【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 8253端口選擇8253具有3個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)通道，采用減1計(jì)數(shù)方式。在門(mén)控信號(hào)有效時(shí)，每輸入1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，通道作1次計(jì)數(shù)操作。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖是已知周期的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)就成為定時(shí)。8253芯片有24條引腳，封裝在雙列直插式陶瓷管殼內(nèi)。 數(shù)據(jù)總線緩沖器與系統(tǒng)總線連接，8位雙向，與CPU交換信息的通道。這是8253與CPU之間的數(shù)據(jù)接口，它由8位雙向三態(tài)緩沖存儲(chǔ)器構(gòu)成，是CPU與8253之間交換信息的必經(jīng)之路2 讀寫(xiě)控制 讀/寫(xiě)控制分別連接系統(tǒng)的IOR和IOW， 由CPU控制著訪問(wèn)8253的內(nèi)部通道。接收CPU送入的讀/寫(xiě)控制信號(hào)， 并完成對(duì)芯片內(nèi)部各功能部件的控制功能， 因此， 它實(shí)際上是8253芯片內(nèi)部的控制器。A1A0：端口選擇信號(hào)，由CPU輸入。8253內(nèi)部有3個(gè)獨(dú)立的通道，加上控制字寄存器，構(gòu)成8253芯片的 4個(gè)端口， CPU可對(duì)3個(gè)通道進(jìn)行讀/寫(xiě)操作3對(duì)控制字寄存器進(jìn)行寫(xiě)操作。 這4個(gè)端口地址由最低2位地址碼A1和A0來(lái)選擇。如表所示。 引腳功能：RESET:復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式。CS:芯片選擇信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/CS=0時(shí),表示芯片被選中，允許8255與CPU 進(jìn)行通訊。/CS=1時(shí),8255無(wú)法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸.RD:讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低跳變沿時(shí),即/RD產(chǎn)生一個(gè)低脈沖且/CS=0時(shí),允許8255通過(guò)數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。WR:寫(xiě)入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低跳變沿時(shí),即/WR產(chǎn)生一個(gè)低脈沖且/CS=0時(shí),允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫(xiě)入8255。D0～D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，8255與CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng)CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫(xiě)操作，控制字和狀態(tài)信息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送。 圖23 I/O接口芯片8255具有3個(gè)相互獨(dú)立的輸入/輸出通道端口，用+5V單電源供電，能在以下三種方式下工作。方式0——基本輸入輸出方式；方式1——選通輸入/出方式；方式2——雙向選通輸入/輸出方式； PA0～PA7:端口A輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 工作于三種方式中的任何一種；PB0～PB7:端口B輸入輸出線，一個(gè)8位的I/O鎖存器， 一個(gè)8位的輸入輸出緩沖器。 不能工作于方式二； PC0～PC7:端口C輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口C可以通過(guò)工作方式設(shè)定而分成2個(gè)4位的端口， 每個(gè)4位的端口包含一個(gè)4位的鎖存器，分別與端口A和端口B配合使用，可作為控制信號(hào)輸出或狀態(tài)信號(hào)輸入端口。39。不能工作于方式一或二。 從CPU芯片8086輸出的地址與數(shù)據(jù)總線（ADXX），送往地址鎖存器和數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器，分開(kāi)為地址總線（ABXX）和數(shù)據(jù)總線（DBXX）。