【正文】 二．參數計算 (1)負載上電壓平均值和電流平均值。因此橋式整流電路在半導體整流電路中得到 了廣泛的應用。 圖 3— 6 所示為單相橋式整流電容濾波電路?？梢?，電感濾波器的電感量愈大，自感電動勢愈大，單向脈動電流流經電感線圈時就愈平滑。由于 LCπ型濾波電路輸入端接有電容，在通電瞬間因電容器充電會產生較大的 充電電流，所以一般取 C1C2，以減小浪涌電流。 集成穩(wěn)壓器的種類很多，作為小功率的直流穩(wěn)壓電源，應用最為普遍的是三端式串聯(lián)型集成穩(wěn)壓器。16k 字節(jié)可編程閃爍存儲器 煙臺大學畢業(yè)論文（設計 ） 13 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數據保留時間： 10 年 低功耗的閑置和掉電模式 P1 口管腳寫入 1 后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。但 RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 ALE：地址及片選信號鎖存信號線，高電平有效。 圖 316 8155 工作控制字 煙臺大學畢業(yè)論文（設計 ） 17 2 工作方式 8155 有一個控制命令寄存器和一個狀態(tài)標志寄存器。它利用 A 口為雙向輸入／輸出口， C 口的煙臺大學畢業(yè)論文（設計 ） 18 PC3～ PC7 作為專用應答線。 當三態(tài)門使能信號 OE 為低電平時，三態(tài)門導通，允許 Q0~Q7 輸出， OE 為高電平時，輸出懸空。輸出允許端 OE 接地，表示輸出三態(tài)門一直打開。 A0=1 時， CPU 寫入數據為命令字，讀出狀態(tài)字為狀態(tài)字； A0=0時， CPU讀、寫均為數據。在傳感器和選通方式中， SHIFT 無效。它在數字切換顯示或使用熄滅命令時關顯示。若有多個鍵同時按下時，鍵盤掃描能按按鍵先后順序依次將鍵值送入 FIFO/傳感器 RAM 中。 采用 8279 與 8051 接口，在 CPU 對 8279 進行初始化后，只需向 8279 傳輸待顯示數據（送數），再就是在 8279 鍵盤中斷申請發(fā)出后，取鍵盤數據識別按鍵（取數），即可實現按鍵識別和動態(tài)顯示。Ｌ 297 的芯片引 腳特別緊湊采用雙列直插 20 腳封裝，其引腳見圖 323 在圖 323 所示的 L297 的內部方框圖中，變換器是一個重要組成部分。 其波形圖如圖 326 所示。當它為低電平時， INH1,INH2,A,B,C,D 都為低電平。在本設計中用的是 LED（發(fā)光二極管顯示器）。當某段驅動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數字或字符。每個數碼管的 8 個字段分別與一個 8 位 I/O 口地址相連， I/O 口只要有段碼輸出，相應字符即顯示出來，并保持不變，直到 I/O 口輸出新的段碼。顯示流程圖如圖 331 所示 煙臺大學畢業(yè)論文（設計 ） 28 圖 331 顯示流程框圖 顯示器緩沖器指針置初值 79H 送到 R0 開始 掃描模式置初值 01H 送到 R3 （ R3） .5=1? R3 送到 8155 口 取顯示數據查表 轉化為段數據送 8155口 延時 1ms 顯示緩沖器指針加 1 R3 左移一位 返回 Y N 煙臺大學畢業(yè)論文（設計 ） 29 程序清單如下： DIR: MOV R0, 79H 。動態(tài)方式顯示時，各數碼管分時輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數碼管，并送出相應的段碼，在另一時刻選通另一位數碼管，并送出相應的段碼，依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數碼管顯示將要顯示的字符，雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人同時顯示的感覺。 3）數碼管的驅動 ULN2021A 是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產品 ,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點 ,適應于各類要求高速大功率驅動的系統(tǒng)。 