)用“寫(xiě)資料到GLCD”子程序（見(jiàn)2b子程序）；第十二步，A值取反；第十三步，查找漢字低位碼；第十四步，DPTR加1；第十五步，調(diào)用“寫(xiě)資料到GLCD”子程序（見(jiàn)2b子程序）；第十六步，B值減一并判斷B是否為零，是則繼續(xù)，不是則返回第八步重新循環(huán)；第十七步，ACC出棧；第十八步，DPTR出棧；第十九步，返回主程序。2b“寫(xiě)資料到GLCD”子程序程序流程圖見(jiàn)圖16DPH入棧DPL入棧調(diào)“檢查忙碌標(biāo)志BF”子程寫(xiě)數(shù)據(jù)口地址送入DPTRDPTR送入ADPL出棧DPH出棧返回圖16“寫(xiě)資料到GLCD”子程序流程圖第一步，將現(xiàn)在的DPTR值入棧保護(hù), 第二步，調(diào)“檢查忙碌標(biāo)志BF”子程(見(jiàn)1b子程序說(shuō)明)；第三步，寫(xiě)數(shù)據(jù)口地址送入DPTR(即設(shè)置數(shù)據(jù)口寫(xiě)地址)；第四步，DPTR地址中的數(shù)送入A(寫(xiě)數(shù)據(jù)代碼)；第五步，DPTR出棧；第六步，返回主程序。鍵盤(pán)監(jiān)控程序模塊3 鍵盤(pán)掃描子程序子程序流程圖見(jiàn)圖17F0 清0P1口清0P1口低四位置1（鍵盤(pán)列置1）P1值送入AA=#0FH?F0 清0F0 置1返回NY圖17鍵盤(pán)掃描子程序流程圖鍵盤(pán)的硬件連接圖見(jiàn)附錄。程序第一步，F(xiàn)0用戶標(biāo)志位清0；第二步，P1口清0；第三步，將0FH送入P1口（即把P0低四位置1，鍵盤(pán)各列置1，行為高四列，列為低四列）；第四步，將P1口值送入A(如果此時(shí)有鍵按下，則P0的低四位將不全為1，即A值將不等于0FH); 第五步，判斷A值是否等于0FH，如果相等就表示沒(méi)有鍵按下，繼續(xù)執(zhí)行下一步程序，如果不相等即表示有鍵按下，轉(zhuǎn)入執(zhí)行第八步（YOUJIAN）程序；第六步，F(xiàn)0用戶標(biāo)志位清0；第七步，跳至執(zhí)行第九步(DONE0)執(zhí)行程序；第八步，F(xiàn)0用戶標(biāo)志位置1；第九步，返回主程序。4 判斷是否有鍵按下如圖10人機(jī)界面的監(jiān)控管理程序流程圖所示，程序在這一環(huán)節(jié)，判斷F0用戶標(biāo)志位是否為1，不是1則返回去再執(zhí)行鍵盤(pán)掃描子程序，等于1則繼續(xù)向下執(zhí)行判段鍵值子程序。5 判斷鍵值子程序（程序流程圖如圖18所示）延時(shí)去抖動(dòng)，行值計(jì)數(shù)器R1清0對(duì)A口進(jìn)行行掃描行掃描值左移1位讀列值被按鍵在本行？YN行值計(jì)數(shù)器加1掃描完一遍？N返回Y被按鍵在0列？被按鍵在1列？列首鍵號(hào)00H送入A列首鍵號(hào)04H送入A被按鍵在2列？列首鍵號(hào)08H送入A被按鍵在3列？列首鍵號(hào)0CH送入AYYYYNNN列首號(hào)加行值送入A查表得鍵值送入A圖18判斷鍵值子程序流程圖第一步，延時(shí)去抖動(dòng)（在按下某個(gè)鍵時(shí)，被按鍵的簧片總會(huì)有輕微抖動(dòng)，這種抖動(dòng)常常會(huì)持續(xù)10ms左右。因此，CPU在按鍵抖動(dòng)期間掃描鍵盤(pán)必然會(huì)得到錯(cuò)誤的列首號(hào)和行值，最好的辦法是使CPU在檢測(cè)到有鍵值按下時(shí)延時(shí)再進(jìn)行行向掃描），行值計(jì)數(shù)器R1清0,送04H給R3，表示還未掃描的行數(shù)；第二步，對(duì)A口進(jìn)行行掃描，(即將0F7H送入R0;將R0值送入A，這時(shí)A中為11110111)；第三步行掃描值左移1位讀列值(即把A左移，變?yōu)?1101111，使行最低位為0；把變化了的A值還給R0以備掃描下一行用；送0FFH給P1，把P1所有位置1；讓P1和A與，使P1的第五位為0，若一行有鍵按下則有對(duì)應(yīng)的列變?yōu)?，p1第一位變?yōu)?