【正文】 3/ D 3 6264 圖 62664 芯片的引腳排 14 ② 6264 芯片的引腳簡介 ◆ A0～ A12：地址輸入線 ◆ D0～ D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線，用于傳送 CPU 對芯片的寫數(shù)據(jù)和芯片輸出給 CPU 的讀數(shù)據(jù) ◆ CE ：片選信號輸入線，低電平有效。 內(nèi)存儲器位于主機內(nèi)部，可與 CPU 直接聯(lián)系，存取速度高，但存儲容量有限。如 S100 總線、 PC 總線、 Multi 總線、 STD、 IBMAT標準總線等。各器件的典型取值為： C3=1μ F； R1=1kΩ ； R2=51kΩ。 （ 4） 8031 最小應(yīng)用系統(tǒng) 單片機 8031 是將 CPU、 RAM和 I/O 接口都集成在一塊大規(guī)模集成電路芯片上的微型計算機。具體分配如表 31 所示。其中， 2個 16 位定時記數(shù)器， 5 個中斷源的中斷控制系統(tǒng)、一個全雙工的串行 I/O 接口、以及片內(nèi)時鐘振蕩器，以上各部分均通過片內(nèi)數(shù)據(jù)總線連接。 CPU 與存儲器，輸入 /輸出接口等通過總線有機的結(jié)合在一起構(gòu)成 CNC裝置。 5 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 對于系統(tǒng)單元電路的設(shè)計，系統(tǒng)主要采用模塊化的設(shè)計思想，因為模塊化的設(shè)計思想有利于系統(tǒng)的維修控制。硬件是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件則是在硬件的基礎(chǔ)上對其合理的調(diào)配和使用，從而完成應(yīng)用系統(tǒng)所要完成的任務(wù)。 （ 1）步進電機停 /起、加 /減速控制； （ 2）硬件電路設(shè)計； （ 3）驅(qū)動電源設(shè)計； （ 4）軟件流程 設(shè)計； 設(shè)計的目的及意義 數(shù)控技術(shù)綜合運用了微電子、計算機、自動控制、精密檢測、機械設(shè)計與制造等技術(shù)的最新成果，具有動作順序的程序自動控制，位移和相對位置坐標的自動控制，速度、轉(zhuǎn)速及各種輔助功能的自動控制等功能。這個基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。 1 目 錄 第 1 章 緒 論 ...............................................4 設(shè)計背景 .............................................4 工作要求 .............................................5 設(shè)計的目的及意義 .....................................5 第 2 章 系統(tǒng)總體方案的確定 ....................................2 主要技術(shù)要求 .........................................2 系統(tǒng)方案 .............................................2 任務(wù)分析 .......................................2 系統(tǒng)總體框圖 ....................................3 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 ....................................5 CPU（單片機）與總線部分的選擇 .........................5 CPU（ 單片機）的概述 .............................5 總線 ...........................................9 單片機存儲器的擴展電路 ...............................11 單片機外部存儲器的擴展芯片 ......................11 單片機外部存儲器的擴展 .........................15 主軸電機的驅(qū)動電路 ...................................18 1 D/A 轉(zhuǎn)換電路的選擇 .............................18 主軸 電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 ......................21 主軸電機控制電路 ...............................28 半閉環(huán)進給系統(tǒng)的設(shè)計 .................................30 位置控制單 元的設(shè)計 .............................30 位置檢測單元的設(shè)計 .............................35 鍵盤顯示電路的設(shè)計 ...................................37 8155 接口芯片簡介 ..............................37 8155 與 8031 的接口。 、工作站自行復(fù)制。 [關(guān)鍵詞 ] 單片機 ，數(shù)控機床，變頻器， 步進電機 ，鍵盤 /顯示 第 1 章 緒 論 設(shè)計背景 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。 1 工作要求 采用 8031 單片機、高低壓驅(qū)動大功率電力電子器件等設(shè)計簡易數(shù)控裝置，以驅(qū)動步進電動機構(gòu)成半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)控機床的位置控制。 