1． 數碼管簡介 1）數碼管結構 數碼管由 8 個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構成，通過不同的組合可用來顯示數字 0 ?字符 A ? F、 H、 L、 P、 R、 U、 Y、符號“ ?”及小數點“ ?”。該引腳輸入負脈沖時步進電機向前步進一個增量，該步進是在信號的上升沿產生 腳 19（ HALF/FULL）：半步、全部方式選擇端。此引腳有效時，晶體管開路 腳 4（ A）： A相驅動信號 腳 5（ INH1）：控制 A 相和 B相的驅動級。每個斬波器 的觸發(fā)器由 振蕩器的脈沖調節(jié)，當負載電流提高時檢查電阻上的電壓相對提高，當電壓達到Ｕ ref 時，將觸發(fā)器重置，切斷輸出，直到第二個振蕩脈沖到來。雙四拍圖 322 是 8051 與 8279 的一般接口框圖。 1) 鍵盤的工作方式 通過對鍵盤 /顯示方式命令字的設置，可置為雙鍵互鎖方式和 N 鍵巡回方式。在傳感器方式時，它無效?？删幊淘O定為編碼（ 4 中選 1）或譯碼輸出（ 16 選 1）。 煙臺大學畢業(yè)論文（設計 ） 20 (a) (a) (a) 引腳排列圖； (b) 引腳功能圖 圖 321 8279 引腳及功能 RESET：系統(tǒng)復位輸入端，高電平有效。 G 是數據鎖存控制端；當 G=1 時，鎖存器輸出端同輸入端；當 G 由 “1”變?yōu)?“0”時，數據輸入鎖存器中。圖中 OE——使能端，接地。 8155 的定時器為 14 位的減法計數器，可以對輸入脈沖進行減法計數，定時器由 T13— T0設定時器時間長度， M M1 設定輸出方式，如表 35 表 35 M M1 設定輸出方式 M2 M1 方式 0 0 單方波 0 1 連續(xù)方波 1 0 單脈沖 1 1 連續(xù)脈沖 ① 方式 1 方式 1 是一種選通輸入／輸出方式。 PB7— PB0： B 口輸出 /輸入線。 1 引腳說明 煙臺大學畢業(yè)論文（設計 ） 15 8155 共 40 個引腳，采用了雙列直插的封裝，主要引腳功能如下： AD7— AD0：地址數據總線；單片機和 8155 之間的地址、數據、命令、狀態(tài)信息都是通過它來傳送的。 4 芯片擦除： 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來完成。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 RST：復位輸入。這是由于內部上拉的緣故。當 P0 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。32 可編程 I/O 線 該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。當使用一級復式濾波達不到對輸出電壓的平滑性要求時，可以增添級數 。它的濾波效果比單一使用電容或電感濾波要好得多，其應用較為廣泛。忽略 RD 的影響，電容 C 兩端的電壓將按 2u 的規(guī)律上升；當電源電壓開始下降．并達到 cu ≥ 2u 時， 4 個二極管反偏截止． 二、電感濾波電路 電感濾波電路如圖 3— 7 所示，即在整流電路與負載電阻 LR 之間串聯(lián)一個電感器 L。這種電源中的整流電路后面還需加濾波電路將交流成 分濾除，以得到比較平滑的輸出電壓。常見的幾種整流電路如表 3— 1所示。 當 2u 為負半周時，其極性為上負下正，即 a 點電位低于 b 點電位，二極管 D D4因承受正向電壓而導通， D D3 因承受反向電壓而截止。穩(wěn)壓電路的作用 就是自動穩(wěn)定輸出電壓，使輸出電壓不受電網電壓波動和負載大小的影響。當然，有的電源不是利用變壓器而是利用其他方法降壓的。 課題分析及系統(tǒng)特點分析 對課題所需設計系統(tǒng)具有的功能進行分析可知，系統(tǒng)應實現的任務為通過鍵盤與單片機的控制來實現單片機（通過一系列 I/O 和存儲器的擴展）對步進電機的控制?，F代數控系統(tǒng)，除了能與編程機、繪圖機、打印機等外設通信外，還應能與其他 CNC 系統(tǒng)、上級計算機系統(tǒng)通信，以實現 FMS 的連接要求。