地址總線的鎖存由8086輸出的16位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線和另外四條地址總線由三片8D鎖存器鎖存后，輸出20位地址總線AB00AB19。8D鎖存器的輸出門(mén)為三態(tài)驅(qū)動(dòng)器，由信號(hào)OE控制器輸出狀態(tài)，在系統(tǒng)中該端總接地。（2）數(shù)據(jù)總線的緩沖BF6系統(tǒng)中采用兩片8位雙向驅(qū)動(dòng)器74LS640作為數(shù)據(jù)總線的緩沖。輸入信號(hào)AD00AD15經(jīng)總線緩沖器后，變?yōu)?6位數(shù)據(jù)總線DB00DB15。BF6系統(tǒng)所用各芯片的數(shù)據(jù)信號(hào)線，可與此鏈接. 字符輸入鍵盤(pán)BF6系統(tǒng)與BF3系統(tǒng)類(lèi)似，使用字符輸入鍵盤(pán)輸入程序、參數(shù)、信息等，進(jìn)行CNC的操作與診斷。電路上排列成8X8的矩陣。為識(shí)別輸入的字符，CPU依次發(fā)出8個(gè)行掃面信號(hào)，對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描。每次發(fā)出一個(gè)掃描信號(hào)，就依次讀入8列狀態(tài)。若有鍵按下，就可測(cè)知其矩陣代碼值，然后經(jīng)軟件查找即可知道字符的ASCII碼。（1）地址譯碼器：各芯片的選址信號(hào)，由地址總線AB00AB19經(jīng)譯碼器譯碼后得到。BF6系統(tǒng)中的譯碼器件有兩種，一種是雙二線一四譯碼器74LS155，另外一種是三線一八線譯碼器74LS138。譯碼方式是分級(jí)譯碼。（2）存儲(chǔ)器：BF6系統(tǒng)中采用EROM、NMOS、RAM和CMOS RAM三種存儲(chǔ)器芯片。EROM為只讀存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)的控制軟件，共32KX8位。NMOSRAM為隨機(jī)存儲(chǔ)器，用于計(jì)算機(jī)的中間計(jì)算，其響應(yīng)時(shí)間非?？?。CMOS RAM是帶有后備電池的RAM，當(dāng)交流電源切斷后仍可保持其內(nèi)部信息。這種存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)機(jī)床參數(shù)的系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)。（3）CNCD的輸出信號(hào)的鎖存：CNC輸出的下述信號(hào)：到機(jī)床的接口信號(hào)（開(kāi)關(guān)信號(hào)）、S功能代碼、M功能代碼，豆油鎖存器鎖存。鎖存器元件為8位可尋址鎖存器74LS244為3態(tài)8位緩沖器，一般用作總線驅(qū)動(dòng)器。74LS244沒(méi)有鎖存的功能。地址鎖存器就是一個(gè)暫存器，它根據(jù)控制信號(hào)的狀態(tài)，將總線上地址代碼暫存起來(lái)。（4）擴(kuò)展總線：擴(kuò)展總線用于CNC裝置與可編程序接口（PG）和CRT的控制芯片鏈接。為了簡(jiǎn)化機(jī)床的強(qiáng)電控制柜，多數(shù)機(jī)床使用可編程控制器作為CNC裝置與機(jī)床強(qiáng)電控制部分的接口。機(jī)床順序控制邏輯由PC軟件實(shí)現(xiàn)。BF6系統(tǒng)采用的是FANUC的PCD。使用PC時(shí)，上述大部分輸入，輸出信號(hào)都由PC與機(jī)床側(cè)聯(lián)系。 3 XY向工作臺(tái)裝配設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)一套供立式數(shù)控銑床使用的XY數(shù)控工作臺(tái)，主要參數(shù)如下：立銑刀最大直徑的d=15mm，立銑刀齒數(shù)Z=3，最大銑削寬度=15mm最大背吃刀量=8mm，加工材料為碳素鋼或有色金屬。X、Z方向的定位精度均為177。工作臺(tái)面尺寸為1200mm450mm，加工范圍為300mm120mm工作臺(tái)空載進(jìn)給最快移動(dòng)速度： Vxmax = Vymax =14m/min，工作臺(tái)進(jìn)給最快移動(dòng)速度:。最大鉆孔直徑d=100mm，最大攻絲直徑M24，銑削能力100/min 機(jī)械部件的選擇直流電動(dòng)機(jī)有永磁式、它激式、串激式與并激式幾種。前兩種電機(jī)具有線性的機(jī)械特性，有良好的起、制動(dòng)特性與調(diào)速特性，適用于伺服驅(qū)動(dòng)。這里我選用的電機(jī)，是在永磁式電機(jī)的基礎(chǔ)上，為數(shù)控機(jī)床開(kāi)發(fā)的力矩電機(jī)，它廣泛用于閉環(huán)(包括半閉環(huán)）伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。下圖為直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，主要包括如下三部分: 圖31 直流伺服電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)固定磁極—定子。磁場(chǎng)由定子的磁極產(chǎn)生。