；延時(shí)去抖動(dòng))；第四步，判斷被按下鍵在不在本行，如果在則進(jìn)入第七步列值判斷程序，如果不再則繼續(xù)執(zhí)行下一步（讓A和0F0H與，把行置1；判斷A 是否等于0FFH,如果A等于FF，表示掃描行無(wú)鍵按下，若不等則有鍵按下）；第五步R1加1，即把行數(shù)加1；第六步，判斷是否掃描完一遍（R3減1，并判斷R3是否等于0，），是則跳至子程序尾的第十步返回主程序，否則返回第二步在對(duì)A口進(jìn)行掃描；第七步，列值判斷程序，首先判斷被按鍵是否在0列（ACC.0是否等于0），是則將列首號(hào)00H送入A，跳至第八步，否則判斷被按鍵是否在1列（ACC.1是否等于0），是則將列首號(hào)04H送入A，跳至第八步，否則判斷被按鍵是否在2列（ACC.2是否等于0），是則將列首號(hào)08H送入A，跳至第八步，否則判斷被按鍵是否在3列（ACC.3是否等于0），是則將列首號(hào)0CH送入A；第八步，列首號(hào)加行值送入A（即R1加A）；第九步查表送鍵值給A（BIAO送入DPTR,在用DPTR加A求得偏移量，繼而將鍵值送給A）；第十步，返回主程序。6數(shù)字鍵?將A與10 作比較，A小于10，則進(jìn)入數(shù)字鍵處理程序，若A大于或等于10則進(jìn)入功能鍵處理程序。6a數(shù)字鍵處理程序程序流程圖如圖19所示第一步，R5(數(shù)字鍵按下次數(shù)累加存儲(chǔ)單元)加1；第二步，判斷將數(shù)字顯示在第幾行，28H.0,28H.1,28H.28H.3,分別為液晶四行數(shù)字位置是否有顯示的標(biāo)志位，當(dāng)液晶的某一行的顯示數(shù)字已經(jīng)輸入完畢并確認(rèn)后，此行對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位將被置1.所以在這里判斷這四個(gè)標(biāo)志位是否為1即可指導(dǎo)此行是否需要顯示數(shù)字。按順序進(jìn)行，即判斷28H.0是否等于0，是則進(jìn)入YIHANG子程；否則第三步，判斷28H.1是否等于0，是則進(jìn)入ERHANG子程；否則第四步，判斷28H.2是否等于0，是則進(jìn)入SANHANG子程；否則第五步，判斷28H.3是否等于0，是則進(jìn)入SIHANG子程; 否則表示所有數(shù)值輸入完畢，不再需要輸入，進(jìn)入第六步，返回主程序。6a1 YIHANG 子程序程序流程圖見(jiàn)圖20第一步，將83H（第一行數(shù)字顯示的起始位置）送入30H；第二步，將現(xiàn)在的ACC值入棧保護(hù)；第三步，將30H中的值送入A；第四步，A與R5相加得值存入A(即得到現(xiàn)在輸入的數(shù)字的顯示位置)；第五步，將A值送入31H(保護(hù)已求得的顯示位置)；第六步，ACC出棧；第七步，進(jìn)入數(shù)字顯示子程。（6a2至6a4程序語(yǔ)句與6a1相同，只是第一步送的數(shù)不同，按順序分別送#93H,#8BH,#9BH）。6a5數(shù)字顯示子程序程序流程圖見(jiàn)圖21第一步，將現(xiàn)在的DPTR值入棧保護(hù)；第二步將現(xiàn)在的ACC值入棧三次（以為后續(xù)程序會(huì)多次用到A值，所以要進(jìn)行多次入棧）；第三步，31H值給A即送顯示位置；第四步，調(diào)“寫(xiě)INC R528H.0=0?28H.1=0?28H.2=0?28H.3=0?YYYYNNNNSTARTYIHANG6a1ERHANG6a2SANHANG6a3SIHANG6a4數(shù)字顯示6a5圖19數(shù)字鍵處理程序流程圖命令到GLCD”子程序1a ；第五步，ACC出棧；第六步，ACC交換高低四位元；第七步，將A值和#0FH與，保留低四位元；第八步，數(shù)字表表頭地址送入DPTR；第九步，將DPTR加A求得的數(shù)字送入A；第十步，調(diào)“寫(xiě)資料到GLCD”子程序2b；第十一步，ACC出棧；第十二步，將A值和#0FH與，保留低四位元；第十三步，將DPTR加A求得的數(shù)字送入A；第十四步，調(diào)“寫(xiě)資料到GLCD”子程序2b；第十五步，ACC出棧；第十六步，DPTR出棧；第十七步，返回主程序。6b功能鍵處理程序程序流程圖見(jiàn)圖22第一步，將功能鍵表JTAB表頭地址送到DPTR；第二步，A減10H，結(jié)果送入A，即在A中形成JTAB表地址偏移量；第三步，A 左移一位；第四步，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能鍵分支程序。