現代數控機床主軸轉速在 12021 r／ min 以上的已較為普及，高速加工中心的主軸轉速高達 100 000 r／ min；快速進給速度一般機床都在 50 m／ min 以上，有的機床高達 120 m／ min。執(zhí)行部件應有足夠的剛度和抗振性，還要有足夠的精度，傳動系統(tǒng)結構要簡單，便于實現自動控制。 介于數控裝置與被控設備之間的強 電控制裝置，主要作用是接收數控裝置輸出的主運動變速、刀具選擇交換、輔助裝置動作等指令信號，經過必要的編譯、邏輯判斷和功率放大后，直接驅動相應的電器、液壓、氣動和機械部件等，完成指令所規(guī)定的各種動作?？刂平橘|也稱為信息載體，它可以是穿孔帶、穿孔卡、磁帶、軟磁盤等。 數控技術，簡稱數控 (NMmericalContr01， NC)是利用數字化信息對機械運動及加工過程進行控制的一種方法。本設計采用專門的集成電路構成的步進電機驅動控系統(tǒng)。由單片機產生驅動脈沖信號，控制步進電機以一定的轉速向某一方向產生一定的轉動角度。 stepping motor。 采用數控技術進行控制的機床，稱為數控機床 (NC 機床 )。有的還可格數控加工程序由編程計算機用通信方式傳送給數控裝置。在伺服系統(tǒng)中，伺服驅動電路要把數控裝置發(fā)出的微弱電信號 (5V 左右，毫安級 )放大成強電的驅動電信號 (幾十至上百伏，安培級 )去驅動執(zhí)行元件 —— 伺服電動機。 (1)高速度、高精度 速度和精度是數控系統(tǒng)的兩個重要技術指標， 它直接關系到加工效率和產品質量。為了防止超程，可以在系統(tǒng)內預先設定工作范圍 (即軟極限 )。煙臺大學畢業(yè)論文（設計 ） 4 2 課題分析及整體方案的確定 課題設計內容及要求 數控 系統(tǒng) 中步進電機的應用 ,主要是利用步進電機驅動開環(huán)伺服系統(tǒng) ,用單片機擴展并行口來控制步進電機 ,用軟件的方法控制步進電機的方向及速度 ，實現 步進電機的選擇和控制方法 .本課題所討論的是二軸步進電機數控系統(tǒng)。 圖 3— 1 所示是半導體直流穩(wěn)壓電源的原理方框圖，它表示把交流電變換為直流電 的過程。 4．穩(wěn)壓電路 交流電經降壓、整流、濾波后輸出的直流電具有較好的平滑程度， 一般說來可以充當電路的電源。圖 3— 2(b)所示為單相橋式整流電路的一種簡便畫法。其中： 單相全波整流電壓的平均值為： 圖 3－ 4 單相橋式整流電路的波形 煙臺大學畢業(yè)論文（設計 ） 8 流過負載電阻 LR 的電流平均值為： LLOO RURUI ?? 2220 )()s i n(21 UUtdtUU O ??? ? ???? ? (2)整流二極管的電流平均值和承受的最高反向電壓。橋式整流電路的缺點是二極管用的較多。此時整流二極管工作在非線性區(qū)域，分析時要從二極管單向導電特性出發(fā)，特別注意電容兩端電壓對二極管工作特性的影響。 電感濾波電路輸出電壓較低，但輸出電壓波動小，隨負載變化也很小，因而適用于負載電流較大的場合。 圖 3— 8 LC 型濾波電路 圖 3— 9 LCπ型濾波電路 圖 3— 10 所示是 RCπ型濾波電路。其外形圖如圖 312 所示三端式是指穩(wěn)壓器僅有輸入端、輸出端和公共端三個接線端子。全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 片內振蕩器和時鐘電路 2 管腳說明： VCC：供電電壓。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。當 P3 口寫入 “1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。在掉電模式下，保存 RAM 的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到 下一個硬件復位為止。在下降沿時將地址及片選信號鎖存到器件中。 8155 的工作方式由 CPU寫入控制命令寄存器中的控制字來確定。方式 2 只用于端口 A，在方式 2 下，外設可以通過端口 A 的8 位數據線，向 CPU發(fā)送數據，也可以從 CPU接收數據。當74LS373 用作地 址鎖存器時，應使 OE 為低電平，此時鎖存使能端 C 為高電平時，輸出Q0~Q7