根據(jù)產(chǎn)生磁場(chǎng)的方式，直流電機(jī)可分為永磁式和它激式。永磁式磁極由永磁材料制成；它激式磁極由沖壓矽鋼片疊成，外繞線圈，通以直流電流即產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。電樞—轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子由矽鋼片疊成，表面嵌有線圈，通以直流電時(shí)，在定子磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩。電刷與換向片。為使所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩保持恒定方向，轉(zhuǎn)子能沿固定方向均勻地連續(xù)旋轉(zhuǎn)，電刷與外施直流電源相接，換向片與電樞導(dǎo)體相接。機(jī)電一體化產(chǎn)品要求機(jī)械系統(tǒng)的各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)必須得到安全的支承，并能準(zhǔn)確地完成其特定方向的運(yùn)動(dòng)。這個(gè)任務(wù)就有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來(lái)完成。機(jī)電一體化產(chǎn)品的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是導(dǎo)軌，其作用是支承和導(dǎo)向。導(dǎo)軌主要用來(lái)支承和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌道運(yùn)動(dòng)。在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動(dòng)的一方稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，不運(yùn)動(dòng)的一方稱(chēng)為支承導(dǎo)軌。運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)于支承導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)，通常是直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。目前，數(shù)控機(jī)床上的導(dǎo)軌形式主要有滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和液體靜壓導(dǎo)軌等。(1) 導(dǎo)向精度高　 導(dǎo)向精度主要是指動(dòng)導(dǎo)軌沿支承導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的直線度或圓度及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件沿導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí)的直線性和其有關(guān)基準(zhǔn)面之間的相互位置的準(zhǔn)確性。影響它的因素有：導(dǎo)軌的幾何精度、接觸精度、結(jié)構(gòu)形式、剛度、熱變形、裝配質(zhì)量以及液體動(dòng)壓和靜壓導(dǎo)軌的油膜厚度、油膜剛度等。 (2)耐磨性好　 耐磨性是指導(dǎo)軌在長(zhǎng)期使用過(guò)程中能否保持一定的導(dǎo)向精度。因?qū)Ч蛟诠ぷ鬟^(guò)程中難免有磨損，所應(yīng)力求減少磨損量，并在磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償或便于調(diào)整。導(dǎo)軌的耐磨性是指導(dǎo)軌在長(zhǎng)期使用過(guò)程中能否保持一定的導(dǎo)向精度。(3) 足夠的剛度　導(dǎo)軌的受力變形會(huì)影響導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度及部件之間的相對(duì)位置，因此要求導(dǎo)軌要有足夠的剛度。為減輕和平衡外力的影響，可采用加大導(dǎo)軌尺寸或添加輔助導(dǎo)軌的的方法提高剛度。導(dǎo)軌受力變形會(huì)影響部件之間的導(dǎo)向精度和相對(duì)位置，故要求導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的剛度。 (4)低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性　低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，作為運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)導(dǎo)軌易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)的差值，以及導(dǎo)軌的剛度等有關(guān)。 