【文章內(nèi)容簡介】 8253端口選擇8253具有3個獨立的計數(shù)通道，采用減1計數(shù)方式。在門控信號有效時，每輸入1個計數(shù)脈沖，通道作1次計數(shù)操作。當計數(shù)脈沖是已知周期的時鐘信號時，計數(shù)就成為定時。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)緩沖存儲器構(gòu)成，是CPU與8253之間交換信息的必經(jīng)之路2 讀寫控制 讀/寫控制分別連接系統(tǒng)的IOR和IOW， 由CPU控制著訪問8253的內(nèi)部通道。接收CPU送入的讀/寫控制信號， 并完成對芯片內(nèi)部各功能部件的控制功能， 因此， 它實際上是8253芯片內(nèi)部的控制器。A1A0：端口選擇信號，由CPU輸入。8253內(nèi)部有3個獨立的通道，加上控制字寄存器，構(gòu)成8253芯片的 4個端口， CPU可對3個通道進行讀/寫操作3對控制字寄存器進行寫操作。 這4個端口地址由最低2位地址碼A1和A0來選擇。如表所示。 引腳功能：RESET:復位輸入線，當該輸入端處于高電平時，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:芯片選擇信號線，當這個輸入引腳為低電平時,即/CS=0時,表示芯片被選中，允許8255與CPU 進行通訊。/CS=1時,8255無法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸.RD:讀信號線，當這個輸入引腳為低跳變沿時,即/RD產(chǎn)生一個低脈沖且/CS=0時,允許8255通過數(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:寫入信號，當這個輸入引腳為低跳變沿時,即/WR產(chǎn)生一個低脈沖且/CS=0時,允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入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CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時，通過它實現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送。 圖23 I/O接口芯片8255具有3個相互獨立的輸入/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8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個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8位的I/O鎖存器， 一個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8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口C可以通過工作方式設定而分成2個4位的端口， 每個4位的端口包含一個4位的鎖存器，分別與端口A和端口B配合使用，可作為控制信號輸出或狀態(tài)信號輸入端口。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)動器，分開為地址總線（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鎖存器的輸出門為三態(tài)驅(qū)動器，由信號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)動器74LS640作為數(shù)據(jù)總線的緩沖。輸入信號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)信號線，可與此鏈接. 字符輸入鍵盤BF6系統(tǒng)與BF3系統(tǒng)類似，使用字符輸入鍵盤輸入程序、參數(shù)、信息等，進行CNC的操作與診斷。電路上排列成8X8的矩陣。為識別輸入的字符，CPU依次發(fā)出8個行掃面信號，對鍵盤進行掃描。每次發(fā)出一個掃描信號，就依次讀入8列狀態(tài)。若有鍵按下，就可測知其矩陣代碼值，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，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。譯碼方式是分級譯碼。（2）存儲器：BF6系統(tǒng)中采用EROM、NMOS、RAM和CMOS RAM三種存儲器芯片。EROM為只讀存儲器，用于存儲系統(tǒng)的控制軟件，共32KX8位。NMOSRAM為隨機存儲器，用于計算機的中間計算，其響應時間非?？?。CMOS RAM是帶有后備電池的RAM，當交流電源切斷后仍可保持其內(nèi)部信息。這種存儲器用于存儲機床參數(shù)的系統(tǒng)設定參數(shù)。（3）CNCD的輸出信號的鎖存：CNC輸出的下述信號：到機床的接口信號（開關(guān)信號）、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)動器。74LS244沒有鎖存的功能。地址鎖存器就是一個暫存器，它根據(jù)控制信號的狀態(tài)，將總線上地址代碼暫存起來。（4）擴展總線：擴展總線用于CNC裝置與可編程序接口（PG）和CRT的控制芯片鏈接。為了簡化機床的強電控制柜，多數(shù)機床使用可編程控制器作為CNC裝置與機床強電控制部分的接口。機床順序控制邏輯由PC軟件實現(xiàn)。BF6系統(tǒng)采用的是FANUC的PCD。使用PC時，上述大部分輸入，輸出信號都由PC與機床側(cè)聯(lián)系。 3 XY向工作臺裝配設計 設計參數(shù)設計一套供立式數(shù)控銑床使用的XY數(shù)控工作臺，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。