【文章內(nèi)容簡介】 雙列直插式封裝形式，A0A15是地址線，不同的芯片可擴(kuò)展的存貯容量的大小不同，因而提供8位地址的P2端口線的數(shù)量各不相同，故2716為A0A10，27512為A0A15；D0D7是數(shù)據(jù)線；CE是片選線，低電平有效；OE是數(shù)據(jù)輸出選通線；Vpp是編程電源；Vcc是工作電源；PGM是編程脈沖輸入端。根據(jù)程序存貯器擴(kuò)展的原理，以EPROM2764A和鎖存器74LS373為例對8031單片機(jī)進(jìn)行程序存貯器的擴(kuò)展。因為2764A是8KB容量的EPROM，故用到了13根地址線，A0A12。如果只擴(kuò)展一片程序存貯器EPROM，故可將片選端CE直接接地。下圖為擴(kuò)展兩片EPROM的連接方法。同時，8031運(yùn)行所需的程序指令來自2764A，要把其EA端接地，否則，8031將不會運(yùn)行。數(shù)據(jù)存貯器的擴(kuò)展8031單片機(jī)內(nèi)部有128個字節(jié)RAM存貯器。CPU對內(nèi)部的RAM具有豐富的的操作指令。但在用于數(shù)據(jù)采集和處理時，僅靠片內(nèi)提供的128個字節(jié)的數(shù)據(jù)存貯器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在這種情況下，可利用MCS51的擴(kuò)展功能，擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存貯器。數(shù)據(jù)存貯器只使用WR、RD控制線而不用PSEN。正因為如此，數(shù)據(jù)存貯器與程序存貯器可完全重疊，均為0000HFFFFH，但數(shù)據(jù)存貯器與I/O口與外圍設(shè)備是統(tǒng)一遍址的，即任何擴(kuò)展的I/O口以及外圍設(shè)備均占用數(shù)據(jù)存貯器地址。8031的P0口為RAM的復(fù)用地址/數(shù)據(jù)線，P2口用于對RAM進(jìn)行頁面尋址（根據(jù)其容量不同，所占的P2端口不同，在對外部RAM讀/寫期間，CPU產(chǎn)生RD/WR信號。在8031單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，靜態(tài)RAM是最常用的，由于這種存貯器的設(shè)計無需考慮刷新問題，因而它與微處理器的接口很簡單。最常用的靜態(tài)RAM芯片有6116（2KB8）和6264（8KB8）。單一+5V供電，額定功耗分別為160mW和200mW，典型存取時間均為200ns，均有雙列之插式封裝，管腳分別為24和28線。下圖是6264與8031的連接圖。從圖中知：，第二片選線CS2接高電平，保持一直有效狀態(tài)。因6264是8KB容量的RAM，故用到了3根地址線。6264的地址范圍為0000H7FFFH。對于一個完整的應(yīng)用系統(tǒng)，必須具備一定容量的程序存貯器和一定容量的數(shù)據(jù)存貯器。8031單片機(jī)外部擴(kuò)展兩片2764EPROM和兩片6264靜態(tài)RAM。程序存貯器2764的地址為：0000H1FFFH。數(shù)據(jù)存貯器6264的地址為0000H7FFFH。8031只有P1口可作為普通I/O口用，所以需擴(kuò)展。鍵盤需要64個鍵，采用矩陣式鍵盤，需12個I/O口；顯示器采用7個LED，需7個I/O接口；兩個三相步進(jìn)電機(jī)，采用軟件環(huán)行分配器，需6個；刀架需4個；緊急停需1個。采用一片8279芯片和一片8255A即可。鍵盤/顯示器接口采用8279芯片，因為8279芯片是專用的鍵盤/顯示器接口芯片，還可以編程。8279芯片具有消顫（去抖動）、雙鍵同時按下保護(hù)功能。顯示控制亦按掃描方式工作，可以顯示8或16個數(shù)碼（字符）。LED的個數(shù)應(yīng)滿足顯示值的要求和便于顯示。8279與單片機(jī)8031的連接無特殊要求，除數(shù)據(jù)線、RESET、WR、RD直接連接外，CS與74LS138譯碼器輸出線Y1相連；8279的IRQ經(jīng)反相器與8031的中斷請求輸人線INT1相連；時鐘輸人端CLK與8031的地址鎖存控制端ALE相連。8279鍵盤最大可配置88個鍵，實際用了32個鍵。掃描線信號為SL0～SL2，經(jīng)74LS138譯碼器輸出的4個列選信號，接入鍵盤列線。鍵盤行查詢用了RL0～RL7的8根回饋線，接人鍵盤行線。8279配置的8位共陰極LED顯示器，其字位線由掃描線SL0～SL2經(jīng)譯碼器、驅(qū)動器提供，字段線由OUTA0～OUTBAOUTB0～OUTB3通過驅(qū)動器提供。8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為四個部分： 是一個8位的雙向三態(tài)驅(qū)動器，用于與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連。（AA0）與控制信息（RD、WR、RE、SET），控制片內(nèi)數(shù)據(jù)、CPU控制字、外設(shè)狀態(tài)信息的傳送。 