【正文】 3. 動態(tài)顯示 動態(tài)顯示是一位一位地輪流點 亮各位數(shù)碼管，這種逐位點亮顯示器的方式稱為位掃描。發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)狀態(tài)顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字顯示； LED 十六段顯示器用 于字符顯示。 L297 引腳功能： 腳 1（ SYNC）：斬波器輸出端。 CPU 再也不必像實訓(xùn) 7 那樣不斷調(diào)用動態(tài)顯示子程序，不斷查詢是否有按鍵按下，大大提高了 CPU的工作效率。當(dāng)數(shù)據(jù)選擇端 A0 置 “1”時， CPU對 8279 寫入的數(shù)據(jù)為命令字，讀出的數(shù)據(jù)為狀態(tài)字。 IRQ：中斷請求輸出端，高電平有效。 51 單片機的 ALE 信號可以直接與 74LS373 的 C 連接。 8155 工作方式控制字只能寫入，不能讀出，格式如圖 316 8155 的狀態(tài)標(biāo)志寄存器用來存放 A 口和 B 口的狀態(tài)標(biāo)志。 二 、 8155 芯片 8155 芯片內(nèi)包含有 256 字節(jié) RAM， 2 個 8 位、 1 個 6 位的可編程并行 I/O 口，和 1個 14 位定時器 /計數(shù)器。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 GND：接地。 圖 312 集成穩(wěn)壓器 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 12 控制模塊電路分析與設(shè)計 控制模塊電路分析 一 、 二軸數(shù)控機床的控制要求 ① 步進電機選用三四相單極，單相最大驅(qū)動電流為 2A，最大相電壓為 12V，其脈沖當(dāng)量為 ，插補周期不超過 1ms； ② 主要用單片機控制步進電機實現(xiàn)工作臺的 x 向、 y 向運動，直線插補和圓弧插補及實現(xiàn)其它功能，同時可以用鍵盤輸入作為輔助控制； ③ 能適時顯示工作臺的當(dāng)前運動情況； ④ 采用軟硬件進行環(huán)形分配及鍵盤掃描。由于電感量大時體積也大，在小型電子設(shè)備中很少采用電感濾波方式。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 9 表 3－ 1 橋式整流電路性能表 類型 整流電路 整流電壓波形 整流電壓平均值 二極管電流平均值 二極管承受的最高反電壓 單相橋式 OI21 22U 2. 濾波 整流電路可以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，但脈動較大，在某些應(yīng)用中如電鍍、蓄電池充電等可直接使用脈動直流電源。 圖 3－ 2 單相橋式整流電路 （ a）單相橋式整流電路； (b)單相橋式整流電路的簡化畫法 單相橋式整流電路的工作情況如下 設(shè)整流變壓器副邊 電壓為： )sin(2 22 tUu ?? 當(dāng) 2u 為正半周時，其極性為上正下負(fù)，即 a 點電位高于 b 點電位，二極管 D D3因承愛正向電壓而導(dǎo)通， D D4 因承受反向電壓而截止。 圖 3－ 1 半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源的原理框圖 1．電源變壓器 電網(wǎng)上單相交流電壓的有效值為 220V，而通常需要的直流電壓要比此值低。數(shù)控系統(tǒng)還具有自動返回功能 (即斷點保護功 能 )。 伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件主要有功率步進電動機、電液脈沖馬達、直流伺服電動機和交流伺服電動機等，其作用是將電控信號的變化轉(zhuǎn)換成電動機輸出鈾的角速度和角位移的變化，從而帶動執(zhí)行部 件作進給運動。它是一種綜合應(yīng)用了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、精密測量技術(shù)和機床設(shè)計等先進技術(shù)的典型機電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)。而步進電機具有控制簡便、定位準(zhǔn)確等特點。在工業(yè)被控設(shè)備對位移和角度控制要求較高的場所步進電機應(yīng)用很多 , 而單片機芯片體積小、兼容性強、高速度、低價格、低工作電壓、低功耗等特點 , 使單片機成為驅(qū)動步進電機的最佳控制單元 , 所以基于單片機控制的步進電機系統(tǒng)控制精度高、運行穩(wěn)定 , 在控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。這些指令主要是經(jīng)插補運算決定的各坐標(biāo)軸的進給速度、進給方向和位移量；主運動部件的變速、換向和啟停信號；選擇和交換刀具的指令信號；切削液的開停信號；工件的松夾、分度工作臺的轉(zhuǎn)位等輔助指令信號。此外，要實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的高速度，還必須實現(xiàn)主軸、進給、刀具交換、托板交換等各種關(guān)鍵部分的高速度。