基于IC74191的自动进给控制系统的设计与实现

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  • 自动进给控制系统是数控机床等现代加工设备的重要组成部分。要求以IC74191中规模数字集成计数器为核心,以步进电动机为执行元件,设计一个数字化自动进给控制系统。用EDA软件进行自动进给控制系统的研究和设计,创建系统的仿真电路,给出仿真实验结果。要求刀具进给速度为2~5次/s;利用虚拟数字逻辑分析仪和示波器观测各点的波形;进给脉冲的个数可由LED七段译码显示器显示。

    1 系统结构框图
        数控机床等现代加工设备是采用自动控制、数字装置或计算机,全部或部分地取代一般通用机床加工零件时的人工控制。数控机床的各种控制功能,均是以数字和文字代码方式为控制指令,并通过数字装置的控制来实现的,自动进给数控系统是现代加工设备的核心部分,它由数字逻辑电路组合而成,广泛应用于数控设备的自动进给控制系统中。图1是自动进给系统的逻辑框图。它由位置检测电路、控制脉冲生成电路、控制门、脉冲源、可编程计数器、进给脉冲分配器、放大驱动电路和步进电动机等组成。

    2 基于IC74191的自动进给控制系统的设计
       
    图2是基于IC74191的自动进给驱动系统的电路图。集成计数器(74191)、4-16线译码器(74159)、16选1数据选择器74150、编程开关[D][C][B][A]、译码显示器组成状态译码置零可编程计数器。状态译码置零可编程计数器要求7419l的预置数端D、C、B、A置零,即DCBA=0000。741191的输出端QD,QC,QB,QA接74159的数码输入端,并在输出端翻译出相应的16个状态(数字),再由74150通过编程开关[D][C][B][A]选中其中的一个数字,在74150的W端输出,经过一个非门电路送至74191的预置数控制端,即LOAD'端,就可通过编程开关[D][C][B][A]使74191成为可编程可变进制计数器。表1是该计数器的编程状态表。

        当刀具的进给当量设计为6个CLK脉冲时,如图2所示,编程开关取值[D][C][B][A]=0110,计数器的状态依次为0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,译码显示器显示出相应的十进制数为0,1,2,3,4,5,6,然后停止工作,等待下次进给启动信号的到来。自动进给控制电路由输入端与非门(7410)(构成RS触发器)、与非门G(自动进给控制门)、时钟脉冲信号源Us等组成,Us是由555定时器构成自激多谐振荡器,振荡频率设计为2~5 Hz,适于刀具进给速度为2~5次/s。S1,S2为常开延时打开定时开关,转换开关[X]代替位置检测装置,发出位置检测负脉冲信号。可编程计数器的编程状态表如表1所示。

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