【文章內(nèi)容簡介】 齒數(shù)互為質(zhì)數(shù) 由于小齒輪作懸臂布置故 : Φ 小齒輪的齒寬 bΦ mm 模數(shù) :mtd1/ 取 齒高 : mm 幾何尺寸的計算 計算大、小齒輪分度圓直徑 : d1Z1m18 d2Z2m65 2 計算中心距 a(d1+d2)/ 3 計算齒輪寬度 bΦ 圓整后取 B216mm B121mm 第四章 硬件及接口電路的設(shè)計 一、概述 本次設(shè)計的自動涂膠機采用 MCS51的典型產(chǎn)品 8031進行控制 ,因為其體積小、功能強和價格低廉的優(yōu)點 ,廣泛地應(yīng)用于自動化領(lǐng)域。由于 8031 是沒有ROM 的單片 機 ,數(shù)據(jù)存儲器也只有 128K 字節(jié) ,因此它必須外接 EPROM 程序存儲器 ,才能構(gòu)成最小系統(tǒng)。 8031 的外部程序存儲器主要存放處理程序 ,也能存放處理程序所必需的常數(shù)?；镜臄U展包括 :擴展片外程序存儲器 /擴展片外數(shù)據(jù)存儲器 /擴展并行 I/O 接口。采用 74LS373 鎖存器 、 74LS138 譯碼器的輸出作為片選信號。本系統(tǒng)擴展了一片 8255 可編程接口芯片和一片 8279 芯片。 二、主要芯片的說明及接口簡圖 8031 引角說明 : 8031 是無 ROM 型的單片機 ,它必須外接 EPROM 程序存儲器。 8031 的外部存儲器主要存 放處理程序 ,也能存放處理程序所需的常數(shù)。 8031 最多可外擴 64K程序存儲器 ,64K 程序存儲器中有 5 個單元具有特殊用途 ,分別對應(yīng) 5 種中斷源的中斷服務(wù)入口地址。 8031 有一個可編程的、全雙工的串行接口。串行口可以通過指令設(shè)置成四種不同的工作方式的一種 ,但主要 (1)、電源引腳 VCC:正常運行和掉電工作時的電源電壓。 VSS:電源接地端。 (2)、 I/O 總線 P0 口 :P0 口是一個 8 位雙向 I/O 口 ,每位能驅(qū)動 8 個 LS 型 TTLFU 載。 P0 角在寫入 1 后浮空 ,這時可用作高阻輸入。 P0 口也是訪問外部程序和數(shù)據(jù)存貯器的 多路低位地址和數(shù)據(jù)總線。這時它在輸出 1 時具有強的內(nèi)部提升。 P1 口 :P1 口是一個具有內(nèi)部提升的 8 位雙向 I/O 口。 P1 腳在寫入 1 后由內(nèi)部提升置為高電平 ,這時它可用作輸入。作為輸入 ,從外部拉為低電平的 P1 腳將放出電流 ,因為它有內(nèi)部提升電阻。 P2 口 :P2 口是一個具有內(nèi)部提升的 8 位雙向 I/O 口。 P2 腳在寫入 1 后由內(nèi)部提升電阻置為高電平 ,這時它可用作輸入。作為輸入 ,從外部拉為低電平的 P2腳將放出電流 ,因為它有內(nèi)部提升電阻。 在從外部程序存貯器取指和使用 16 位地址 (MOVX @DPTR)訪問外部數(shù)據(jù)存貯器是 P2 口輸 出高位地址。這時在輸出 1 時它使用強的內(nèi)部提升。在使用 8 位地址 (MOVX @Ri)訪問外部數(shù)據(jù)存貯器時 P2 口輸出特殊功能寄存器 P2 的內(nèi)容。 P3 口 :P3 口是一個具有內(nèi)部提升的 8 位雙向 I/O 口。 P3 腳在寫入 1 后由內(nèi)部提升電阻置為高電平 ,這時它可用作輸入。作為輸入 ,從外部拉為低電平的 P3腳將放出電流 ,因為它有內(nèi)部提升電阻。 (3)、控制總線 RST/VPD:復(fù)位輸入信號。振蕩器運行時該腳為高兩個機器周期將復(fù)位本器件。內(nèi)部有一個擴散電阻接 VSS,允許只使用一個接到 VCC 的外部電容實現(xiàn)上電復(fù)位。 ALE:訪問外部存貯器時用于鎖存低位字節(jié)地址的地址鎖存允許脈沖。 在一般情況下 ,ALE 輸入為振蕩器頻率的 1/6,可用作外部定時或時鐘。然而必須注意在每次訪問外部數(shù)據(jù)存貯器時少一個 ALE 脈沖。 PSEN:外部程序存儲器控制信號 ,是外部程序存貯器的讀選通。 EA/VPP:訪問內(nèi)部程序存儲控制信號。 EA 必須接地從允許從外部程序存貯器0000 到 FFFFH 取指。如 EA 接 VCC,則除非程序計數(shù)器地址大于 0FFFH,器件總是從內(nèi)部程序存貯器取指。 (4)、時鐘 XTAL1:內(nèi)部振蕩器外接晶體引腳 1。 XTAL2:內(nèi)部振蕩 器外接晶體引腳 2。 MCS51 單片機為 40 腳雙列直線式結(jié)構(gòu) ,其引腳排列如下 : 程序存儲器的擴展 在 MCS51 單片機應(yīng)用系統(tǒng)中 ,程序存儲器的擴展 ,對于 ROM 的單片機是不可缺少的工作。片外程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的操作使用不同指令和控制信號 ,故允許二者的地址重復(fù) ,片外可擴展的數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器分別為 64K 字節(jié)。