根據(jù)CPU送來的控制字使所管I/O接口按一定工作方式工作。對C口甚至可按位實現(xiàn)“置位”或“復(fù)位”。、B、C三個端口。 A口：可編程為8位輸入，或8位輸出，或雙向傳送。 B口：可編程為8位輸入，或8位輸出，按不能雙向傳送。C口：可分為兩個4位口，用于輸入或輸出；也可用作A口、B口的狀態(tài)控制信號。8255A的D0～～；RD、WR、RESET與8031的同名引腳相連；A0、A1兩跟地址線與鎖存器74LS373輸出的最低2位連接。自單片機(jī)接受地址信息、控制信息，在數(shù)據(jù)總線與端口間傳送數(shù)據(jù)、狀態(tài)控制信號，也自數(shù)據(jù)總線接受控制字。首先判斷鍵盤上有無鍵閉合，先送8255的PA口一個數(shù)據(jù)為00H，使列線PA0～PA7的電平均為0，然后讀PB口的PB0～PB2的狀況；若不全為“1”，則有鍵閉合，此時延時10ms去掉抖動后再判斷有無鍵閉合。如無則繼續(xù)掃描，如有則判斷按下的鍵號。如確定有鍵按下時，便開始計算鍵值。當(dāng)采用8行4列的鍵盤時，定義第一行的鍵為00H～03H，定義第二行鍵的鍵值為04H～07H，依次類推。首先判斷是哪一行有鍵閉合，若第一行有鍵閉合，設(shè)置初值為00H，若第二行有鍵閉合，則設(shè)置初值為04H，依次類推。接著對列線進(jìn)行掃描以判斷是哪一列閉合。方法上使PA0對應(yīng)的列線輸出低電平，其余均為高電平，判斷一下是否第一列有鍵閉合，如有則列計數(shù)為00H，與初值相加則為鍵值，也即是鍵盤的鍵號，如無則把低電平移到第二列上再判斷，直到四列線全判斷完畢，找出列線為止。然后計算鍵值，最后可根據(jù)鍵號跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵功能程序的入口。0→列掃描線KEY有鍵按下？延時10ms有鍵按下？計算行值掃描各列鍵盤線求出列值計算鍵值轉(zhuǎn)各鍵功能功能1功能2功能3功能32…………圖44鍵盤程序框圖數(shù)碼顯示器是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中的廉價輸出設(shè)備。它由若干個發(fā)光二極管組成的。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫發(fā)亮。控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。這種筆畫式的七段顯示器，能顯示的字符數(shù)量較少，但控制簡單，使用方便。動態(tài)顯示是一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描）。對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也和點亮?xí)r間與間隔時間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示的為數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共極電位只需一個8位并行口（稱為掃描口）?？刂聘鱾€顯示器所顯示的字形也需一個公用的8位口（稱為數(shù)據(jù)口）。在8031RAM中設(shè)置6個顯示緩沖單元79H～7EH，分別存放6位顯示器的顯示數(shù)據(jù)。8255的A口掃描總是一位為高電平，即6位顯示器中僅有一位公共陰極為低電平，其它為高電平。8255的B口輸出相應(yīng)位（陰極為低）顯示數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段，使某一位顯示出一個字符，其它位為暗。依次地改變A口輸出為高的位，B口輸出對應(yīng)的段數(shù)據(jù)，6位顯示器就顯示出緩沖器顯示數(shù)據(jù)所確定的字符。5伏的穩(wěn)壓電源為全系統(tǒng)提供電源。輸出功率不小于8w。采用普通的三端固定輸出穩(wěn)壓集成電路，采用金封7805。 圖45穩(wěn)壓電源圖 ——9伏后，輸入整流橋，濾波后輸入三端穩(wěn)壓7805，再經(jīng)C2濾波輸出一個穩(wěn)定的5伏電壓。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中，程序的輸入方式多采用鍵盤直接輸入。若鍵盤中有一鍵失靈，就可能導(dǎo)致不能取得操作者的控制指令，而使系統(tǒng)失常。因此，鍵盤診斷是很重要的，通過鍵盤診斷程序，使操作者正確判斷鍵盤工作無誤或及時排除鍵盤故障。鍵盤診斷程序設(shè)計的基本思路是：在系統(tǒng)的鍵盤管理程序中加入使按鍵發(fā)聲子程序，當(dāng)有鍵按下時，發(fā)出標(biāo)識聲音，每當(dāng)按下鍵時聽到聲音，表明無故障，否則鍵出故障。 由于鍵盤識別程序已存在于鍵盤管理程序中，只要編寫聲音標(biāo)識子程序供調(diào)用就行了。因此，這種鍵盤診斷方式隨系統(tǒng)監(jiān)控程序自始至終存在，有利于操作者及時發(fā)現(xiàn)問題。