摘要：跟着现代数控技能的不断开展，分度头技能不断老练，类型许多。关于分度头的规划来说，现在要点的作业是怎么完结传统分度头的智能化，然后进步工件在机床上加工的精确性、稳定性以及快捷性。文中首要介绍了怎么在Atmega16单片机操控体系中完结分度头的智能化，而且规划了单片机的硬件电路。最终对智能分度头软件的完结进行了编程。
关键词：分度头;AVR;操控;智能化
在传统的机械加工职业中，选用较多的是分度精度低、分度柔性差、操作人员劳动强度大的手艺分度头。跟着核算机技能的开展，对机械设备的柔性化和主动化程度要求越来越高，加工精度的要求也越来越高。
现在国外先进水平的分度头一般采纳半闭环操控体系，用伺服电机的编码器作为反应回路的检测元件，每转脉冲数为2 500 P，精度较高，但价格也贵重。如日本NIKKEN公司出产的数控分度头的分辨率可到达0.001°，定位精度为15”。
国内许多单位也对数控分度头做了很多的理论研讨和产品的开发作业，例如华中科技大学选用神经网络办法对分度头进行差错补偿，能够使分度差错到达15”;山东烟台机床厂选用意大利技能，选用半闭环操控体系，使分度精度到达20”。
文中规划了一种体积较小能够同实验室内现有铣床合作、具有手动形式和主动形式功用的低本钱智能分度头。分度的核算作业由Atmega16单片机来完结，分度速度快、精度高。机械加工、安装都是在实验室内完结，节省了很多本钱。
1 智能分度头的整体规划思维
文中规划的智能分度头作业形式分为两种：主动形式和手动形式。当工件安装到分度头的夹具上后，在主动形式下，经过数控机床操控器输入使能信号、脉冲信号以及方向信号。分度头按体系指令要求进行分度。
在手动形式下，又分两种操控方法：一是经过手轮旋转及倍率调理按钮，进行分度，并实时显现分度头所在方位以及转速;二是输入分度所需参数(包含等分度数、转速、方向)等。然后，Atmega16依照设定的作业形式、分度参数进行实时处理和运算，运算成果和指令又经过I/O接口电路送入步进电机驱动器来操控步进电动机运转，并将作业状况显现在显现屏上。步进电动机经过蜗轮蜗杆结构将运动传递到分度主轴，然后经过夹具带动工件进行分度。在回零形式下，经过回零电路，使分度头进行回零。
2 体系硬件的整体规划
规划以Atmega16为主控芯片，而且有回零电路、按键电路、电源电路、显现电路以及驱动电路。如图1所示。
2.1 操控体系模块
规划选用ATmega16单片机作为驱动步进电机的主控芯片，为了取得最高的功用以及并行性，AVR选用了Harvard结构，具有独立的数据和程序总线。程序存储器里的指令通
过一级流水线运转。CPU在履行一条指令的一起读取下一条指令。这个概念完结了指令的单时钟周期运转。程序存储器是能够在线编程的FLASH，能够很好的满意椭圆插补的核算以及程序的烧写功用，而且用16位定时器T1来发生PWM波，能取得较宽频率的脉冲波。T1作业在相位和频率批改PWM形式，能够发生高精度、相位和频率都精确的PWM波形，非常适合于电机的操控。
单片机的PD口以及PA5～PA7接LCD12864显现电路，PD2口用来发生PWM波驱动步进电机，PD0和PD1口与MAX232相连和上位机进行串口通讯。其主控电路如图2所示。
2.2 电源电路模块
LM25705是美国安森美半导体公司出产的新式开关式降压型稳压电路。它们的作用与LM7805三端稳压器差不多，不过因为该体系稳压电源选用了开关技能，所以它的功率要比一般的三端稳压器要高，而且该系列稳压器的输入电压规模比一般二端稳压器更广。
