【正文】 及小數(shù)點“ ?”。動態(tài)方式顯示時，各數(shù)碼管分時輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應的段碼，在另一時刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應的段碼，依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符，雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人同時顯示的感覺。每個數(shù)碼管的 8 個字段分別與一個 8 位 I/O 口地址相連， I/O 口只要有段碼輸出，相應字符即顯示出來，并保持不變，直到 I/O 口輸出新的段碼。在本設計中用的是 LED（發(fā)光二極管顯示器）。 其波形圖如圖 326 所示。 采用 8279 與 8051 接口，在 CPU 對 8279 進行初始化后，只需向 8279 傳輸待顯示數(shù)據(jù)（送數(shù)），再就是在 8279 鍵盤中斷申請發(fā)出后，取鍵盤數(shù)據(jù)識別按鍵（取數(shù)），即可實現(xiàn)按鍵識別和動態(tài)顯示。它在數(shù)字切換顯示或使用熄滅命令時關顯示。 A0=1 時， CPU 寫入數(shù)據(jù)為命令字，讀出狀態(tài)字為狀態(tài)字； A0=0時， CPU讀、寫均為數(shù)據(jù)。 當三態(tài)門使能信號 OE 為低電平時，三態(tài)門導通，允許 Q0~Q7 輸出， OE 為高電平時，輸出懸空。 圖 316 8155 工作控制字 煙臺大學畢業(yè)論文（設計 ） 17 2 工作方式 8155 有一個控制命令寄存器和一個狀態(tài)標志寄存器。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。低功耗的閑置和掉電模式 集成穩(wěn)壓器的種類很多，作為小功率的直流穩(wěn)壓電源，應用最為普遍的是三端式串聯(lián)型集成穩(wěn)壓器?？梢?，電感濾波器的電感量愈大，自感電動勢愈大，單向脈動電流流經(jīng)電感線圈時就愈平滑。因此橋式整流電路在半導體整流電路中得到 了廣泛的應用。 為了簡單起見，分析計算整流電路時把二極管當作理想元件來處理，即認為二極管的正向?qū)娮铻榱?，而反向電阻為無窮大 一 . 單相橋式整流電路的組成 及工作原理 單相橋式整流電路是由四個整流二極管接成電橋的形式構成的，如圖 3— 2(a)所示。為了得到直流電，除了采用直流發(fā)電機、干電池等直流電源外，目前廣泛采用各種半導體直流電源。數(shù)控控制軟件的功能更加豐富，具有自診斷及保護功能。數(shù)控裝置可以以很高的速度和精度進行計算并發(fā)出很小的脈沖信號，關鍵在于伺服系統(tǒng)能以多高的速度與精度去響應執(zhí)行，所以整個系統(tǒng)的精度與速度主要取決于伺服系統(tǒng)。由于數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控裝置的英文縮寫亦采用 NC(或 CNC)，因此，在實際使用中，在不同場合 NC(或 CNC)具有三種不同含義：既可以在廣義上代表一種控制技術，又可以在狹義上代表一種控制系統(tǒng)的實體，還可以代表一種具體的控制裝置 —— 數(shù)控裝置。本設計主要是運用 51 單片機控制四相步進電機系統(tǒng)。由于現(xiàn)代數(shù)控都采用了計算機進行控制，因此，也可以稱為計算機數(shù)控 (Computer NumericalContr01， CNC)。 4．伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動電路和伺服驅(qū)動元件，它們與執(zhí)行部件上的機械部件組成數(shù)控設備的進給系統(tǒng)。加工的高精度比加工速度更為重要，微米級精度的數(shù)控設備 正在普及，一些高精度機床的加工精度己達到 o． 1pm。在此主要設計用步進電機實現(xiàn)二坐標軸數(shù)控機床直線和圓弧插補，能夠適時顯示當前坐標值，并且可以通過鍵盤進行手動控制，另外，還有電源電路及顯示電路的設計 。 電源模塊電路的設計 1. 整流電路 整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⒄摻惶娴恼医涣麟妷鹤儞Q成單方向的脈動電壓，因此二極管是構成整流電路的核心元件。 由表 3— 1 可見，半被整流電路的輸出電壓相對較低，且脈動大。