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1、石家庄铁道大学四方学院毕业设计基于单片机的磨床控制系统设计The Design of Grinder Control System Based on MCU20112011 届届 电气工程电气工程 系系专专 业业 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 学学 号号 学生姓名学生姓名 安美霞安美霞 指导老师指导老师 马马 丽丽 完成日期 2011 年 5 月 25 日毕业设计成绩单毕业设计成绩单学生姓名安美霞学号班级0710-4专业电气工程及其自动化毕业设计题目基于单片机的磨床控制系统设计指导教师姓名马丽指导教师职称高级工程师评 定 成 绩指导教师得分评阅人得分答辩小组 组长得分成绩：院长(主任)
2、 签字：年 月 日毕业设计任务书毕业设计任务书题 目基于单片机的磨床控制系统设计学生姓名安美霞学号班级0710-4专业电气工程及其自动化承担指导 任务单位电气工程系导师 姓名马丽导师 职称高级工程师一、主要内容 用单片机控制磨刀电机、磨刀进给电机和主轴电机的速度和位置，实现管道磨削的自动 控制。二、基本要求 1根据要求设计磨床控制系统。 2要求系统具有手动和自动两种工作方式：手动工作方式下，要能根据工艺要求实现对 磨削厚度的设定，可单独控制每个电机的启动、停止和调速；自动方式下，自动加工时能自 动实现各个电机启动、调速和停止，从而实现管道磨削的自动控制。3要求显示磨刀进给的实际行程、每次的实际
3、进刀量和当前进刀次数。 4编写程序并调试仿真通过。三、主要技术指标 1主轴电机为三相笼型异步电动机，由变频器控制，电机速度和旋转方向可以通过单片 机或旋钮对变频器的控制来实现。 2磨刀进给电机为三相笼型异步电动机，由变频器控制，具有快进、快退、慢进、慢退 四种速度，通过单片机可以根据工艺要求实现高、低速切换。 3磨刀电机为三相笼型异步电动机，不需要调速，通过单片机控制可以实现电机的启动 和停止。 4系统有手动和自动两种工作方式。 5需要设置功能键和数字键来设置参数。6无论哪种工作方式都能显示磨刀进给的实际行程（9999.9mm）、每次的实际进刀量 （0.19.9mm）和当前进刀次数（19 次）
4、 。四、应收集的资料及参考文献 1单片微型计算机原理及接口技术 高峰 科学出版社 2电机原理及拖动 彭鸿才 机械工业出版社五、进度计划 1第 1 周第 2 周 调研、收集材料，完成开题报告 2第 3 周第 5 周 分析、确定方案 3第 6 周第 11 周 设计系统、编写单片机程序 4第 12 周第 15 周 撰写论文 5第 16 周 完善论文，答辩教研室主任签字时 间年 月 日毕业设计开题报告毕业设计开题报告题 目基于单片机的磨床控制系统设计学生姓名安美霞学号班级0710-4专业电气工程及其自动化一、本课题研究背景 十八世纪 30 年代，为了适应钟表、自行车、缝纫机和机械等零件淬硬后的加工，英
5、国、 德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。1876 年在巴黎博览会展出的美国布朗-夏普 公司制造的万能外圆磨床，是首次具有现代磨床基本特征的机械。 磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮 进行磨削加工，主要类型有外圆磨床、内圆磨床、坐标磨床、无心磨床、平面磨床、砂带磨 床、导轨磨床、工具磨床、多用磨床、专用磨床等。二、国内外研究现状 1900 年前后，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨床的发展有很大的推动作用。到 了 1920 年前后，无心磨床、双端面磨床和超精加工机床等相继制成使用；50 年代又出现了可 作镜面磨削的高精度外圆磨床；60 年代末
6、又出现了砂轮线速度达 6080m/s 的高速磨床和大 切深、缓进给磨削平面磨床；70 年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上 得到了广泛的应用。微处理机的数字控制使磨床的磨削速度具有一致的信号，可以按照指令 信号进刀，从程序上就可以控制整个操作流程，具有多功能，高性能，高速度，低功耗的优 点。三、研究方案 1主轴电机通过单片机控制继电器，由继电器的常开触点分别控制变频器的正反转的外 部输入端子，从而实现对电机正反转的控制，主轴旋转的速度由电位器进行调节。主轴速度 的检测采用霍尔元件。磨刀进给电机是由单片机控制继电器，继电器的常开触点控制变频器 的外部输入端子，从而具有快进、快退、
7、慢进和慢退四种速度。磨刀小车的位移采用编码器 进行检测。磨刀电机采用中间继电器和接触器实现对三相异步电动机的控制，从而实现电机 的启动和停止。 2数字键的设定，采用智能按键，即设定三个按键，一个作为设定键，一个作为数值的 设置键，一个作为设定数值的移位键。数码显示采用两个四位的七段数码管，采用动态扫描 的方法显示。外扩一片 8155 芯片来扩展 I/O 接口。在程序的设计中由于按键比较多，因此 采用行列矩阵式键盘，利用这种行列矩阵式需要 N 个行线和 M 个列线，即可组成 MN 个按键 的键盘。 3使用 Keil C 软件编写、调试程序，调试完成后用 Proteus 进行仿真。四、预期达到效果
8、 可以实现手动和自动两种工作方式的切换。手动方式下可以根据工艺要求实现对磨削厚 度的设定，单独控制各个电机的启动、停止和调速；自动方式下可以实现管道磨削的自动控 制。通过设置的功能键和数字键来设置参数。数码管可以显示设定的参数并且显示加工过程 中磨刀进给的实际行程、每次的实际进刀量和当前进刀次数。指导教师签字时 间年 月 日摘 要本课题是以单片机为控制芯片，设计了磨床控制系统。磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。磨床控制系统分为手动方式和自动方式。在手动方式下，可以根据工艺要求设定磨削厚度，单独控制各个电机；在自动方式下，可以实现管道的自动磨削控制。在设置磨刀进给的总行程、磨刀在低速时
9、的进刀次数和进刀量的数值大小时，采用智能按键，即一个按键作为数值大小的设定，另一个按键作为数值的移位设定键，这样就可以避免设置过多的数值键，从而简化了程序的设计。该系统是以单片机 C51 语言为基本工具，在 Keil Vision 4 软件环境下编写和调试程序，利用 Proteus 软件进行磨床控制系统的仿真，模拟磨床的操作流程，可以完成手动方式和自动方式的操作，并且可以实现两种操作方式的切换。关键词：单片机 磨床 智能按键 C51 ProteusAbstractThe subject designs grinder control system based on a single chip
10、microcomputer, which is used as the main control. Using abrasive tools, grinders grind the surface of the work piece. Grinder control system consists of manual mode and automatic mode. In manual mode, we can set the thickness of the work piece grinded according to the different technological require
11、ments and control the motors separately. In automatic mode, it can achieve grinding the pipeline automatically. When setting feed motor displacement, sharpening motor feeding times and feeding volume at low speed, we design two smart- keys. One is used for controlling the setting values; another is
12、for moving the next setting values. In this way, we can set up as few value keys as possible, which simplify the design of the program. This system is based on MCU C51 language. Keil Vision 4 platform is used to program and debug. Proteus platform is used to simulate the operation of the grinder. The program can complete the manual and automatic operations and switch the two operations.Key words: MCU Grinder Smart-key C51 Proteus目 录第 1 章 磨床的背景及发展11.1 磨床的背景11.2 磨床的发展1第 2 章 磨床系统的设计要求及方案22.1 磨床系统设计要求22.2 设计方案2第 3 章 系统设计43.1 系统主要组成
