【導讀】的加工問題，且能穩(wěn)定產品的加工質量，大幅度地提高生產效率。面臨的情況看，因數控機床價格較貴，一次性投資較大使企業(yè)心有余而力不足。我國作為機床大國，擁有大量的普通機床。一種較好的選擇。插補、暫停、循環(huán)加工、螺紋加工等功能。考慮到經濟型數控機床加工精度要求

　　

【正文】 程序存儲器的應用場合，其價格低，使用靈活，非常適合在我國使用。此次作業(yè)使用的是 8031 芯片。 一、 8031 單片機的基本特性 8031 單片機具 有以下幾個特點： （ 1）具有功能很強的 8位中央處理單元（ CPU）； （ 2）片內有時鐘發(fā)生電路（ 6MH 或 12MH）、每執(zhí)行一條指令時間為 或 ； （ 3）片內具有 128字節(jié)的 RAM； （ 4）具有 21個特殊寄存器。 （ 5）可擴展 64K 字節(jié)的外部數據存儲器和 64K字節(jié)的外部程序存儲器； （ 6）具有 4個 I/O口， 32 根 I/O 線； （ 7）具有 2個 16位定時器 /計數器； （ 8）具有 5個中斷源，配備 2個中斷優(yōu)先級； （ 9）具有一個全雙功串行接口； （ 10）具有位尋址能力，適用邏輯運算。 從上述特性可以 看出這種 8031 芯片集成度高、功能強，只需增加少量外圍器件就可以構成一個完整的微機系統(tǒng)。 二、 8031 芯片引腳及其功能 某某學院畢業(yè)設計（論文） 21 8031 芯片具有 40 根引腳，其引腳圖如下。 ① 40根引腳按其功能可以分為四類： 1. 電源線 2根。 2. Vcc：編程和正常操作時的電源電壓，接 +5V。 Vss：地電平。 2 根。 XTAL1：振蕩器的反向放大器輸入。使用外部振蕩器時必須接地。 XTAL2：振蕩器的反向放大器輸出和內部時鐘發(fā)生器的輸入。當使用外部振蕩器時用于輸入外部震蕩信號。 、 P P P3 四個 8 位口， 32 根 I/O 線，其功能如下： （ 1） — （ AD0— AD7） 是 I/O 端口 0的引腳。端口 0 是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 端口。在存取外部存儲器時，該端口分時地用作低 8 位的地址線和 8位雙向的數據端口（在此時內部上拉電阻有效）。 （ 2） — 端口 1 的引腳，是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 通道，專供用戶使用。 （ 3） — （ A8— A15） 端口 2 的引腳。端口 2是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口，在訪問外部存儲器時，它輸出 高 8 位地址 A8— A15。 某某學院畢業(yè)設計（論文） 22 （ 4） — 端口 3 的引腳。端口 3是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口，該口的每一位均可獨立地定義第一 I/O 口功能或第二 I/O 口功能。作為第一功能使用時，口的結構與 P1 操作與口完全相同，第二功能如下所示： 口引腳 第二功能 RXD (串行輸入口 ) TXD (串行輸出口 ) INT0 (外部中斷 ) INT1 (外部中斷 ) T0 (定時器 0 外部輸入 ) T1 (定時器 1 外部輸入 ) WR (外部數據存儲器寫選通） RD (外部數據存儲器讀選通 ) 由上看出， 8031 單片機不是將地址總線、數據總線和控制總線分開，而是地址線、數據線和部分控制均由 I/O 口完成。 （ 1） PSEN：程序存儲器的使能引腳，是外部程序存儲器的選通信號，低電平有效。從外部程序存儲器取數時，在每個機器周期內二次有效。 （ 2） EA/VPP： EA為高電平時， CPU 執(zhí)行內部程序存儲器的指令。 EA為低電平時，CPU 僅執(zhí)行外部程序存儲器的指令。因為 8031 芯片沒有內部程序存儲器，所以 EA 必須接地。 （ 3） ALE/PROG： ALE 是地址鎖存器使能信號。作為地址鎖存允許時高電平有效。因為 P1 端口是分時傳送數據和低 8 位地址。所以訪問外部存儲器時， ALE 信號鎖存低 8 位地址。即使在不訪問外部存儲器時，也以 1/6振蕩頻率的固定頻率產生 ALE，因此可以用它作為外部的時鐘信號。 ALE 主要是提供一個定時信號，在從外部程序存儲器取指令時，把 P0 口的低位地址字節(jié)鎖存到外接的地址鎖存器中。 （ 4） RST/VPD：是復位 /備用電源端。在振蕩器運行時，使 RST 引腳至少保持兩個機器周期為高電平，可實現復位操作，復位后程序計數器清零，即程序從某某學院畢業(yè)設計（論文） 23 0000H 單元開始執(zhí)行。在 VCC 關斷前加上 VPD（掉電保護） RAM 的內容將不變。 