步進電機數(shù)控裝置的設(shè)計主要是單片機數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計 。為使輸出電壓穩(wěn)定，還需要煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 6 增加穩(wěn)壓電路部分。 除了用分立元件組成橋式整流電路外，現(xiàn)在半導(dǎo)體器件廠已將整流二極管封裝在一起，制造成單相整流橋和三相整流橋模 塊，這些模塊只有輸入交流和輸出直流引腳，減少了接線、提高了電路工作的可靠性，使用起來非常方便。則 2u 由零開3 濾 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 10 始上升時，二極管 Dl， D3 正偏導(dǎo)通，電源通過 D D3 向負(fù)載電阻 LR 提 供電流，同時向電容 C 充電，充電時間常數(shù)τ充 =2RDC 式中 RD 為二極管的正向?qū)娮?，其值非常小。一?R 取幾十歐到幾百歐。256*8 位內(nèi)部 RAM 并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必 須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 PA7— PA0： A 口輸出 /輸入線。 在 8155 鎖存， 8155 相關(guān)的地址可以作如下設(shè)定： RAM 字節(jié) 地址： 7E00H— 7EFFH； I/O 地址： 命令狀態(tài)口： 7F00H PA 口： 7F01H； PB 口： 7F02H； PC 口： 7F03H； 定時器低 8 位： 7F04H 定時器高 8 位： 7F05H； 三 、 74LS373 單片機系統(tǒng)中常用的地址鎖存器芯片 74LS373 以及 s 的 74hc373 是帶三態(tài)緩沖輸出的 8D 觸發(fā)器，其引腳圖與結(jié)構(gòu)原理圖、電路連接圖如下： 圖 318 74LS373 引腳圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖電路連接圖 表 36 74LS373 功能表 E G 功能 0 0 直通 Qi = Di 0 1 保持（ Qi 保持不變） 1 X 輸出高阻 E G D Q L H H H L H L L 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 19 L L X Q 上表是 74LS373 的真值表，表中： L——低電平； H——高電平； X——不定態(tài)； Q0——建立穩(wěn)態(tài)前 Q 的電平； G——輸入端，與 8051ALE 連高電平：暢通無阻低電平：關(guān)門鎖存。 CLK：系統(tǒng)時鐘輸入端。在選通輸入方式時，它的上升沿可把來自 RL0?RL7的數(shù)據(jù)存入 FIFO/傳感器 RAM 中。 3. 8279 與單片機、鍵盤 /顯示器的接口 8279 是一種功能較強的鍵盤 /顯示接口電路，可直接與 Intel 公司的各個系列的單片機接口，可以外接多種規(guī)格的鍵盤和顯示器。為了獲得電動機良好的速度和轉(zhuǎn)矩特性，相序信號是通過 2 個ＰＷＭ器控制電動機，每個斬波器包含有一個比較器＼一個觸發(fā)器和一個外部檢測電阻，如圖 325 所示，晶片內(nèi)部的通用振蕩器提供斬波頻率脈沖。改變此引腳電平狀態(tài)時，步進電機反向旋轉(zhuǎn) 腳 18（ CLOCK）：步進時鐘輸入端。此時，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。顯示緩沖區(qū)首地 R0 。此時，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。當(dāng)系統(tǒng)被復(fù)位時用來阻止電機驅(qū)動 腳 11（ CONTROL）：斬波器功能控制端 腳 12（ VCC）： +5V 電源輸入端 腳 13（ SENS2）： C相， D相繞組電流檢測電壓反饋輸入端 腳 14（ SENS1）： A相， B相繞組電流檢測電壓反饋輸入端 腳 15(Vref)：斬波器基準(zhǔn)電壓輸入端。該變換器有一個三位計數(shù)器加某些組合邏輯電路組成，產(chǎn)生一個基本八步格雷碼（順序如 324）所示。 2) 顯示器工作方式 通過對鍵盤 /顯示方式命令字和寫顯示 RAM 命令字的設(shè)置，顯示 數(shù)據(jù)寫入顯示緩沖器時可置為左端送入和右端送入兩種方式。 CNTL/STB：控制 /選通輸入端，高電平有效。 四、 8729 1 8279 的引腳和功能 8279 采用 40 引腳雙列直插封裝，其引腳排列及功能分別如圖 321（ a）、（ b）所示。方式 2 只用于端口 A，在方式 2 下，外設(shè)可以通過端口 A 的8 位數(shù)據(jù)線，向 CPU發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以從 CPU接收數(shù)據(jù)。在下降沿時將地址及片選信號鎖存到器件中。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 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。