7a確認(rèn)功能鍵分支程序程序流程圖見(jiàn)圖23第一步，判斷28H.0是否等于零，即判斷第一行數(shù)字顯示是否未確定，是則轉(zhuǎn)入YI；否則第二步，判斷28H.1是否等于零，即判斷第二行數(shù)字顯示是否未確定，是則轉(zhuǎn)入ER；否則第三步，判斷28H.2是否等于零，即判斷第三行數(shù)字顯示是否未確定，是則轉(zhuǎn)入SAN；否則第四步，判斷28H.3是否等于零，即判斷第四行數(shù)字顯示是否未確定，是則轉(zhuǎn)入SI ；否83H送入30HACC入棧30H的值送入AACC與R5相加A送入31HACC出棧跳至數(shù)字顯示子程圖20 YIHANG 子程序流程圖則表示所有參數(shù)輸入完畢，第五步，跳轉(zhuǎn)START重新進(jìn)行鍵盤(pán)掃描。如果進(jìn)入分支YI，則第一步，將28H.0置1，即將第一行數(shù)字顯示標(biāo)志位置1；第二步，將R5清零，即數(shù)字鍵按下次數(shù)累加器清零；第三步，跳轉(zhuǎn)回START重新進(jìn)行鍵盤(pán)掃描。其他三個(gè)分支同理，即將自己的標(biāo)志位置1，將R5清零，在跳轉(zhuǎn)回START。7b“清屏”功能鍵處理子程序程序流程圖見(jiàn)圖24第一步，將現(xiàn)在的ACC值入棧保護(hù)；第二步，將01H送入A，即將清屏命令送入A；第三步，調(diào)用“寫(xiě)命令到GLCD”子程序（見(jiàn)1a）；第四步，ACC出棧；第五步，送00H到28H，即數(shù)字顯示標(biāo)志位清零；第六步，R5清零，即數(shù)字鍵按下次數(shù)累加器清零；第七步，跳轉(zhuǎn)到LOOP,即返回到GLCD固定顯示。以上，人機(jī)界面控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)完畢，源程序見(jiàn)附錄。DPTR入棧ACC入棧ACC入棧ACC入棧31H值送入A調(diào)“寫(xiě)命令到GLCD”子程ACC出棧ACC高低四位交換ACC和#0FH與數(shù)字表表頭地址送入DPTRDPTR+A送入A調(diào)“寫(xiě)資料到GLCD”子程ACC出棧ACC和#0FH與DPTR+A送入A調(diào)“寫(xiě)資料到GLCD”子程ACC出棧DPTR出棧返回圖21 數(shù)字顯示子程序流程圖送JTAB到DPTRA減10HA 左移一位轉(zhuǎn)入A+DPTR圖22 功能鍵處理子程序流程圖28H.0=0?28H.1=0?28H.2=0?28H.3=0?跳轉(zhuǎn)到STARTYYYYNNNN28H.0置128H.1置128H.2置128H.3置1R5清零圖23“確認(rèn)”功能鍵處理子程序流程圖ACC入棧01H送入A調(diào)“寫(xiě)命令到GLCD”子程序ACC出棧00H送入28HR5清零跳轉(zhuǎn)到LOOP圖24“清屏”功能鍵處理子程序流程圖結(jié)束語(yǔ)本文設(shè)計(jì)了一種玻璃橫切機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及其人機(jī)界面系統(tǒng)。首先詳細(xì)了解了各種玻璃橫切機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，及其相應(yīng)的切割特征。最終選擇了斜置式速度控制式的機(jī)械結(jié)構(gòu)。對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的主要部件的同步帶、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、軸承、主傳動(dòng)軸進(jìn)行了選型、計(jì)算、校核。繪制了機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖、支架、刀架、機(jī)箱、法蘭盤(pán)、主傳動(dòng)軸的零件圖。進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，繪制了電路原理圖。