【正文】 涵 ...............................................................................................3 開放式數(shù)控系統(tǒng)的特點 .......................................................................................4 第三章 設(shè)計方案的選擇 ....................................................................................................5 選擇 C 語言的原因 ...............................................................................................5 選擇模塊化設(shè)計的原因 .......................................................................................6 第四章 硬件設(shè)計 ...............................................................................................................8 CPU 單元介紹 .....................................................................................................9 存儲器單元介紹 .................................................................................................12 I/O接口介紹 ........................................................................................................15 總線驅(qū)動介紹 .....................................................................................................16 中斷擴(kuò)展介紹 .....................................................................................................17 通信模塊介紹 .....................................................................................................17 ISP 介紹 ...............................................................................................................19 第五章 軟件設(shè)計 ..............................................................................................................20 軟件 說明 .............................................................................................................20 插補(bǔ)原理及算法 .................................................................................................26 第六章 總結(jié) ......................................................................................................................35 問題及改進(jìn) .........................................................................................................35 設(shè)計（論文）用紙 第 頁 II 致謝 .....................................................................................................................36 參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................37 附錄 設(shè)計（論文）用紙 第 頁 III 摘 要 數(shù)控是近代發(fā)展起來的一種自動控 制技術(shù)，它是一門用數(shù)字信息對機(jī)械運動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動化等優(yōu)點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。 技術(shù)進(jìn)步快，升級換代容易。 開放式 為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)封閉、功能固定、人機(jī)界面不靈活和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等問題 ,目 前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究。 單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展特點 自單片機(jī)出現(xiàn)至今，單片機(jī)技術(shù)已走過了近 20 年的發(fā)展路程。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已由 降至 、 、 供電的單片機(jī)已經(jīng)問世。這一點對于機(jī)床制造商和用戶都是非常有利的。 2）可擴(kuò)展性 同應(yīng)用模塊可在同一平臺上運行 ,相互不發(fā)生沖突。 