工作臺面尺寸為1200mm450mm，加工范圍為300mm120mm工作臺空載進給最快移動速度： Vxmax = Vymax =14m/min，工作臺進給最快移動速度:。最大鉆孔直徑d=100mm，最大攻絲直徑M24，銑削能力100/min 機械部件的選擇直流電動機有永磁式、它激式、串激式與并激式幾種。前兩種電機具有線性的機械特性，有良好的起、制動特性與調(diào)速特性，適用于伺服驅(qū)動。這里我選用的電機，是在永磁式電機的基礎(chǔ)上，為數(shù)控機床開發(fā)的力矩電機，它廣泛用于閉環(huán)(包括半閉環(huán)）伺服驅(qū)動系統(tǒng)。下圖為直流伺服電動機的結(jié)構(gòu)，主要包括如下三部分: 圖31 直流伺服電動機基本結(jié)構(gòu)固定磁極—定子。磁場由定子的磁極產(chǎn)生。根據(jù)產(chǎn)生磁場的方式，直流電機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。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，在定子磁場作用下產(chǎn)生帶動負載旋轉(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，換向片與電樞導體相接。機電一體化產(chǎn)品要求機械系統(tǒng)的各運動機構(gòu)必須得到安全的支承，并能準確地完成其特定方向的運動。這個任務就有導向機構(gòu)來完成。機電一體化產(chǎn)品的導向機構(gòu)是導軌，其作用是支承和導向。導軌主要用來支承和引導運動部件沿一定的軌道運動。在導軌副中，運動的一方稱為運動導軌，不運動的一方稱為支承導軌。運動導軌相對于支承導軌的運動，通常是直線運動或回轉(zhuǎn)運動。目前，數(shù)控機床上的導軌形式主要有滑動導軌、滾動導軌和液體靜壓導軌等。(1) 導向精度高　 導向精度主要是指動導軌沿支承導軌運動的直線度或圓度及機床的運動部件沿導軌移動時的直線性和其有關(guān)基準面之間的相互位置的準確性。影響它的因素有：導軌的幾何精度、接觸精度、結(jié)構(gòu)形式、剛度、熱變形、裝配質(zhì)量以及液體動壓和靜壓導軌的油膜厚度、油膜剛度等。 (2)耐磨性好　 耐磨性是指導軌在長期使用過程中能否保持一定的導向精度。因?qū)Ч蛟诠ぷ鬟^程中難免有磨損，所應力求減少磨損量，并在磨損后能自動補償或便于調(diào)整。導軌的耐磨性是指導軌在長期使用過程中能否保持一定的導向精度。(3) 足夠的剛度　導軌的受力變形會影響導軌的導向精度及部件之間的相對位置，因此要求導軌要有足夠的剛度。為減輕和平衡外力的影響，可采用加大導軌尺寸或添加輔助導軌的的方法提高剛度。導軌受力變形會影響部件之間的導向精度和相對位置，故要求導軌應有足夠的剛度。 (4)低速運動平穩(wěn)性　低速運動時，作為運動部件的動導軌易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象低速運動的平穩(wěn)性與導軌的結(jié)構(gòu)和潤滑，動、靜摩擦系數(shù)的差值，以及導軌的剛度等有關(guān)。 應使導軌的摩擦阻力小，運動輕便，低速運動時無爬行現(xiàn)象。(5) 疲勞和壓潰 導軌面由于過載或應力不均勻而使導軌表面產(chǎn)生彈性變形，反復運行多次后就會形成疲勞點，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。疲勞和壓潰是滾動導軌失效的主要原因，為此應控制滾動導軌承受的最大載荷和受載的均勻性。 (6)結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好　所設計的導軌應使制造和維修方便，在使用時便于調(diào)整和維護。導軌的分類（1）滑動導軌1)以聚四氟乙烯為基體，添加合金粉和氧化物等構(gòu)成的高分子復合材料。2)以環(huán)氧樹脂為基體，加入MoS膠體石墨、TiO2等制成的抗磨涂層材料。 圖32　貼塑導軌的結(jié)構(gòu) a)矩形導軌　b)燕尾導軌　c)圓柱導軌（2）滾動導軌 1)滾珠導軌　這種導軌的承載能力小，剛度低。2)滾珠導軌　這種導軌的承載能力和剛度都比滾珠導軌大，適用于載荷較大的數(shù)控機床。 圖33　滾珠導軌示意圖(3) 滾針導軌　滾針導軌的滾針比滾柱的長徑比大，滾針導軌的特點是尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊，主要適用于導軌尺寸受限制的數(shù)控機床。(4) 滾動直線導軌(簡稱直線導軌)　1）滾動直線導軌的特點承載能力大 其滾道采用圓弧形式，增大了滾動體和圓弧滾道接觸面積，從而大大地提高了導軌的承載能力，可達到平面滾道形式的13倍。剛性強 在該導軌制作時，常需要預加載荷，這是道軌系統(tǒng)剛度得以提高。所以直線導軌在工作時能承受較大的沖擊和振動。壽命長 由于是純滾動，摩擦系數(shù)為滑動導軌的1/50左右，磨損小，因而壽命長，功率低，便于機械小型化傳動平穩(wěn)可靠 由于摩擦小，動作輕便，因而定位精度高，微量移動靈活準確。具有結(jié)構(gòu)自調(diào)整能力 裝配調(diào)整容易，因此降低了對配件加工精度要求。 2）滾動直線導軌的分類按滾動體的形狀分 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，同時加工裝配也相對復雜。目前使用較多的是鋼珠式。按導軌截面形狀分 有矩形和梯形兩種，矩形導軌承載時各方向受力大小相等。梯形導軌能承受較大的垂直載荷，而其他方向的承載能力較低，但對于安裝基準的誤差調(diào)節(jié)能力較強。 按滾道溝槽形狀分 有單圓弧和雙圓弧二種，単圓弧溝槽為二點接觸，雙圓弧為四點接觸，前者的運動摩擦和對安裝基準的誤差平均作用要比后者小，但其靜剛度比后者稍差。 圖34所示是直線滾動導軌副的外形圖，直線滾動導軌由一根長導軌(導軌條)和一個或幾個滑塊組成。本設計中采用此種導軌。 導軌條 循環(huán)滾柱滑座 抗振阻尼滑座 循環(huán)滾柱滑座 導軌條 圖34　直線滾動導軌副的外形圖滾動直線導軌的設計計算 1） 額定動載荷Ca額定動載荷是指滾動直線導軌的額定長度壽命Ts=50km時，作用在滑座上大小和方向均不變化的載荷。其值可