【正文】 a w n B y :15KR530ΩR115KR31N 4148D21N 4148D1312U31μC51μC210μC1S9GNDGND+5GNDGNDR8+5GND+530pFC430pFC31210M H ZY1P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8I N T 1,P 13I N T 0,P 12T 1,P 15T 0,P 14/ E A31R E S E T15X T A L 218X T A L 119/ R D17/ W R16P 39P 38P 37P 36P 35P 34P 33P 32P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28V c c40V s s20R X D ,P 10T X D ,P 11/ A L E30/ P E S N29U 10S 53GND南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 28 腳雙列直插式扁平封裝芯片，其引腳如圖 所示。即手動鍵盤采用獨立式鍵盤方式，手動鍵盤按鍵按鍵的每個鍵都有一根信號線與8031 單片機電路相連，所有按鍵有一個公共地或公共正端，每個鍵相互獨立互不影響。具體工作方式選擇開關(guān)連接圖如圖 所示。根據(jù)按下鍵的不同，產(chǎn)生的鍵值也不同，一個鍵只對應(yīng)于一個鍵值。此次設(shè)計， 8255A 的 PA 口已為工作方式選擇端口； PB 口作為直接信號輸入端口； PC 口作為直接信號輸出端。8255 的復(fù)位控制端 RESET 與外部復(fù)位電路相連，當(dāng) RESET=1 時， 8255 復(fù)位，復(fù)位狀態(tài)是控制寄存器被清除，所以接口（ A、 B、 C）被置入輸入方式。 8155 對編輯鍵盤的擴展圖如圖 所示。 112233445566D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eA2D a t e : 2021 6 3 S he e t of F i l e : D : \ pr ot e l dxp 正式版 \ ..\ 手動鍵盤 .S C H D O C D r a w n B y :15KR530ΩR115KR31N 4148D21N 4148D1312U31μC51μC210μC1S9GNDGND+5GNDGNDR8+5GND+5S1S2S3S4S5S6GND10KR 1610KR 1510KR 1010KR910KR710KR6+530pFC430pFC31210M H ZY1P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8I N T 1,P 13I N T 0,P 12T 1,P 15T 0,P 14/ E A31R E S E T15X T A L 218X T A L 119/ R D17/ W R16P 39P 38P 37P 36P 35P 34P 33P 32P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28V c c40V s s20R X D ,P 10T X D ,P 11/ A L E30/ P E S N29U 10 104μC612J P 1S 53GNDGND南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 工作方式選擇開關(guān)電路設(shè)計 操作面板上除手動按鍵以外，還有一些工作方式選擇開關(guān)，這些波段開關(guān)可通過 8255 擴展實現(xiàn)， 8255 的三個并行端口 PA、 PB、 PC 這都是 8 位，都可被編程為輸入或輸出。它與 8031芯片的 P0 口 — 直接相連，單片機規(guī)定指令碼和數(shù)據(jù)都是由 P0 口讀入，數(shù)據(jù)線對應(yīng)腳相連即可。復(fù)位電路設(shè)計如圖 所示。 8255A 是一種通用的可編程并行接口電路，在單片機系統(tǒng)中被廣泛用作可編程外部 I/O 擴展接口。 89C2051 將多功能的 8 位 CPU 與FPEROM 結(jié)合在同一片芯片上，高度靈活且價格適宜。由此可見選用 8031 是符合數(shù)控螺紋車床電路設(shè)計的。