人機(jī)界面系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其硬件由矩陣鍵盤(pán)、RT12864M ST7920 漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊組成。實(shí)現(xiàn)功能為：液晶顯示切割玻璃長(zhǎng)度、切片數(shù)量、落刀位置、抬刀位置四項(xiàng)參數(shù)，并可以通過(guò)鍵盤(pán)修改這些參數(shù)。做了軟件設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)包括LCD驅(qū)動(dòng)程序、鍵盤(pán)監(jiān)控程序、顯示程序三大模塊。畫(huà)出了軟件流程圖，包括總流程圖及各個(gè)子程序流程圖，并對(duì)程序進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。大致完成了任務(wù)書(shū)的要求。由于技術(shù)、時(shí)間有限存在很多不足之處，望老師批評(píng)指導(dǎo)。韓建波2010年4月5日致 謝 緊張的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了。回首這幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)生活，雖然辛苦，但看到自己能順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)還時(shí)感到由衷的高興。要想自己的設(shè)計(jì)從頭至尾，每一個(gè)細(xì)節(jié)，每一步計(jì)算都明明白白，做到心中有數(shù)。并不是一件簡(jiǎn)單的事情。不下一番苦功夫，不花大力氣是不可能做到這一點(diǎn)的。但只要你用心做了，成功總是伴隨你左右的。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我不敢說(shuō)獲得了豐富的知識(shí)，但起碼也小有收獲。這使我在拿到一個(gè)題目時(shí)不再擔(dān)心害怕，因?yàn)樵谖业哪X中已形成了一種思考問(wèn)題解決問(wèn)題的思路。當(dāng)然，今后我們工作在一個(gè)集體中做的只是一個(gè)工作中的某一部分，所以我們要學(xué)會(huì)配合，學(xué)會(huì)虛心聽(tīng)取別人意見(jiàn)等。這都是在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我所學(xué)到的。 最后，我要感謝我的老師，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，不辭辛勞的為我找資料，為我細(xì)心的指導(dǎo)、講解各種問(wèn)題。在此，我要再次衷心的感謝每一位幫助我的老師。參考文獻(xiàn)1. 尹志強(qiáng).機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).機(jī)械工業(yè)出版社.2007.72. 胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù).清華大學(xué)出版社.2004.23. 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社.2001.64. 銀堯城.簡(jiǎn)明實(shí)用機(jī)械手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.1987.65. 王建華.機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖.國(guó)防工業(yè)出版社.2004.96. 龔振邦，等 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)【M】. 北京：電子工業(yè)出版社，19957. 殷際英編著 光機(jī)電一體化理論基礎(chǔ). 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