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?qū)щ娞匦猿霭l(fā)，特別注意電容兩端電壓對二極管工作特性的影響。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(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 8 流過負(fù)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。 4．穩(wěn)壓電路 交流電經(jīng)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(dāng)電路的電源。煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 4 2 課題分析及整體方案的確定 課題設(shè)計內(nèi)容及要求 數(shù)控 系統(tǒng) 中步進電機的應(yīng)用 ,主要是利用步進電機驅(qū)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(xiàn) 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(shù)控系統(tǒng)。 (1)高速度、高精度 速度和精度是數(shù)控系統(tǒng)的兩個重要技術(shù)指標(biāo)， 它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。有的還可格數(shù)控加工程序由編程計算機用通信方式傳送給數(shù)控裝置。 stepping motor。本設(shè)計采用專門的集成電路構(gòu)成的步進電機驅(qū)動控系統(tǒng)。控制介質(zhì)也稱為信息載體，它可以是穿孔帶、穿孔卡、磁帶、軟磁盤等。執(zhí)行部件應(yīng)有足夠的剛度和抗振性，還要有足夠的精度，傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要簡單，便于實現(xiàn)自動控制?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，除了能與編程機、繪圖機、打印機等外設(shè)通信外，還應(yīng)能與其他 CNC 系統(tǒng)、上級計算機系統(tǒng)通信，以實現(xiàn) FMS 的連接要求。當(dāng)然，有的電源不是利用變壓器而是利用其他方法降壓的。 當(dāng) 2u 為負(fù)半周時，其極性為上負(fù)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(dǎo)通， D D3 因承受反向電壓而截止。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。它的濾波效果比單一使用電容或電感濾波要好得多，其應(yīng)用較為廣泛。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。當(dāng) P0 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 RST：復(fù)位輸入。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 1 引腳說明 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)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(shù)據(jù)總線；單片機和 8155 之間的地址、數(shù)據(jù)、命令、狀態(tài)信息都是通過它來傳送的。 8155 的定時器為 14 位的減法計數(shù)器，可以對輸入脈沖進行減法計數(shù)，定時器由 T13— T0設(shè)定時器時間長度， M M1 設(shè)定輸出方式，如表 35 表 35 M M1 設(shè)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。 G 是數(shù)據(jù)鎖存控制端；當(dāng) G=1 時，鎖存器輸出端同輸入端；當(dāng) G 由 “1”變?yōu)?“0”時，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中?？删幊淘O(shè)定為編碼（ 4 中選 1）或譯碼輸出（ 16 選 1）。 1) 鍵盤的工作方式 通過對鍵盤 /顯示方式命令字的設(shè)置，可置為雙鍵互鎖方式和 N 鍵巡回方式。雙四拍此引腳有效時，晶體管開路 腳 4（ A）： A相驅(qū)動信號 腳 5（ INH1）：控制 A 相和 B相的驅(qū)動級。 1． 數(shù)碼管簡介 1）數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 數(shù)碼管由 8 個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字 0 ?字符 A ? F、 H、 L、 P、 R、 U、 Y、符號“ ?”