【正文】 66 6D 7D 07 7F 6F 77 7C 89 5E 79 71 73 C8 00表38 七段共陰極顯示器的段碼通常顯示器采用動態(tài)顯示，就是一位一位地輪流電亮顯示器各個位，對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間亮一次，顯示器的亮度既與導通電流有關，也與點兩亮時間和間隔時間的比例有關。其P~P與8155AD~AD對應相連，相應的讀/寫信號、也直接相連。計數(shù)常數(shù)在002H~3FFF之間。3．狀態(tài)查詢8155還有一個狀態(tài)寄存器，用于鎖存I/O口和定時器的當前狀態(tài)，供CPU查詢用。引腳含義引腳含義TIMERINTIMEROUTIO/M地址、數(shù)據(jù)線A口B口C口定時輸入定時輸出IO/RAM口選擇 ALE RD WR CE RESET V V地址鎖存讀寫片選復位地電源表36 8155引腳說明其中IO/是8155內(nèi)部RAM和I/O口的選擇線，IO/=0，（低電平時選擇片選內(nèi)RAM，上的地址信息為8155中的RAM單元地址。本電路所用到的譯碼器為3—8譯碼器（74LS138），輸入端占用3根最高位地址線，剩余的13根低位地址線可作為片內(nèi)地址線。（1）線選法利用單片機地址總線高位中的一根線（一般是口中的某根線）作為選擇某一片存儲器（或I/O口）芯片的片選信號。唯有控制線的連接不同：RAM讀輸入信號與8031芯片的（）引腳相連；RAM的寫輸入信號與8031芯片（）相連。如外接存儲器芯片片內(nèi)有地址鎖存器，則單片機CPU的P口可與存儲器低8位地址線直連，但仍要將CPU的ALE信號與存儲芯片ALE相連。8031訪問EPROM時，其所能提供的讀取時間t與所選的晶體時鐘有關，約為3T,T為時鐘周期。圖35 外部程序存儲器的操作時序2．常用的ROM芯片及引腳常用的半導體ROM芯片有2764，芯片為28腳雙列直插式扁平封裝芯片，引腳向下兼容。１．外部程序存儲器的操作時序圖35是訪問外部程序存儲器有關的時序圖，圖35a是不訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時的時序，圖35b是訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時的時序。兩個為輸入外部中斷請求，低電平有效，兩個為片內(nèi)定時/計數(shù)器和溢出中斷請求和；一個為片內(nèi)串行口中斷請求TI和RI。所以加1計數(shù)器的基本功能是對是如脈沖進行計數(shù)，至于其工作于定時還是計數(shù)狀態(tài)，則取決于外接什么樣的脈沖源。MCS—51指令系統(tǒng)共有七種尋址方式。有關定時器/計數(shù)器和中斷系統(tǒng)的特殊功能寄存器在后面敘述。四、 特殊功能寄存器 8031芯片內(nèi)的特殊功能（SFR）是用于對片內(nèi)各功能模塊進行管理、監(jiān)視、監(jiān)視的控制寄存器和狀態(tài)寄存器。在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器中的00H~1FH為四個工作寄存器區(qū)，其中：0區(qū) 00H~07H1區(qū) 08H~0FH2區(qū) 10H~17H3區(qū) 18H~1FH每個區(qū)都有8個8位寄存器R0～R7。故訪問外部存儲器時，ALE信號鎖存低8位地址。從外部程序存儲器取數(shù)時，在每個機器周期內(nèi)二次有效。圖32 8031芯片引腳及功能圖3. I/O口共有p0、ppp3四個8位口，32根I/O線，其功能如下：（1）～ （AD0～AD7）是I/O端口O的引腳，端口O是一個8位漏極開路的雙向I/O端口。從上述特性可以看出，一塊8031的功能幾乎相當于一塊Z80CPU、一塊RAM，一塊Z80CTC、兩塊Z80PIO和一塊Z80SIO所組成的微機系統(tǒng)。3．片內(nèi)具有128字節(jié)RAM。32 MCS51系列單片機簡介MCS51系列單片微機是美國Intel公司在MCS48系列單片微機基礎上推出的產(chǎn)品，于1980年問世，它的集成度很高，是集片內(nèi)存儲器、片內(nèi)輸入/輸出部件和CPU于一體的優(yōu)良的單片機系統(tǒng)，在我國已廣泛地應用于經(jīng)濟型數(shù)控機床。，包括支持開發(fā)的軟件和硬件電路。，即中央處理單元CPU，包括數(shù)據(jù)總線，地址總線和控制總線。橫向進給部分也用滾珠絲杠代替原來的滾動絲杠，并在大溜板的后面安裝橫向齒輪減速箱和步進電機。㎝ 。㎝上述三項合計：起 =++ =+94+153= N㎝考慮步進電機與傳動系統(tǒng)慣量匹配問題 /=10/=基本滿足匹配的要求。