【正文】 P 05P 06P 07A0A1A2A3A4A5A6A7P 20P 21P 22P 23P 24RDWRY0 圖 456264 管腳圖 6264 是 靜態(tài) RAM 儲(chǔ)存容量： 8K8 CMOS工藝制造 28DIP封裝 共電電源： +5V電 功耗： 200毫瓦 存取時(shí)間： 200納秒 本設(shè)計(jì)中 ，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展與程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展類似，不同之處主要在于控制信號(hào)的接法不同。而 I2C 具有這一功能，在設(shè)計(jì)中我們使用了一片 4KB 的 IC 卡 AT24C04 作為存儲(chǔ)器。啟動(dòng)信號(hào)，當(dāng) SCL 處于高電平時(shí)， SDA 從高到低的跳變作為 I2C 的啟動(dòng)信號(hào)，啟動(dòng)狀態(tài)應(yīng)在操作命令之前建立。根據(jù) SCL、 SDA 以及“啟動(dòng)”與“停止”邏輯單元發(fā)出的各種信號(hào)進(jìn)行區(qū)分并排列出有關(guān)“尋址”、“讀數(shù)據(jù)”和“寫數(shù)據(jù)”邏輯單元發(fā)出的各種信號(hào)進(jìn)行區(qū)分并排列出有關(guān)“尋址”、“讀數(shù)據(jù)”和“寫數(shù)據(jù)”等邏輯，將他們傳送到相應(yīng)的操作單元。在這種方式下， A 口為 8位雙向傳輸口， C 口的 PC2PC3 用來(lái)作為輸入 /輸出的同步控制信號(hào)。該信號(hào)有效后，將數(shù)據(jù)從8255 讀到 CPU 中，于是輸入緩沖器滿信號(hào) IBFA 信號(hào)又變?yōu)榈碗娖健? 在硬件電路原理圖設(shè)計(jì)中，采用線選法，利用 AT89S52 的高 8 位地址線的 作為片選信號(hào)，直接與 8255A 的片選端 /CS 相連，而 A A0 則與地址的末 2 位相連。 具體圖如下所示： 圖 47 74LS244 管腳圖圖 圖 48 74 LS245 管腳圖 本文中采用 74LS245 對(duì) P0 口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。它的兩個(gè)控制端 /1G 和 /2G 均接地，相當(dāng)于 8 個(gè)三態(tài)門均打開，數(shù)據(jù)從 P2 口到驅(qū)動(dòng)器直通。 74LS148 具有這一功能，故而選它。 通信模塊介紹 主控模塊與外部連接的模塊常常要進(jìn)行信息交換，這些信息交換也就是通信。 在計(jì)算機(jī)世界中，大量的接口是串口或異步口，但并不一定符合 RS232 標(biāo)準(zhǔn)，但我們也通常認(rèn)為它是 RS232 口。 485 芯片介紹 MAX485 是芯片接口 的一種類型 。 RO 和 DI 端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需分別與單片機(jī)的 RXD 和 TXD 相連即可； /RE 和 DE 端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng) /RE 為邏輯 0 時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng) DE 為邏輯 1 時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)?MAX485 工作在半雙工狀態(tài)，R X DT X DC 1 6C 1 5C 1 7C 1 4V C C162738495J2D B 9V C CC I +1V+2C I 3C 2 +4C 2 5V+6T 2 O U T7R 2 I N8R 2 O U T9T 2 I N10T 1 I N11R 1 O U T12R 1 I N13T 1 O U T14G N D15V C C16J P 12 3 2C 1 8E L E C T R O 2R01RE2DF3DI4 G N D 8A 7B 6V C C 54 85J P 8M A X 4 85R X DT X DV C C123J P 9 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 19 所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可； A 端和 B 端分 別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端 ,當(dāng) A 引腳的電平高于 B 時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 1；當(dāng) A 的電平低于 B 端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 0。當(dāng) RE 為低電平時(shí)， MAX485 數(shù)據(jù)輸入有效；當(dāng) DE 為高電平時(shí)， MAX485 數(shù)據(jù)輸出有效。 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 20 第五 章 軟 件設(shè)計(jì) 軟件 說(shuō)明 軟件是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分 ，可以說(shuō)是其靈魂。作為實(shí)現(xiàn)控制功能的軟件應(yīng)明確控制對(duì)象及控制時(shí)序；作為實(shí)現(xiàn)處理功能的軟件應(yīng)明確輸入是什么、要做什么樣的處理，產(chǎn)生何種輸出。在本設(shè)計(jì)中，選擇工作方式 1， 8 位數(shù)據(jù)位，該方式的波特率受定時(shí)器 T1的溢出率限制。簡(jiǎn)而言之， AT24C04 的讀寫程序所要完成的任務(wù)是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫的處理。 