應(yīng)使導(dǎo)軌的摩擦阻力小，運(yùn)動(dòng)輕便，低速運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象。(5) 疲勞和壓潰 導(dǎo)軌面由于過(guò)載或應(yīng)力不均勻而使導(dǎo)軌表面產(chǎn)生彈性變形，反復(fù)運(yùn)行多次后就會(huì)形成疲勞點(diǎn)，呈塑性變形，表面形成龜裂、剝落而出現(xiàn)凹坑，這種現(xiàn)象就是壓潰。疲勞和壓潰是滾動(dòng)導(dǎo)軌失效的主要原因，為此應(yīng)控制滾動(dòng)導(dǎo)軌承受的最大載荷和受載的均勻性。 (6)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好　所設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌應(yīng)使制造和維修方便，在使用時(shí)便于調(diào)整和維護(hù)。導(dǎo)軌的分類(lèi)（1）滑動(dòng)導(dǎo)軌1)以聚四氟乙烯為基體，添加合金粉和氧化物等構(gòu)成的高分子復(fù)合材料。2)以環(huán)氧樹(shù)脂為基體，加入MoS膠體石墨、TiO2等制成的抗磨涂層材料。 圖32　貼塑導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu) a)矩形導(dǎo)軌　b)燕尾導(dǎo)軌　c)圓柱導(dǎo)軌（2）滾動(dòng)導(dǎo)軌 1)滾珠導(dǎo)軌　這種導(dǎo)軌的承載能力小，剛度低。2)滾珠導(dǎo)軌　這種導(dǎo)軌的承載能力和剛度都比滾珠導(dǎo)軌大，適用于載荷較大的數(shù)控機(jī)床。 圖33　滾珠導(dǎo)軌示意圖(3) 滾針導(dǎo)軌　滾針導(dǎo)軌的滾針比滾柱的長(zhǎng)徑比大，滾針導(dǎo)軌的特點(diǎn)是尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊，主要適用于導(dǎo)軌尺寸受限制的數(shù)控機(jī)床。(4) 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌(簡(jiǎn)稱(chēng)直線導(dǎo)軌)　1）滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的特點(diǎn)承載能力大 其滾道采用圓弧形式，增大了滾動(dòng)體和圓弧滾道接觸面積，從而大大地提高了導(dǎo)軌的承載能力，可達(dá)到平面滾道形式的13倍。剛性強(qiáng) 在該導(dǎo)軌制作時(shí)，常需要預(yù)加載荷，這是道軌系統(tǒng)剛度得以提高。所以直線導(dǎo)軌在工作時(shí)能承受較大的沖擊和振動(dòng)。壽命長(zhǎng) 由于是純滾動(dòng)，摩擦系數(shù)為滑動(dòng)導(dǎo)軌的1/50左右，磨損小，因而壽命長(zhǎng)，功率低，便于機(jī)械小型化傳動(dòng)平穩(wěn)可靠 由于摩擦小，動(dòng)作輕便，因而定位精度高，微量移動(dòng)靈活準(zhǔn)確。具有結(jié)構(gòu)自調(diào)整能力 裝配調(diào)整容易，因此降低了對(duì)配件加工精度要求。 2）滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的分類(lèi)按滾動(dòng)體的形狀分 有鋼珠式和滾柱式兩種，滾柱式由于為線接觸，故其有較高的承載能力，但摩擦力也較高，同時(shí)加工裝配也相對(duì)復(fù)雜。目前使用較多的是鋼珠式。按導(dǎo)軌截面形狀分 有矩形和梯形兩種，矩形導(dǎo)軌承載時(shí)各方向受力大小相等。梯形導(dǎo)軌能承受較大的垂直載荷，而其他方向的承載能力較低，但對(duì)于安裝基準(zhǔn)的誤差調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)。 按滾道溝槽形狀分 有單圓弧和雙圓弧二種，単圓弧溝槽為二點(diǎn)接觸，雙圓弧為四點(diǎn)接觸，前者的運(yùn)動(dòng)摩擦和對(duì)安裝基準(zhǔn)的誤差平均作用要比后者小，但其靜剛度比后者稍差。 圖34所示是直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的外形圖，直線滾動(dòng)導(dǎo)軌由一根長(zhǎng)導(dǎo)軌(導(dǎo)軌條)和一個(gè)或幾個(gè)滑塊組成。本設(shè)計(jì)中采用此種導(dǎo)軌。 導(dǎo)軌條 循環(huán)滾柱滑座 抗振阻尼滑座 循環(huán)滾柱滑座 導(dǎo)軌條 圖34　直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的外形圖滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算 1） 額定動(dòng)載荷Ca額定動(dòng)載荷是指滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的額定長(zhǎng)度壽命Ts=50km時(shí)，作用在滑座上大小和方向均不變化的載荷。其值可