3 它一般由硬件和軟件組成。輸出的數(shù)字信號送入單片機的記數(shù)口進行記數(shù)，然后通過軟件編程實現(xiàn)對步進電機位置的顯示與控制。通過對運算結(jié)果的分析判斷，設(shè)置狀態(tài)寄存器的相應(yīng)狀態(tài)。各部分組成。 ～ ：這組引腳除作為一般準雙向 I/O 口外，每個引腳還具有第二功能。 ④ 電源引腳（ 2 條） VCC 為 +5V 電源線， VSS 為接地線。在該系 統(tǒng)中采用按鈕復(fù)位，如圖 所示。如圖 所示，為 8031 的三總線分配圖 圖 8031 芯片的三總線分配 內(nèi)總線又稱系統(tǒng)總線，為板極總線，用于 CNC 裝置中各插件板之間的連接和通信。內(nèi)存儲器即為：系統(tǒng)軟件存儲器、工作參數(shù)寄存器、工件加工程序存儲器。下面對 8KB 的 6264 芯片做簡要說明。 單片機外部存儲器的擴展 單片機與外部的連接均采用前面所提到的三總線連接如圖 所示 16 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10A T 89C 51A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE20OE22PGM27VPP1D011D112D213D315D416D517D618D7192764A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CS120CS226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D7196264D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE1174L S 37312A12A+ 5V+ 5V12M H Z33pF22uFS33pFD0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7A8 A9A10 A11 A12A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9A10 A11 A12A8 A9A10 A11 A12INT0INT1+ 5V 圖 單片機外部存儲器擴展電路圖 17 （ 1） 三總線連接 對與單片 8031 的總線分配，前面圖 中已經(jīng)作了說明。當存儲器沒有用足 16 根地址線時，余下的 P2 口線可作為片選控制線使用。下面就具體實現(xiàn)過程作以介紹。該信號為高電平時，開啟 8 位和 4 位兩個鎖存器，將 12 位數(shù)據(jù)全打入鎖存器；當該信號為低電平時，則開啟 4 為輸入鎖存器。與 2WR 聯(lián)合使用，構(gòu)成第二級鎖存控制。系統(tǒng)對主軸電機的驅(qū)動電路也做了精心的設(shè)計。如果采用變頻器輸入前端的接觸器進行變頻器的頻繁起停或正反轉(zhuǎn)控制，將會影響變頻器的壽命。 29 圖 主軸電機控制電路 30 由上圖可以看出，我們在 TA，和 TB 兩端加了顯示報警裝置。 通過鍵盤輸入給定的 X 軸 Y 軸的坐標，通過單片機內(nèi)部處理，使單片機輸出的脈沖經(jīng)過光電隔離開關(guān)送入步進電機的驅(qū)動電路，到達步進電機的繞組，對步進電機實施控制。 33 圖 控制脈沖及檢測脈沖與電流波形 ㈡ 步進電動機驅(qū)動電路參數(shù)的計算 ◆ Uh 的確定 . 由式（ 1）可得：當控制脈沖前沿來到，即 t=0 時，電流上升率為： 圖 1 具有反饋控制的高低壓驅(qū)動電路 Ldtddtdi UeI Kt/τ0 ??? ? （式32 ） 即 Uh 高，電流上升率大，步進電機高頻運行時動態(tài)性能好 .但相應(yīng)的管子耐壓也增大，成本會有所增加，特別對于定時控制驅(qū)動電路則應(yīng)嚴格控制 Uh 避免出現(xiàn)電流過載 .一般取 Uh=120~200V，運行頻率大于6000~10000HZ 時取 Uh=300V. ◆ UL 的選取應(yīng)使 UL滿足 r)( RRIU dc1L ??? （式 33 ） 34 式中 I1—— 步進電機繞組的額定電流，一般 UL為 9~，限流電阻小，發(fā)熱量小 . ◆ 檢測采樣電阻 Rd 一般取 ~ ，阻值大 Uc 化敏感但發(fā)熱量大 .限流電阻 Rc滿足時間常數(shù) τ=L/ （ Rc+Rd+r）的要求及式（ 3）的關(guān)系 . 例如：某 110mm 反應(yīng)式步進電機，繞組電阻 r=。再通過速度檢測元件光電碼盤，將步 進電機的速度轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖量的變化，再通過整形放大送給單片機進行記數(shù)。 CE 是片選信號線（輸入），當 CE 為低電平時，表示此芯片被選中，允許它與 CPU 通信； IO/M 是 I/O 口及存儲器選擇線（輸入） ，當 CE 為低電平且 IO/M 為低電平時，選擇片內(nèi) RAM；當 CE 為低電平且 IO/M 為高電平時，選擇 I/O 口； ALE 是地址鎖存信號線（輸入）當ALE 信號有效時把 CPU 輸出至 8155 的地址信號 、片選信號 CE 及 IO/M 信號都鎖存到內(nèi)部鎖存器。 41 圖 鍵盤/顯示接口電路的設(shè)計 42 圖中， DS0～ DS2 為 X 軸的位置顯示，最大顯示 999 的數(shù)值； DS3～DS5 為 Y 軸的位置顯示 ,最大顯示 999。由圖可以看出 8155 的 PC 口既充當了鍵盤掃描的 8 根列線，又充當了顯示電路的六條位選線。 所有的集成穩(wěn)壓器根據(jù)功耗均安裝有充足余量的散熱片。 （ 2）取樣比 F 的確定：由于取樣比是由取樣電阻 R1 和 R2 決定的。 入口 調(diào)判鍵按下子程序 返回 鍵號 A 計算閉合鍵號 調(diào)消抖延時子程序 有鍵閉合否？ 有鍵閉合否？ N Y N Y 圖 鍵盤子程序流程圖 顯示子程序流程圖 設(shè)片內(nèi) ROM 的 30H～ 35H 單元為顯示緩沖區(qū)，依次（從低位到高 48 位）存放六個要顯示的數(shù)據(jù)（以分離的 BCD 碼形式存放） 。 圖 轉(zhuǎn)速檢測子程序流程圖INT1 中斷