，共響三次。 軟件設(shè)計銑床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用工作中，軟件設(shè)計是一個重要方面。實際上，軟件設(shè)計與硬件設(shè)計工作是不可分割的，二者必須結(jié)合進(jìn)行。軟件設(shè)計工作，按其功能可分二類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實質(zhì)性的功能；另一類是監(jiān)控（管理）軟件，它是控制微機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定的操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)的程序。但執(zhí)行軟件和監(jiān)控軟件沒有明確的界限和固定的功能劃分。習(xí)慣上把鍵盤解釋程序作為監(jiān)控程序，其它任務(wù)都分散在特定功能的執(zhí)行程序中，并由監(jiān)控程序來調(diào)用必要的功能模塊，完成預(yù)定的任務(wù)。在進(jìn)行軟件設(shè)計時，應(yīng)從全局著眼，先將整個系統(tǒng)的任務(wù)按功能分成一個一個的模塊，并為每一個執(zhí)行模塊定義，然后設(shè)計出每一個具體模塊的程序，最后組成一個系統(tǒng)。不僅整個系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)可具有模塊化的特性，而且其模塊內(nèi)部也可以分為小模塊。模塊特性對測試很有利，功能擴(kuò)充也很方便。要增加新功能，只要增加新模塊就能實現(xiàn)，像搭積木一樣。因此，這樣的模塊程序設(shè)計方法，思路清晰，邏輯性強(qiáng)，柔性較大。數(shù)控系統(tǒng)加工程序管理與操作模塊插補(bǔ)功能間隙補(bǔ)償步進(jìn)電機(jī)控制速度控制環(huán)行分配管理模塊程序設(shè)計自動換刀程序設(shè)計鍵盤程序顯示程序鍵盤診斷中斷功能診斷圖46數(shù)控系統(tǒng)框圖第五章 步進(jìn)電機(jī)的控制數(shù)控機(jī)械的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)一般用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行驅(qū)動元件，因此又稱為開換步進(jìn)控制系統(tǒng)。由于這種系統(tǒng)不使用位置、速度檢測和反饋裝置，沒有閉環(huán)控制系統(tǒng)中的穩(wěn)定性問題，因此具有結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便、可靠性高、制造成本低等一系列優(yōu)點，適用于精度要求不太高的中小型數(shù)控設(shè)備。開環(huán)系統(tǒng)主要由脈沖分配器、驅(qū)動電源、步進(jìn)電機(jī)組成。步進(jìn)電機(jī)是一種多相脈沖電機(jī)，它的各相繞組必須按一定的規(guī)律輪流供電，步進(jìn)電機(jī)才能按一定的方向旋轉(zhuǎn)。為實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)各繞組間有規(guī)律輪流供電，可以采用硬件邏輯來實現(xiàn)，也可以用計算機(jī)軟件來實現(xiàn)。單片機(jī)通過運(yùn)算不斷地向步進(jìn)電機(jī)發(fā)出脈沖分配信號，這樣就使步進(jìn)電機(jī)朝一個方向不斷轉(zhuǎn)動。單片機(jī)發(fā)出的脈沖速度快，步進(jìn)電機(jī)也轉(zhuǎn)得快，單片機(jī)發(fā)出的脈沖速度慢，步進(jìn)電機(jī)也轉(zhuǎn)得慢，這樣單片機(jī)就可以通過改變輸出脈沖的速度來改變步進(jìn)電機(jī)的速度。單片機(jī)還可以通過改變脈沖分配的順序來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向。再通過機(jī)械傳動使電機(jī)的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角變?yōu)楣ぷ髋_的進(jìn)退、移動速度和位移量。單片機(jī)就是這樣通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)來控制工作臺運(yùn)動的。由于單片機(jī)脈沖輸出的脈沖功率很小，不足以推動步進(jìn)電機(jī)，因而必須有一個把脈沖信號放大到足以推動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的放大器，這就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源。由于步進(jìn)電機(jī)是一個電感性負(fù)載，電流的上升率受電感大小的影響而在高頻運(yùn)行時扭