LM2575—5.0的根本运用电路为，外接4个元件，最大输入电压为40 V，最小输入电压为7.0 V，最大负载电流为1.0 A，最高环境温度为50 ℃，最低环境温度为0℃。
本规划所选用LM2575为Atmega16供给电源，有用确保了单片机的作业。如图3所示。
2.3 上位机串口通讯模块
本体系选用max232芯片进行单片机与上位机的通讯，MAX232外围需求4个电解电容C14、C13、C10、C9，是内部电源转化所需电容。其取值均为1μF/25 V。一般选用钽电容而且应尽量接近芯片，C11为0.1μF的去耦电容。与Atmega16衔接如图4所示。
2.4 按键电路
当需求在手动形式下作业时，经过按键输入分度所需参数。规划经过PB口与各个按键相连，如图5所示。
2.5 步进电机电路
文中所选用步进电机的驱动芯片是东芝公司推出的低功耗、高集成两相混合式芯片TB6560，其首要特点是：内部集成双全桥MOSFET驱动;最高耐压为40 V，单相输出最大电流3.5 A;并有整步，1/2、1/8、1/16细分方法;具有过电流维护功用，选用HZIP25封装。
2.5.1 光电阻隔电路
步进电机有3个操控信号，CLK、CW和ENABLE，别离操控电机的转角、速度和使能，均需求经过光电耦合器和芯片相衔接。光电耦合器又叫做光电阻隔器，能够避免电机搅扰和损坏接口板电路，还能够对操控信号进行整形。如图6所示。
文中选用两片高速光耦6N137来阻隔管脚CLK和CW，能够确保信号耦合后不会发生滞后和畸变而影响电机驱动，而且信号传输速率可达10 MHz;运用1片TLP521来阻隔ENABLE使能信号。
2.5.2 步进电机主电路
如图7所示，步进电机的主电路由驱动电路和逻辑操控电路两部分组成。
步进电机的驱动电路选用28 V直流电.电压为4.5～40 V。其间VMB、VMA作为步进电机驱动电源引脚，别离接入瓷片去耦电容和电解电容来进行稳压。OUT_AP、OUT_AM、OUT_BP、OUT_BM 引脚别离为电机的两相输出接口。NFA和NFB别离为电机A、B相最大驱动电流界说引脚，其核算公式为：Iout(A)=0.5(V)/RNF，假定电机每相的最大驱动电流为2.5 A，则RNF=0.28 Ω，则PGNDA、PGNDB、SGND别离为电机A、B相驱动引脚地和逻辑电源地。
逻辑操控电路的电源为5 V，VDD是逻辑电源引脚，外接去耦电容和旁路%&&&&&%减小噪声;M0和PROTECT别离为作业状况和过流维护指示灯;M1和M2为细分设置引脚，与拨码开关衔接能得到不同的细分值。
2.6 显现模块
显现电路作为智能分度头的输出接口，能够显现加工过程中的状况等信息。本规划中显现模块选用OCMJ4X8A液晶显现屏，能够便利地显现汉字及图形;可全屏显现体系一切信息;电路结构简略，便于操控，功耗低，满意合作单片机的液晶驱动模块显现数据的需求。
3 体系的软件规划
3.1 软件规划的整体思路
本研讨的软件规划选用C言语编程，与汇编言语比较，有较好的移植性。程序规划运用2个标志位i、j来完结体系的逻辑操控。当主动形式按键按下后，标志位i=0;当手动形式按键按下，标志位i=1。在手动形式下，标志位j=0时，手轮脉冲发生器发生作用;标志位j=1时，能够经过输入分度数、转速和转历来操控步进电机。假如没有按键被按下，则主程序进行循环扫描。
3.2 体系程序流程图
体系的流程图如图8所示。
4 结束语
文中提出了一种智能分度头的规划方案，经过Atmega16单片机使分度头具有主动和手动两种操控形式，能便利的进行对分度头的操控。实验证明，作用杰出，到达预期方针。