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)依照一定的方法確定刀軌的過(guò)程稱為插補(bǔ)。概括起來(lái)，可描述為：“以脈沖當(dāng)量為單位，進(jìn)行有限分段，以折代直，以弦代弧，以直代曲，分段逼近，相連成軌跡”。具體說(shuō)來(lái)是每走一步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行一次比較，視該點(diǎn)在給定軌跡的上方或下方，或在給定軌跡的里面或外面，從而決定下一步的進(jìn)給方向，使之趨近加工軌跡。逐點(diǎn)比較法是以折線來(lái)逼近直線、圓弧或各類曲線，它與規(guī)定的直線或圓弧之間的最大的誤差不超過(guò)一個(gè)脈沖當(dāng)量。 m(Xm,Ym)為加工點(diǎn)（動(dòng)點(diǎn)），若在直線上，則根據(jù)相似三角形的關(guān)系可得 Xm/Ym=Xe/Ye 取 Fm=YmXeXmYe 作為直線插補(bǔ)的判別式。加工的起點(diǎn)是坐標(biāo)原點(diǎn)，起 點(diǎn)的偏差是已知的，即 F0=0，這樣，隨著加工點(diǎn)前進(jìn)，新加 工點(diǎn)的偏差都可以由前一點(diǎn)偏差Fm和終點(diǎn)坐標(biāo)值相加或相減得到。 對(duì)于第一象限直線從起點(diǎn)（即坐標(biāo)原點(diǎn)）出發(fā)，當(dāng) Fm≥ 0 時(shí)，沿 +X 軸方向走一步，當(dāng) Fm＜ 0 時(shí)，沿 +Y 方向走一步，當(dāng)兩方向所走的步數(shù)與終點(diǎn)坐標(biāo) (Xe,Ye)相等時(shí)，發(fā)出到達(dá)終點(diǎn)信號(hào)，停止插補(bǔ)。 直線插補(bǔ)計(jì)算原理 偏差計(jì)算公式 假定加工如上 圖 56 所示第一象限的直線 OA。 也就是說(shuō)對(duì)各種斜線、圓弧、曲線均由以脈沖當(dāng)量為單位 的微小直線段來(lái)擬合。一般指切削加工中工件或切削工具每旋 轉(zhuǎn)一周 (如車削 )或往返一次 (稱雙行程，如刨削 )時(shí)，工件或切削工具的相對(duì)移動(dòng)距離。在數(shù)控機(jī)床中 刀具的最小移動(dòng)量稱為一個(gè)當(dāng)量，也稱為位置控制分辨率。發(fā)送和接受子程序的編制是根據(jù)單片機(jī)和 PC 機(jī)的需要，完成數(shù)據(jù)的傳送 和保存。由于該電平借口轉(zhuǎn)換只是完成轉(zhuǎn)換功能，并不是一可編程芯片，所以我們?cè)诰幊虝r(shí)可以對(duì)其不予考慮。軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定軟件應(yīng)完成的任務(wù)及 相應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)。 ISP介紹 由于在設(shè)計(jì)中，所控制的對(duì)象較多，來(lái)回將芯片取下再裝，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力， 要有 一種無(wú)需將存儲(chǔ)芯片（如 EPROM）從嵌入式設(shè)備上取出就能對(duì)其進(jìn)行編程的 芯片來(lái)控制 ， 于是，很自然的我們用到了 ISP。只需要一個(gè)信號(hào)控制MAX485 的接收和發(fā)送即可。它完成將 TTL 電平轉(zhuǎn)換為 RS－ 485 電平的功能。 DCE 通常只有調(diào)制解調(diào)器 (MODEM)和某些交換機(jī) COM 口是 DCE。 具體圖如下所示： CSP 10P 11P 12IN T 1IN T 2IN T 3IN T 4IN T 5IN T 5IN T 7IN TIN T 01IN T 12IN T 23IN T 34IN T 45IN T 56IN T 67IN T 78EI9GS13A012A111A210U67 4L S 1 48 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 18 圖 410 RS232 管腳圖 圖 411 MAX485 管腳圖 232 芯片介紹 RS232 接口又稱之為 RS232 口、串口、異步口或一個(gè) COM(通信 )口。 擴(kuò)展中斷的目的是當(dāng)外部模塊向主控模塊提出中斷請(qǐng)求時(shí)，通過(guò) 74LS148 使單片機(jī)的中斷 /INT1 有效，進(jìn)而使單片機(jī)響應(yīng) 中斷。對(duì)于輸入信號(hào)沒(méi)有優(yōu)先級(jí)規(guī)定時(shí)，幾個(gè)輸入信號(hào)應(yīng)是互相排斥的，即任何某一時(shí)刻，電路只能對(duì)其中的一個(gè)信號(hào)進(jìn)行編碼，而不允許兩個(gè)或是兩個(gè)以上的輸入信號(hào)同時(shí)來(lái)進(jìn)行編碼 。當(dāng)從片外程序存儲(chǔ)器取指令（ /PSEN 變低有效）或讀片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ /RD 信號(hào)有效），與門輸出為 0，即 DIR=0，數(shù)據(jù)通過(guò) 74LS245 傳向 P0 口再送往 CPU；其余時(shí)間 /PSEN 與 /RD 信號(hào)均失效， DIR=1，數(shù)據(jù)由 P0 口經(jīng)驅(qū)動(dòng)器向外輸出。 總線驅(qū)動(dòng)介紹 由于在工作中，所帶負(fù)載較大，為了增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，必須增加驅(qū)動(dòng)器。該信號(hào)使輸出緩沖器滿信號(hào) /OBFA 變低，通知外設(shè)可從 A 口讀出數(shù)據(jù)。