由于片外程序存儲器與片內(nèi)程序存儲器采用相同的操作指令 ,所以片內(nèi)、片外程序存儲器的選擇靠硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。當(dāng) EA0 時 ,不論片內(nèi)有無程序存儲器 ,片外存儲器的地址可從 0000H開始設(shè)置 (最大可到 FFFFH,64K字節(jié) ,由外擴芯片容量決定 )。但當(dāng) EA1時 ,前 4K字節(jié)地址 0000H0FFFH為片內(nèi)程序存儲器所有 ,片外擴展的程序存儲器的地址只能從 1000H 開始設(shè)置 (最大可到FFFFH,60K 字節(jié) ,由外擴芯片容量決定 )。 程序存儲器有單獨的地址編號 (0000HFFFFH),使用單獨的控制信號 (PSEN控制 )和指令 (MOVC 查表指令 )。 程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器共用地址總線與數(shù)據(jù)總線。 采用線選法而不用地址片選譯碼。 I/O 口的擴展 “接口”是微處理器 CPU 與外界的連接部件 (電路 ),是 CPU 與外界進行信息交換的中轉(zhuǎn)站?！敖涌诩夹g(shù)”是研究 CPU 如何與外部世界進行最佳耦合與匹配 ,以實現(xiàn)雙方高效 ,可靠地交換信息的一門技術(shù) ,它是軟硬件結(jié)合的體現(xiàn) ,是微型計算機應(yīng)用的關(guān)鍵。 按 CPU 與外界交換信息的要求 ,一般來講 ,接口部件應(yīng)具有如下功能特點 : (1)、數(shù)據(jù)緩沖功能 接口中一般都設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器或鎖存器 ,以解決高速 CPU 和低速外設(shè)之間的矛盾 ,避免丟失數(shù)據(jù)。另外 ,這些鎖存器常常有驅(qū)動作用。 (2)、設(shè)備選擇功能 微機系統(tǒng)中通常都有多臺外設(shè) ,而 CPU 在同一時間里只能與一臺外設(shè)交換信息 ,這就要借助接口的地址譯 碼器對外設(shè)進行尋址。高位地址用于芯片選擇 ,低位地址用于選擇接口芯片內(nèi)部寄存器或鎖存器 ,以選定需要與 CPU 交換信息的外設(shè)。 (3)、信號轉(zhuǎn)換功能 由于外設(shè)所能提供和所需要的各種信號常常與微機總線信號不兼容 ,因此信號變換就不可避免 ,它是接口設(shè)計中的一個重要方面。通常遇到的信號變換包括 :信號電平轉(zhuǎn)換、模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換、串 /并和并 /串轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)寬度變換及信號的邏輯關(guān)系和時序上的配合所要求的變換等。 (4)、接受、解釋并執(zhí)行 CPU 命令的功能 CPU 發(fā)往外設(shè)的各種命令都是以代碼的形式先發(fā)到接口電路 ,再有接 口電路解釋后 ,形成一系列控制信號送往外設(shè)的。為了實現(xiàn) CPU 與外設(shè)之間的聯(lián)絡(luò) ,接口電路還必須提供寄存器的“空”或“滿” ,外設(shè)的“忙”或“閑”等狀態(tài)信號。 (5)、中斷管理功能 當(dāng)外設(shè)需要及時得到 CPU的服務(wù) ,例如 ,在出現(xiàn)故障而要求 CU進行刻不容緩的處理時 ,就應(yīng)在接口中設(shè)置中斷控制邏輯 ,由它完成向 CPU 提出中斷請求 ,進行中斷優(yōu)先級排隊 ,接收中斷響應(yīng)信號以及向 CPU 提供中斷向量等有關(guān)中斷事物工作。這樣 ,除了能使 CPU 實時處理緊急情況外 ,還能使快速 CPU 與慢速外設(shè)并行工作 ,從而大大提高 CU 的效率。 (6)、可 編程功能 為使接口具有較強的通用性、靈活性和可擴充性 ,現(xiàn)在的接口芯片多數(shù)都是可編程的 ,這樣在不改變硬件的條件下 ,只改變驅(qū)動程序就可改變接口的工作方式和功能 ,以適應(yīng)不同的用途。 需要說明的是 :上述功能并非每個接口芯片都同時具備 ,對不同配置和不同用途的微機系統(tǒng) ,其接口芯片的功能及實現(xiàn)方式有所不同 ,接口電路的復(fù)雜程度相差甚遠。 MCS/51 共有四個八位并行口 ,即 P0?P3。對于 8031 來說 ,由于無片內(nèi) ROM,必須在外部擴展 ROM。這時 ,需要使用 P0、 P2 口作為地址總線輸出口及數(shù)據(jù)總線口使用。因此 ,對于 8031,只有 P1 口及 P3 口的一部分可提供給用戶作為I/O 口使用 ,這對于系統(tǒng)是不夠的 ,需要進行 I/O 口擴展。 可編程 I/O 口的擴展 可編程 I/O 接口芯片電路復(fù)雜 ,功能較多 ,