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正文內(nèi)容

小型數(shù)控立式銑床工作臺升降和制動裝置設(shè)計(編輯修改稿)

2024-08-30 12:11 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 51系列的8031單片機擴展系統(tǒng)。控制系統(tǒng)由微機部分,鍵盤、顯示器、I/O接口及光電隔離電路,步進電機功率放大電路等幾部分組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn),顯示器采用LED顯示器。 電氣控制系統(tǒng)框圖數(shù)控系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成,硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ),有了硬件軟件才能有效的運行。機床硬件電路圖由以下幾部分組成:①.主控制器,即CPU②.總線,包括數(shù)據(jù),地址,控制總線③.存儲器 ROM,RAM ④.接口,即I/O接口電路⑤.外設(shè),如 鍵盤,顯示器及光電輸入機等。電氣控制系統(tǒng)框圖如下:RAMROMCPUI/O接口外 設(shè)鍵盤、顯示器及其它驅(qū)動器步進電機圖 31 機床數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖(半閉環(huán)系統(tǒng)) 選擇CPU的類型對于計算精度要求較高、處理速度要求較快的系統(tǒng),可選用8位機。則Intel公司的MCS51系列單片機硬件結(jié)構(gòu)合理,指令系統(tǒng)規(guī)范,適合經(jīng)濟型數(shù)控機床。 MCS51系列指令系統(tǒng)簡介 MCS—51系列指令系統(tǒng)共有111條基本指令,其中單字節(jié)指令有49條,雙字節(jié)指令有45條,單字節(jié)指令有17條。(1)MCS—51系列指令系統(tǒng)的七種尋址方式簡介① 立即尋址 跟在操作碼后的一個字節(jié)就是實際操作數(shù)。② 直接尋址 指令中直接給出參加運算或傳送的數(shù)的地址。可以訪問三種地址:特殊功能寄存器SFR、內(nèi)部RAM128字節(jié)個單元、221個地址空間。 ③ 寄存器尋址 指定某一可尋址的寄存器的內(nèi)容為操作數(shù)。尋址空間是R0~RA、B、DPTR。④ 寄存器間接尋址 由指令指定某一寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù)地址,選定R0、RSP、DPTR(16位)來存放地址,使用時前加@。⑤ 變址尋址 由爭論指定的偏移量寄存器或稱變址寄存器和基址寄存器DPTR或PC相加所得結(jié)果作為操作數(shù)地址。⑥ 相對尋址 在指令中給定的地址偏移量與本指令所在單元地址(即PC內(nèi)容)相加,即得到真正有效的單元地址。⑦ 位尋址 對內(nèi)部RAM的128位和SFR塊內(nèi)的93位進行位操作。(2)MCS—51系列指令系統(tǒng)主要指令簡介MCS—51系列指令系統(tǒng)111條指令可分為五類:① 數(shù)據(jù)傳送類 29條 ② 算術(shù)操作類 24條③ 邏輯操作類 24條 ④ 控制程序轉(zhuǎn)移類 17條⑤ 布爾變量操作類 17條 定時器/計數(shù)器MCS—51系列單片機提供兩個十六位可編程的定時器/計數(shù)器,即T0和T1。他們具有兩種工作方式和四種模式。其工作原理如下圖所示。 定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)框圖定時器/計數(shù)器的核心是加一計數(shù)器,加一計數(shù)器脈沖有兩個來源,一個是外部脈沖源,另一個是系統(tǒng)的時鐘振蕩器。有兩個模擬開關(guān),前一個開關(guān)就是特殊寄存器TMOD的相應(yīng)位,后一個模擬開關(guān)就是特殊寄存器TCON的相應(yīng)位。TMOD和TCON是專門用于定時器/計數(shù)器的控制寄存器。用戶可以用指令對其各位進行寫入或更改操作,從而選擇不同的工作狀態(tài)或啟動時間,并可設(shè)置相應(yīng)的控制條件。(1)TMOD控制寄存器GATE——門控位或叫選通位,用來確定對應(yīng)的外部中斷請求引腳是否參與T0或T1的操作控制。C/T——計數(shù)器方式或定時器方式的選擇位。C/T=1時,計數(shù)方式;C/T=0時,定時器方式。M1和M0——工作模式控制位,4種工作模式。00 模式0:TLX中的低5位和THX的高8位構(gòu)成13位計數(shù)器。01 模式1:TLX與THX構(gòu)成16位計數(shù)器。