由于在電流變化時電感線圈中將產(chǎn)生自感電動勢來 阻止電流的變化，使電流脈動趨于平緩，、起到濾波作用。如圖 3— 11 所示。三個 16 位定時器 /計數(shù)器 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。另外，該引腳被略微拉高。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 PC5— PC0： C 口輸出 /輸入或控制信號線，用作控制信號時其功能如下： PC0： A INTR（ A 口中斷信號線） PC1： A BF（ A 口緩沖器滿信號線） PC2： ASTB（ A 口選通線） PC3： B INTR（ B 口中斷信號線） 圖 315 8155 引腳與邏輯圖 PC4： B BF（ B 口緩沖器滿信號線） PC5： BSTB（ B 口選通線） 煙臺大學畢業(yè)論文（設計 ） 16 TM1 TM2 IEB IEA PC2 PC1 PA PB A 口方式 B 口方式 B口 A口 計數(shù)器 方式 00:空操作 01:停止計數(shù) 10:計滿后停止 11:開始計數(shù) 0:輸入 1:輸出 0:禁止中斷 1:允許中斷 00 11 01 10 方式 1:A、 B口基本 I/O； C口輸入 方式 2:A、 B口基本 I/O； C口輸出 方式 3:A口選通 I/O； B口基本 I/O 方式 4:A、 B口選通 I/O 表 32 地址與寄存器映射 AD7～ AD0 寄存器 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 0 0 0 命令 /狀態(tài)寄存器（命令狀態(tài)口） ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 0 0 1 A 口（ PA7～ PA0） ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 0 1 0 B 口（ PB7～ PB0） ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 1 0 0 C 口（ PC7～ PC0） ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 1 0 0 定時器低 8 位 ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 1 0 1 定時器高 6位和 2位計數(shù)器方式位 TIMER IN：定時器 /計數(shù)器輸入端； TIMER OUT：定時器 /計數(shù)器輸出端； RESET：復位信號線。當 G=“1”時， 74LS373 輸出端 1Q—8Q與輸入端 1D—8D相同；當 G 為下降沿時，將輸入數(shù)據(jù)鎖存。復位狀態(tài)為： 16 個字符顯示；編碼掃描鍵盤： 雙鍵鎖定；程序時鐘編程為 31。 OUTA0～ OUTA3： A 組顯示信號輸出端。圖中， 8279 外接 8 8 鍵盤， 16 位顯示器，由 SL0?SL2 譯出鍵掃描線，由 416 譯碼器對SL0?SL3 譯出顯示器的位掃描線。次線路的輸出是一恒定頻率的ＰＷＭ信號，Ｌ 297的 control 段的輸入決定斬波器對相位線 ABCD 由抑制作用；為低電平時，則對抑制線INH1 和 INH2 由抑制作用，從而可對電動機的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)矩進行控制。此引腳輸入為高電平時為半步方式（四相八拍），低電平時為全步方式。 ULN2021A 電路是美國 Texas Instruments公司和 Sprague公司開發(fā)的高壓大電流達林頓晶體管陣列電路 ,它的電路構成、特征參數(shù)及典型應用 如下 。 8155 的 A 口掃描輸出總有一位為高電平， 8155 的 B 口輸出相應位的顯示數(shù)據(jù)的段數(shù)據(jù)，使某一位顯示出一個字符，其余為暗，依次改變 A 口輸出的高電平位及 B 口輸出對應的段數(shù)據(jù)，五位顯示器就顯示出緩沖器的字符。 煙臺大學畢業(yè)論文（設計 ） 25 1 0 9 8 7 6g f G N D a b1 2 3 4 5dp.e d G N D c d pabcdefgD D+ 5V （ a） 外型結構 （ b） 共陰極 （ c）共陽極 圖 330 數(shù)碼管結構圖 2）數(shù)碼管工作原理 共陽極數(shù) 碼管的 8 個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。