全文共分為五章，各章的主要內(nèi)容如下： 第一章扼要地介紹了經(jīng)濟型數(shù)控螺紋車床特點、研究意義與相關(guān)研究背景； 第二章對控制對象進行了研究，結(jié)合設(shè)計要求，給出了總體設(shè)計方案； 第三章具體給出了經(jīng)濟型數(shù)控螺紋車床控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計過程，包括CPU 時鐘及復(fù)位電路設(shè)計、存儲器擴展電路設(shè)計、手動鍵盤和編輯鍵盤電路設(shè)計、 I/O 口擴展電路設(shè)計、顯示電路設(shè)計、步進電機控制信號輸出電路設(shè)計以及譯碼電路設(shè)計等； 第四章對繪制控 制系統(tǒng)的電路原理圖及 PCB 圖作簡單介紹； 第五章總結(jié)了全文的研究工作，給出了存在的問題和進一步研究的方向。 隨著國內(nèi)數(shù)控廠家的增加，眾多的應(yīng)用廣泛的數(shù) 控系統(tǒng)應(yīng)運而生。 3）提高螺紋的質(zhì)量，降低廢品損失。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進入信息社會奠定了基礎(chǔ)?？刂葡到y(tǒng)選用 MCS51 系列的 8031 作為主 CPU；在存儲器擴展電路設(shè)計中 ,選 用 27256 芯片 外擴了 32K 的程序存儲器和 6264 芯片外擴了 8K 的數(shù)據(jù)存儲器，分別 用于存放系統(tǒng)管理程序、數(shù)控加工程序以及運算數(shù)據(jù) ；在手動鍵盤和編輯鍵盤設(shè)計中選用 8155 芯片的 PA口和 PC 口作為行、列母線，擴展了矩陣式編輯鍵盤，用于程序和數(shù)據(jù)的輸入或編輯，同時選用 8031 單片機的 P1 口擴展了手動鍵盤，用于系統(tǒng)啟動、停止以及運動部件在 X、 Z 軸方向的手動控制；在 I/O 口擴展電路設(shè)計中選用 8255 芯片擴展了輸入輸出口，用于接收和傳送開關(guān)量及相關(guān)信息；在顯 示電路設(shè)計中，選用 MCS51 系列的 89C2051 單片機作為從 CPU，控制三排 LED 顯示器，用于 X軸、 Z 軸動態(tài)坐標(biāo)以及相關(guān)數(shù)字的動態(tài)顯示；此外選用 74LS138 譯碼器設(shè)計了相關(guān)芯片的片選信號譯碼電路。數(shù)控機床的特點及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。 6）提高工人素質(zhì)，促進技術(shù)進步。從品種上看，我國生產(chǎn)的數(shù)控車床品種比較齊全，每年都有數(shù)控車床新品種，可供各方面用戶選用。機床硬件電路由以下五部分組成： 1）主控制器，即中央處理單元（ CPU）； 2）總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線； 3）存儲器，包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器； 4）接口，即 I/O 輸入輸出接口電路； 5）外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器及光電輸入機等。根據(jù)設(shè)計要求，需要外擴32K 程序存儲器，所以選擇 27256 芯片。在所有的顯示器中， LED 由于功耗較少、亮度較強、控制簡單可靠，且價格很低，在機床數(shù)控系統(tǒng)和各種儀器儀表中廣泛使用。 8031 芯片具有 40 根引腳，其引腳圖如圖 所示。 27256 與 8031 的連接圖如圖 所示。當(dāng)按下一個鍵時，無論其它鍵是否按下，此鍵的信號線就由“ 1”變“ 0”；當(dāng)松開此鍵時，無論其他鍵是否按下，該鍵的信號線就由“ 0”變“ 1”。 編輯鍵盤電路設(shè)計 編輯鍵盤按鍵數(shù)量較多，采用 8155芯片來擴展編輯鍵盤。事實上對應(yīng)于每一種輸出狀態(tài)，只要按下一個鍵，那么就可以得到一鍵的編碼值，這個值對于不同的鍵是不同的，具有唯一性。 8255A 擴展 I/O 電路原理圖如圖 (a)所示。當(dāng) WR=0時，允許單片機將數(shù)據(jù)或控制字寫入 8255。 8155 與 8031 連接如圖 所示。每個鍵都有一根信號線與 8031單片機 P1口連接，所有按鍵都有一個公共地端，并通過 10K的電阻接 +5V的電源，每個鍵相互獨立互不影響，分別實現(xiàn)啟動按鈕、停止按鈕、 X軸正轉(zhuǎn)按鈕、 X軸反轉(zhuǎn)按鈕、 Z軸正轉(zhuǎn)按鈕、 Z軸反轉(zhuǎn)按鈕、螺紋脈沖輸入、螺紋零脈沖輸入。維持或編程禁止時， D0— D7 呈高阻抗。