參考同類型機床，初選反應式步進電機150BF，起轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量=10㎏有關參數(shù)如下:表21齒數(shù)324024402025分度圓648048804050齒頂圓688452844454齒根圓597543753545齒寬（6~10）202020202020中心距72644525 步進電機的計算和選型選用步進電機時，必須首先根據(jù)機械結構草圖計算機械傳動裝置及負載折算到電機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量，分別計算各種工況下所需的等效力矩，在根據(jù)步進電機最大靜轉(zhuǎn)矩和起動、運行矩頻特性選擇合適的步進電機。三、 縱向及橫向滾珠絲杠副幾何參數(shù)。先畫出縱向進給滾珠絲杠支承方式草圖如圖21所示。這個軸向負載的最大值即稱為該滾珠絲杠能承受的最大動負載C，可以用下式計算： = = 式中 滾珠絲杠導程,初選=6㎜。滾珠絲杠副的預緊方法有：雙螺母墊片式預緊、雙螺母螺紋式預緊、雙螺母齒差式預緊、單螺母變導程預緊以及過盈滾珠預緊等。滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類，外循環(huán)又分為螺旋槽式和插管式。伺服系統(tǒng)機械部分設計計算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負載、確定系統(tǒng)脈沖當量，運動部件慣量計算，空載起動及切削力計算，確定伺服電機，傳動及導向元件的設計、計算及選用，繪制機械部分裝配圖及零件工作圖。系統(tǒng)總體方案見圖11根據(jù)設計任務的要求，采用連續(xù)控制系統(tǒng)和步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。二、計算機系統(tǒng)根據(jù)機床要求，采用8位微機。同時，它還可以作為全功能數(shù)控機床應用的準備階段，為今后使用全功能數(shù)控機床，培養(yǎng)人才，積累維護、使用經(jīng)驗，而且也是實現(xiàn)我國傳統(tǒng)的機械制造技術朝機電一體化的方向過渡的主要內(nèi)容之一。而這些機床又大多是多年累積生產(chǎn)的通用機床，不論資金和我國機床制造廠的能力都是辦不到的。四、數(shù)控機床的發(fā)展趨勢從數(shù)控機床技術水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自動化是數(shù)控機床的重要發(fā)展趨勢。與此同時，還開展了數(shù)控加工平面零件自動編程的研究。它采用微型處理器及大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，具有很強的程序存儲能力和控制功能。數(shù)控技術不僅在機床上得到實際應用，而且逐步推廣到焊接機、火焰切割機等，使數(shù)控技術不斷的擴展應用范圍。一、數(shù)控機床的產(chǎn)生數(shù)控機床最早是從美國開始研制的。1948年，美國帕森斯公司在研制加工直升機槳葉輪廓用檢查樣板的加工機床任務時，提出了研制數(shù)控機床的初始設想。二、數(shù)控機床的發(fā)展自1952年，美國研制成功第一臺數(shù)控機床以來，隨著電子技術、計算機技術、自動控制和精密測量等相關技術的發(fā)展，數(shù)控機床也在迅速地發(fā)展和不斷地更新?lián)Q代，先后經(jīng)歷了五個發(fā)展階段。這些控制功能是由一系列控制程序來實現(xiàn)的。19721979年是數(shù)控機床的生產(chǎn)和使用階段。對單臺主機不僅要求提高其柔性和自動化程度，還要求具有進入更高層次的柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)的適應能力。因此，盡快將我國現(xiàn)有一部分普通機床實現(xiàn)自動化和精密化改裝，是我國現(xiàn)有設備技術改造迫切要求解決的課題。第一章 CA6140車床微機數(shù)控系統(tǒng)總體設計方案的擬定數(shù)控技術是先進制造技術的核心，是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、網(wǎng)絡化、柔性化、集成化的基礎。由于MCS51系列單片機具有集成度高、可靠性好、功能強、速度快、抗干擾能力強、具有很高的性能價格比等特點，因此采用MCS51系列的8031單片機擴展系統(tǒng)。這樣可使控制系統(tǒng)結構簡單、成本低廉，調(diào)試和維修都比較容易?，F(xiàn)分述如下：21 系統(tǒng)脈沖當量的選擇一個進給脈沖，使機床運動部件產(chǎn)生位移量，也稱為機床的最小設定單位。如參考書[1]中的圖44所示。本設計采用雙螺母螺紋式預緊結構，它通過調(diào)整端部的圓螺母，使螺母產(chǎn)生軸向位移。 最大切削力下的進給速度，可取最高進給速度的(～),此處= 使用壽命,按15000h。最大牽引力為2559 =1500㎜，絲杠螺母及軸承均進行預緊，預緊力為最大軸向負荷的。其幾何參數(shù)如下:名稱 符號 公式 公稱直徑 35 20導程 6 5接觸角 3176。一、縱向進給步進電機計算計算見圖21，傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的慣量（㎏㎝。