作用跟 INH1 相同 腳 9（ D）： D相驅(qū)動信號 腳 10（ ENABLE）： L297 的使能輸入端。該集成電路采用了ＳＧＳ公司的模擬＼數(shù)字兼容的ＩＬ技術，使用５ Ｖ 的電源電壓，全部信號的連接都與 TTL＼ CMOS 或集電極開路的晶體管兼容。 N 鍵巡回是為 N 個鍵同時按下時提供的保護方法。它是 8279 鍵盤數(shù)據(jù)的次高位（ D6），通常用作鍵盤上、下檔功能鍵。其中輸入端 1D~8D 接至單片機的 P0 口，輸出端提供的是低 8 位地址， G 端接至單片機的地址鎖存允許信號 ALE。 ② 方式 2 方式 2 是一種雙向選通輸入／輸出方式。 WR：存儲器寫信號線，低電平有效。 3 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。與 MCS51 兼容 圖 3－ 9 所示是 LCπ型濾波電路，可看成是電容濾波和 LC 型濾波電路的組合，因此濾波效果更好，在負載上的電壓更平滑。 一、電容濾波電路 最簡單的電容濾波電路是在整流電路的直流輸出側(cè)與負載電阻 LR 并聯(lián)一電容器 C，利用電容器的充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。因此在負載電阻 LR 得到的是單向脈動電壓和電流，忽略二極管導通時的正向壓降，則單相橋式整流電路的波形如圖 3— 4 所示。 3．濾波電路 濾波電路的主要任務是濾除脈動直流電中的交流成分電壓，使輸出電壓成為比較平滑的直流電。 (5)復合化 復合化是近幾年數(shù)控機床發(fā)展的模式，它將多種動力頭集中在一臺數(shù)控機床上，在一次的裝夾中完成多種工序的加工。 隨著微電子技術、計算機技術、精密制造技術及檢測技術的發(fā)展，數(shù)控機床性能日臻完善，數(shù)控系統(tǒng)應用領域日益擴大。根據(jù)不同的控制介質(zhì)，輸入裝置可以是光電讀帶機、錄音機或軟盤驅(qū)動器。在此基礎上提出了步進電機程序控制的硬件接口電路、程序流程圖和匯編程序。由此集成電路構成的數(shù)控系統(tǒng)通過簡單的編程就可以任意設定步進電機的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)角度 、轉(zhuǎn)動次數(shù)和控制電機運行狀態(tài)。 2．輸入裝置 輸入裝置的作用是將控制介質(zhì)上的程序代碼變成相應的電脈沖信號，傳送并存入數(shù)控裝置中。測量反饋裝置的引入，有效地改善了系統(tǒng)的動態(tài)特性，大大提高了零件的加工精度 。如引進自適應控制技術、人機會話自動編程、自動診斷并排除故障等智能化功能 。經(jīng)整流電路輸出的單向脈動的直流電幅度變化較大，這種直流電一般不能直接供給電子電路使用。 煙臺大學畢業(yè)論文（設計 ） 7 圖 3－ 3 單相橋式整流電路 (a)正半周時電流的通路 (b)負半周時電流的通路 可見電壓無論在正半周還是在負半周，負載電阻 LR 上都有相同方向的電流流過。實用濾波電路的形式很多，如電容濾波、電感濾波、復式濾波電路 (包括倒 L 型、 Rc— π型、 LC— π型濾波 )等，如圖 3— 5 所示。脈動電壓經(jīng)過雙重濾波，交流分量大部分被電感器阻止，即使有小部分通過電感器，再經(jīng)過電容濾波，這樣 圖 3— 6 橋式整流電容濾波電路 圖 3— 7 單相橋式整流電感濾波電路 煙臺大學畢業(yè)論文（設計 ） 11 負載上的交流分量也很小，便可達到濾除交流成分的目的。 AT89C52 圖 314 1．主要特性： 在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 RD：存儲器讀信號線，低電平有效。這種方式多用于查詢傳送和中斷傳送 。 在 MCS51 單片機系統(tǒng)中，常采用 74LS373 作為地址鎖存器使用，其連接方法如上圖所示。 SHIFT：移位信號輸入端，高電平有效。若有兩鍵或多個鍵同時按下，則無論這些鍵是以什么次序按下的，它只識別最后一個釋放的鍵，把該鍵值送入 FIFO/傳感器 RAM中。芯片內(nèi)的ＰＷＭ斬波器電路可在開關模式下調(diào)節(jié)步進電機繞組中的電流。若 CONTROL端輸入是低電平時，用斬波器調(diào)節(jié)負載電流 腳 6（ B） ： B相驅(qū)動信號 腳 7（ C）： C相驅(qū)動信號 腳