同時，系統(tǒng)的急停開關(guān)也接 在該復(fù)位端上，如圖 所示，只要按下急停按鈕 S9， INT0 端 出現(xiàn)低電平，利圖 8031引腳圖 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 V P P1V C C28A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1021A 1123A 122A 1427OE22CE20A 1326D011D112D213D315D416D517D618D719G N D14A010U?A M 2 7C 25 6 2 00 / B X A ( 28 )用 8031 的 口第二功能，實現(xiàn)外部中斷請求，同時， RESET 端上出現(xiàn)高電平， 實現(xiàn)可靠復(fù)位。對于單片機系統(tǒng)來說，用 8155 作為鍵盤的接口，無需再專門增加芯片，所以此次設(shè)計編輯鍵盤用 8155 控制。 顯示電路的確定 顯示電路需要實現(xiàn)三排 LED 動態(tài)顯示，用以顯示 X 軸、 Z 軸動態(tài)坐標(biāo)以及相關(guān)的數(shù)字，這就需要一個從 CPU，從 CPU 主要是按照中央 CPU送來的顯示命令和顯示內(nèi)容，組成相應(yīng)的顯示信息，負(fù)責(zé)產(chǎn)生顯示器所需要的掃描信號，控制顯示器按規(guī)定的顯示方式顯示有關(guān)信息。其次，設(shè)計要求也是要求用 8031。 本文的 結(jié)構(gòu) 本文以數(shù)控螺紋車床的研發(fā)工程項目作為應(yīng)用背景，對數(shù)控螺紋車床控制系統(tǒng)硬件電路進行了研究。 在某些 領(lǐng)域部分技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進水平。加工不同螺紋零件，只需改變加工工序，并且能很快適應(yīng)和達(dá)到批量生產(chǎn)。 1946 年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。 綜上所述，該設(shè)計電路簡單、開發(fā)成本低、可靠性高，在此基礎(chǔ)上，進一步完善硬件，并開發(fā)控制軟件，對經(jīng)濟型數(shù)控螺紋車床，尤其是功能要求不高的經(jīng)濟型螺紋車床，具有一定的應(yīng)用價值。 進入 21 世紀(jì)，我國經(jīng)濟與國際全面接軌，進入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)擴大了工人的視野，帶動了學(xué)習(xí)微電子技術(shù)的熱潮，為工人由“體力型”向“智 力型”過渡創(chuàng)造了條件，促進了工廠的技術(shù)進步。從生產(chǎn)規(guī)模上看，國產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控車床已形成規(guī)模生產(chǎn)。 主 CPU 的選用 在微機應(yīng)用系統(tǒng)中， CPU的選擇應(yīng)考慮以下因素： 1）時鐘頻率和字長，這個指標(biāo)將控制數(shù)據(jù)處理的速度； 2）可擴展存儲器的容量； 3）指令系統(tǒng) 功能，影響編程靈活性； 4） I/O 口擴展的能力，即對外設(shè)控制的能力； 5）開發(fā)手段，包括支持開發(fā)的軟件和硬件電路。 在選擇數(shù)據(jù)存儲器芯片時，常采用半導(dǎo)體靜態(tài)的隨機存取存儲器 RAM電路。此次設(shè)計選用的南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 顯示器就是 LED 顯示器。 I/O 口線： P0、P P P3 共四個 8 位口；控制口線： PSEN（片外取指控制）、ALE（地址鎖存控制）、 EA（片外存儲器選擇）、 RESET（復(fù)位控制）；電源及時鐘： Vcc（接 +5V電源）、 Vss（接地）； XTAL1 和XTAL2 接外部晶體振蕩器 [1]。 根據(jù)程序存儲器電路的連接，確定 27256 的尋址范圍，見表 。由此可見，獨立式鍵盤只適用 于鍵的個數(shù)較少的應(yīng)用系統(tǒng)，電路較簡單。鍵盤由 0— 9， 字母 A— Z等組成。 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 8155與 8031連接原理圖 （ a） 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 112233445566D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eA2D a t e : 2021 1 21 S he e t of F i l e : C : \ D oc um e nt s a nd S e t t i ngs \ ..\ C H D O C D r a w n B y :S 1221U 8221U 8321U