機床在不同的工況下，其所需轉(zhuǎn)距不同，下面按個階段計算：（1） 快速空載起動力矩起 。㎝（2）快速移動時所需力矩快 快=+=94+153=247 N大于所需最大靜轉(zhuǎn)距，可作為初選型號，但還必須進一步考核步進電機起動距頻特性和運行距頻特性。并把原來的方刀架取掉，裝上自動轉(zhuǎn)位刀架及微型電機。，包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。此外還要考慮到系統(tǒng)的應用場合、控制對象對各種參數(shù)的要求，以及經(jīng)濟價格比等經(jīng)濟性的要求。MCS51系列單片機主要有三種型號的產(chǎn)品：8038051和8751。4．具有21個特殊寄存器?？梢钥闯鲞@種芯片集成度高，功能強，只需增加少量外圍器件就可以構成一個完整的微機系統(tǒng)。在存取外部存儲器時，該端口分時地用作低8位的地址線和8位雙向的數(shù)據(jù)端口。（2）：EA為高電平時，CPU執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。即使在不訪問外部存儲器時，也以1/6振蕩頻率的固定頻率產(chǎn)生ALE，因此可以用它作為外部的時鐘信號?？梢杂脕頃捍孢\算的中間結果以提高運算速度，其中的R0和R1還可以用來存放8位地址。是一個具有特殊功能的RAM區(qū)，其地址為80H~FFH。五、 MCS—51系列指令系統(tǒng)簡介在設計MCS—51系列單片機控制系統(tǒng)的硬件線路時，不可避免的要涉及到MCS—51系列單片機的指令系統(tǒng)。（1）立即尋址（2）直接尋址（3）寄存器尋址（4）J寄存器間接尋址（5）變址尋址（6）相對尋址（7）位尋址2. MCS—51系列指令系統(tǒng)主要指令簡介MCS—51系列指令系統(tǒng)111條指令可以分為五類（1） 數(shù)據(jù)傳輸類 29條（2） 算術操作類 24條（3） 邏輯操作類 24條（4） 控制程序轉(zhuǎn)移類 17條（5） 布爾變量操作類 17條在這些指令中，使用得最多的是數(shù)據(jù)傳輸類指令，這類指令又可以分成三種：（1）單片機內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送（2）和外部RAM傳送數(shù)據(jù)（3）程序存儲器和累加器A之間數(shù)據(jù)傳送用助記符MOVC表示。當脈沖源為時鐘振蕩器（等間隔的脈沖序列）時，脈沖數(shù)率以脈沖間隔時間就是定時時間，因此為定時功能；當脈沖源為間隔不等的外部脈沖發(fā)生器時，就是外部事件的計數(shù)器，此時為計數(shù)功能。這些中斷請求源的引腳都為P3口的第二功能。CPU由外部程序存儲器取指時，16位地址的低8位PCL由P0口輸出，高8位PCH由P2口輸出；而指令由P0口輸入，P0口作為分時復用的地址/數(shù)據(jù)總線。下圖36為所用的芯片：圖中是編程電壓端，是編程控制端，是輸出使能端，是片選端，它們均為低電平有效。若晶體頻率選用為6MHz，則t ≈ 480 ns,故凡是工作速度小于480ns的芯片在時序上均滿足要求。單片機的P口用作高位地址線及片選地址線，由于P口輸出具有鎖存的功能，故不必外加地址鎖存器。其連接示意圖見圖39。只要該地址線為低電平，就選中該芯片。74LS138譯碼器的8根輸出線分別對應8個8K字節(jié)的地址空間。當IO/=1時（高電平），選擇I/O口，上的地址信息為I/O口地址。狀態(tài)寄存器和命令寄存器公用一個地址，命令寄存器只能寫入不能讀出，而狀態(tài)寄存器只能讀出不能寫入。計數(shù)器的起動和停止有命令寄存器的最高兩位TM和TM決定。（二）鍵盤顯示接口電路1．顯示器工作原理數(shù)控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有LED（發(fā)光二極管）和LCD（液晶顯示器），也有采用CRT接口的顯示方式。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。當鍵盤上某一鍵閉合時，則該鍵盤所對應的行線和列線短路。步進電機是一種用電脈沖信號進行控制，并將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成相應的角位移的電動機。硬件環(huán)形分配器需要的 I/O接口接線數(shù)少，且執(zhí)行速度較快，但需要專用的芯片。本電路采用了硬件環(huán)形分配器。驅(qū)動步進電機的脈沖需要按所要求的順序提供給電機各項。是由48鍵和6位顯示器組成。計算機以人眼不能分辨的速度輪流對個字位線輸出低電平，即可在各位上顯示出不同的字符和數(shù)字，從而實現(xiàn)掃描顯示?？刂撇煌亩O導通管，就能顯示出各種字符。即使計數(shù)器已計數(shù)在寫入起動命令后，仍可改變定時器的工作方式。4．8155的定時功能8055芯片內(nèi)有一個14位減法計數(shù)器，可對輸入脈沖進行減法計數(shù)。下表37為8155I/O口地址編碼：A A A A A A A AI/O口 0 0 0命令狀態(tài)寄存器（命令/狀態(tài)口） 0