開放式 數(shù)控 系統(tǒng)的特點 1) 軟件化數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)核擴(kuò)展了數(shù)控系統(tǒng)的柔性和開放性，降低了系統(tǒng)成本 隨著計算機(jī)性能的提高和實時操作系統(tǒng)的應(yīng)用，軟件化 NC 內(nèi)核將被廣泛接受。它適合作為系統(tǒng)描述語 言 ，既可以用來編寫系統(tǒng)軟件，也可以用來編寫應(yīng)用軟件?；静蛔鲂薷木湍苡糜诟鞣N型號的計算機(jī)和各種操作系統(tǒng)。 結(jié)構(gòu)化語言比非結(jié)構(gòu)化語言 更易于程序設(shè)計，用結(jié)構(gòu)化語言編寫的程序的清晰性使得他們更易于維護(hù)。匯編語言使用的匯編指令，是能夠在計算機(jī)直接執(zhí)行的二進(jìn)制 器碼的符號表示。模塊化的產(chǎn)品設(shè)計可以達(dá)到以下幾個目的：滿足客戶的定制需求 ；相似性的重用； 減少產(chǎn)品工程復(fù)雜程度 。 模塊化產(chǎn)品的優(yōu)點 在集成化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，零部件的功能與產(chǎn)品功能是多對多的關(guān)系，這樣導(dǎo)致某個零部件的設(shè)計更改會影響到產(chǎn) 品的多個功能，也就會導(dǎo)致不確定范圍的零部件的修改，同樣為了實現(xiàn)產(chǎn)品的某項功能改善，也會導(dǎo)致很多零部件的修改。 本文所設(shè)計的是一主控模塊， 介紹了 AT89S52 單片機(jī)構(gòu)造數(shù)控系統(tǒng)的硬件的可行性，在充分利用 AT89S52 單片機(jī)資源的基礎(chǔ)上，提出了研究目標(biāo)所規(guī)劃的 NC 系統(tǒng)接口電路方案，人機(jī)接口方案、存儲器接口配置方案，總線驅(qū)動接口方案及 中斷擴(kuò)展方案等。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個TTL 邏輯電平。 引腳號 第二功能 T2（定時器 /計數(shù)器 T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口 ： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位 雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。如果需要，通過將地址為 8EH的 SFR的第 0位置 “ 1” ， ALE操作將無效。 RST： 復(fù)位輸入。 定時器 2 定時器 2是一個 16位定時 /計數(shù)器，它既可以做定 時器，又可以做事件計數(shù)器。 由于 在設(shè)計中，程序量較大，系統(tǒng)需擴(kuò)展一片外部程序存儲器 。 Vcc： 工作電源＋ 5V。 本文中將 G1接 +5V電源，將 /G2A、 /G2B同時接地。不用 PSEN 信號，而用 RD 和 WR 信號，且直接與數(shù)據(jù)存儲器的OE 端和 WE 端相連即可。停止信號，當(dāng) SCL 處于高電平時， SDA 從底到高 的跳變作為 I2C 總線的停止信號，表示一種操作“結(jié)束”，其后 設(shè)計（論文）用紙 第 頁 15 將結(jié)束所有相關(guān)的通信。當(dāng)外設(shè)向 8255送數(shù)據(jù)時，選通信號 STBA 也同時送到，選通信號將數(shù)據(jù)鎖存到 8255 的輸入鎖存器中。因此 A 口最大地址范圍為 0000HFFFCH。 P 20P 21P 22P 23P24V C CA8A9A11A12A1011223344556677889910101111121213131414151516161717181819192020J P 37 4L S 2 44RDP 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07V C CD0D1D2D3D4D5D6D711223344556677889910101111121213131414151516161717181819192020J P 47 4L S 2 45 設(shè)計（論文）用紙 第 頁 17 中斷擴(kuò)展介紹 由于本文設(shè)計的是一個主控制模塊，它的外圍有時需要連接其它各種模塊，因此需要對中斷進(jìn)行擴(kuò)展。 在本設(shè)計中，我們采用差分信號進(jìn)行傳輸 ，要求遠(yuǎn)距離、靈敏度高、多點通信等特點，而 RS232 和 RS－ 485 它們具有這功能，于是，選入其中。它 采用單一電源 +5 V 工作，額定電流為 300 μA，采用半雙工通訊方式。在半雙工使用中，通?？梢詫⑦@兩個腳直接相連，然后由 PC 或者單片機(jī)輸出的高低電平就可以讓 MAX485 在接收和發(fā)送狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換了。 對于本設(shè)計的軟件來說，主要有以下幾大模塊： 單片機(jī)與 PC 機(jī)的通訊程序 硬件上單片機(jī) 通過一個電平轉(zhuǎn)換接口與 PC 機(jī)相連，該電平轉(zhuǎn)換接口是 MAX232或 MAX485。 其程序流程圖如下所示： 1） AT24C04 的讀寫程序流程圖 開 始發(fā) 送 啟 動 信 號發(fā) 送 器 件 地 址等 待 應(yīng) 答 信 號發(fā) 送 待 寫 入 信 號等 待 應(yīng) 答 信 號是 否 繼 續(xù) 發(fā) 送發(fā) 送 停 止 信 號結(jié) 束YN 圖 54 字節(jié)寫流程圖 設(shè)計（論文）用紙 第 頁 25 AT24C04 讀程序流程圖 開 始發(fā) 送 啟 動 信 號發(fā) 送 器 件 地 址等 待 應(yīng) 答 信 號接 受 數(shù) 據(jù)發(fā) 送 應(yīng) 答 信 號是 否 繼 續(xù) 發(fā) 送發(fā) 送 停 止 信 號停 止N Y 圖 55 AT24C04 讀程序流程圖 設(shè)計（論文）用紙 第 頁 26 插補(bǔ)原理及算法 對于連續(xù)切削的數(shù)控機(jī)床，除使工作臺準(zhǔn)確定位外，還必須控制刀具相對工件以給定 速度沿著指定路徑進(jìn)行切削加工，并保證切削過程中每一點的精度和粗糙度，這就取決于 CNC 系統(tǒng)的插補(bǔ)功能。需要說明的是這個脈沖當(dāng)量與其坐標(biāo) 顯示分辨率往往是一致的，它與加工精度有關(guān)，它表示插補(bǔ)器每發(fā)出一個脈沖，使執(zhí)行電動機(jī)驅(qū)動絲杠所走的行程，單位通常為 —— 。因此，只要將脈沖當(dāng)量（每走一步的距離）取得足夠小，就可以達(dá)到加工精度的要求。 不同