選通信號(hào)結(jié)束時(shí)，使中斷請(qǐng)求信號(hào)為高，向 CPU 請(qǐng)求中斷。 又 由于設(shè)計(jì)中要求專用人機(jī)接口芯片能與人機(jī)接口模塊進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸， 考慮到種種因素，在設(shè)計(jì)中選用了 8255A，因?yàn)樗哂羞@種所說(shuō)的功能。 SDA 和 SCL 端哦通常接有上拉電阻，當(dāng) SCL 為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的 SDA 上的數(shù)據(jù)為有效；而當(dāng) SCL 為底電平時(shí)，允許 SDA 上的數(shù)據(jù)變化。芯片的兩條信號(hào)線， SCL（時(shí)鐘信號(hào)線用于同步時(shí)鐘輸入）和 SDA（雙向數(shù)據(jù)線），分別接到單片機(jī)的 T0、 T1，數(shù)據(jù)傳輸遵循 I2C 總線協(xié)議。 但是其最大地址范圍與 程序存儲(chǔ)器的相同，為0000H1FFFH。 若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)， 138 還可作數(shù)據(jù)分配器 由于本文設(shè)計(jì)的是主控模塊，在其外部要連接其他多個(gè)接口模塊，因此數(shù)據(jù)量較大，僅單片機(jī)內(nèi)部小容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)是不夠的，需擴(kuò)展一片大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。將輸出端 /Y0作 為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器的片選信號(hào)端。本文采用部分譯碼法，通過(guò)譯碼器 74LS138來(lái)實(shí)現(xiàn)。 Vpp： 編程電源＋ 5V。 D7～ D0： 8 條數(shù)據(jù)線，表示地址單元字長(zhǎng) 8 位。它需要反復(fù)擦除，即其存儲(chǔ)的內(nèi)容可以通過(guò)編程寫入新的內(nèi)容，這就為 用戶調(diào)試和修改程序帶來(lái)了很大方便。在定時(shí)工作方式中，每個(gè)機(jī)器周期， TL2 寄存器都會(huì)加 1。其工作方式由特殊寄存器 T2CON中的 C/T2位選擇。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。晶振工作時(shí)， RST腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。為使能從 0000H 到 FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令， EA必須接 GND。這一位置 “ 1” ， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC指令時(shí)有效。在 flash編程時(shí)，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下所示。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。對(duì) P2 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。對(duì) P1 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。對(duì) P0 端口寫“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 CPU單元介紹 NC 的性能與價(jià)格在很大程度上與核 心 CPU 的性能與價(jià)格相關(guān)，高性能低價(jià)格CPU 的出現(xiàn)和運(yùn)用，使得指令的執(zhí)行速度和效率大大提高， CPU 字節(jié)的增加，使得較大范圍內(nèi)的數(shù)值運(yùn)算速度大大加快。通過(guò)本設(shè)計(jì) 可以對(duì)人機(jī)接口、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集、開關(guān)量的輸入輸出等 進(jìn)行控制。 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 8 第四 章 硬件 設(shè)計(jì) 開放式數(shù)控系統(tǒng)的主要目的是解決變化頻繁的需求與封閉控制系統(tǒng)之間的矛盾 ,從而建立一個(gè)統(tǒng)一的可重構(gòu)的系統(tǒng)平臺(tái) ,增強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)的柔性。 在模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，零部件的功能與產(chǎn)品功能是一對(duì)一的關(guān)系，這樣對(duì)于零部件的更改和產(chǎn)品功能的改善不會(huì)造成其他零部件和功能的調(diào)整，也就是將產(chǎn)品的功能抽象與產(chǎn)品零部件的具體實(shí)現(xiàn)分離，模塊自身的單獨(dú)發(fā)展不會(huì)影響其他模塊。 模塊的演變 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 7 過(guò)程是從單純的幾何結(jié)構(gòu)單元，發(fā)展到集成功能單元，又演變成為非物理實(shí)體的載體，如知識(shí)和軟件 等。 模塊的歷史來(lái)源 模塊并不是一個(gè)新的概念，早在 20 世紀(jì)初期的建筑行業(yè)中，將建筑按照功能分成可以自由組合的建筑單元的概念就已經(jīng)存在，這時(shí)的建筑模塊強(qiáng)調(diào)在幾何尺寸上可