10 模式2:可自動再裝入的8位計數(shù)器。11 模式3:把定時器0分成兩個8位計數(shù)器,關(guān)閉定時器1。(2)TCON 控制寄存器TF0、TF1——定時器T0、T1溢出標(biāo)志位,為1時申請中斷。TR0、TR1——定時器T0、T1運行控制位,有軟件設(shè)定,來控制定時器/計數(shù)器開啟或關(guān)閉。IE0、IE1——外部中斷源的標(biāo)志,為1時表示外部中斷源向CPU申請中斷。IT0、IT1——外部中斷源觸發(fā)控制位。 中斷系統(tǒng)MCS—51系列單片機提供五個中斷源,配備兩個中斷優(yōu)先級,INT0、INT1輸入外部中斷請求,兩個片內(nèi)定時器/計數(shù)器T0和T1溢出中斷請求TF0和TF1,一個片內(nèi)串行口中斷請求TI和RI。各中斷源所對應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址和優(yōu)先級如下:中斷源 入口地址 優(yōu)先級INT0 0003H 0T0 000BH 1INT1 0013H 2T1 001BH 3串行口中斷 0023H 4 存儲器擴展電路的設(shè)計存儲器擴展電路設(shè)計包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的擴展。在選擇程序存儲器芯片時,要考慮CPU與EPROM時序的匹配,還應(yīng)考慮最大讀出速度、工作溫度及存儲器的容量問題。MCS51系列單片機的特點之一是硬件設(shè)計簡單,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,對簡單的應(yīng)用場合MCS51系列的最小系統(tǒng)用一片8031外擴一片EPROM就能滿足功能的要求。對于復(fù)雜的應(yīng)用場合,可利用MCS51的擴展功能,構(gòu)成功能強,規(guī)模大的系統(tǒng)。(1)程序存儲器ROM的擴展 在機電控制系統(tǒng)中,目前用來擴展程序存儲器的主要是EPROM芯片,且MCS51的程序存儲器的尋址空間為64KB,8031不帶ROM。①常用的ROM芯片及引腳常用的半導(dǎo)體ROM芯片有:2716(2K8)、2732A(4K8)、276(8K8)、27128(16K8)、27256(32K8)、27512(64K8)。2762712272527512芯片均有28腳雙列直插式平封裝芯片。引腳向下兼容。如下圖是2764管腳配置:②地址鎖存器常用的地址鎖存器芯片是74LS373。74LS373是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器。其真值表如下:OEGDQLHHHLHLLLLXQ074LS373的引腳如下圖: (2)數(shù)據(jù)存儲器RAM的擴展常用的靜態(tài)RAM芯片有6116(2K8)、6264(8K8)、62256(32K8)等,62662256均采用CMOS工藝、28腳雙列直插式平封裝。6264引腳及邏輯符號見下圖: 譯碼電路設(shè)計(1)MCS—51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的地址譯碼規(guī)則① 程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器獨立編址。程序存儲器地址和數(shù)據(jù)存儲器地址可以重疊使用。都是從0000H~FFFFH。② 外圍I/O芯片與擴展數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址,外圍I/O芯片占用數(shù)據(jù)存儲器地址單元,且使用數(shù)據(jù)存儲器的讀/寫控制信號與讀/寫指令。③ CPU在訪問外部存儲器時地址編碼,CPU的P2口提供高8位地址,P0口經(jīng)外部地址鎖存器后提供低8位地址。(2)地址譯碼方法① 線選法利用單片機地址總線高位中的一根線作為選擇某一片存儲器芯片的片選信號。此法用于規(guī)模較小的系統(tǒng)。其優(yōu)點是不需要地址譯碼器,可節(jié)省硬件,降低成本。缺點是可尋址的芯片數(shù)目受到很大的限制,且地址空間不連續(xù),不能充分利用。② 全地址譯碼法對容量較大的系統(tǒng),擴展的外圍芯片較多,芯片所需的片選信號多于可利用的地址線時,就需要用這種全地址譯碼法。常采用的譯碼器是74LS138。其引腳圖如下:其邏輯功能表如下: G1 G2A G2BC B AY7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y01 0 00 0 01 1 1 1 1 1 1 01 0 00 0 11 1 1
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