三、 8031 芯片內部的存儲器結構及地址分配 8031 芯片內部無程序存儲器，只有 256 字節(jié)的數據存儲器， 地址從 00H— 7FH，其地址分配如下： 8031 芯片內部 256 字節(jié)的空間被分成兩部分，其中內部數據存儲器（ RAM）地址為 00H— 7FH，特殊功能寄存器（ SFR）的地址為 80H— FFH。 在內部數據存儲器中的 00H— 1FH為四個工作寄存器區(qū)，其中： 0 區(qū) 00H— 07H 1 區(qū) 08H— 0FH 2 區(qū) 10H— 17H 3 區(qū) 18H— 1FH 每個區(qū)都有 8 個 8 位寄存器 R0— R7?？梢杂脕頃捍孢\算的中間結果，以提高運算速度。其中的 R0和 R1 還可以用來存放 8 位地址。要確定采用哪個工作寄存器區(qū)，可通過標志寄存器 PSW 中的 RS0、 RS1兩位來指定。 從 20H— 2FH 是“位尋址”空間。在此空間中， CPU 既可對其執(zhí)行按字節(jié)操作，又可對其中每個單元的 8位二進制代碼執(zhí)行按位的操作。 從 30H— 7FH 是可以按字節(jié)尋址的數據緩沖區(qū)，在此區(qū)域中可以設置堆棧。由于 8031 復位后堆棧指針 SP指向工作寄存器區(qū)（即 SP=07H），所以用戶必須在初始化程序中對 SP 設置 30H 以后的地址區(qū)間為初值。 8031 芯片內部沒有程序存儲器，且僅有 128字節(jié)的數據存儲器，因而再組成控制 系統(tǒng)時可根據需要擴展外部程序存儲器和外部數據存儲器。由于地址線是 16 位的，故最多能擴展64KB 程序存儲器和 64KB 數據存儲器，其地址均為 0000H— FFFFH，即程序存儲器和數據存儲器為獨立編址；因此 EPROM 和 RAM 的地址分配比較自由，編程時不必考慮地址沖突問題。 存儲器擴展電路設計 址沖突問題。 MCS— 51 的程序存儲器的尋址空間為 64K 字節(jié)， 8031 片內不帶 ROM，某某學院畢業(yè)設計（論文） 24 用作程序存儲器的器件是 EPROM。由于綜合作業(yè)設計要求擴展的程序存儲器和數據存儲器必須大于等于 16KB，所以在此選取程序存儲器為 一片 27128 數據存儲器為兩片 6264。 、程序存儲器的擴展 27128 芯片的結構及工作方式 27128 芯片為 28腳雙列直插式扁平封裝芯片，其引腳排列如下圖： 圖中 VPP 是編程電壓端， PGM 是編程控制端， OE是輸出使能端， CS 是片選端，它們均為低電平有效。下表是 EPROM 工作方式選擇。表中 VIH 表示輸入高電平，VIL 表示輸入低電平，芯片的數據引腳是三態(tài)的，當芯片未選中，即 CS 是高電平時，它們處于高阻狀態(tài)，不會影響其他芯片輸出狀態(tài)。而當 CS 和 OE 均為低電平時，芯片被選中，其存儲內 容從數據端輸出，即處于 DOUT 狀態(tài)。在編程時，從數據輸入要存儲的信息，數據引腳處于數據輸入 DIN 狀態(tài)。編程時 PGM必須為低，使數據寫入芯片。 類型 CE OE VPP VCC OE/VPP PGM 輸出 27128 引腳號 讀 某某學院畢業(yè)設計（論文） 25 維 持 編 程 編程檢驗 編程禁止 （ 20） VIL VIH VIL VIL VIH （ 22） VIL 任意 VIH VIL VIH （ 1） VCC VCC VPP VPP VPP （ 28） VCC VCC VCC VCC VCC （ 11— 13， 15— 19） DOUT 高阻 DIN DOUT 高阻 地址鎖存器 某某學院畢業(yè)設計（論文） 26 由于單片機 8031 芯片的 P0 口是分時傳送低 8位地址線和數據線，故 8031擴展系統(tǒng)中一定要有地址鎖存器。在此選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，其引腳及與 8031 芯片連接見下圖： E G D Q L H H H L H L L L L X Q 上表是 74LS373 的真值表，表中： L—— 低電平； H—— 高電平； X—— 不定態(tài)； Q0—— 建立穩(wěn)態(tài)前 Q的電平； G—— 輸入端，與 8031ALE 連高電平：暢通無阻低電平：關門鎖存。圖中 OE—— 使能端，接地。 當 G=“ 1”時， 74LS373 輸出端 1Q— 8Q 與輸入端 1D— 8D 相 同； 當 G為下降沿時，將輸入數據鎖存。 8031 與 EPROM 芯片的連接 （ 1）地址線的連接 EPROM 低 8 位地址線 A0— A7 經地址鎖存器與 8031 的 P0 口相連； EPROM 高 8位地址線 A8— A15 直接與 8031 的 P2 口相連。由于 8031 的 P0 口是分時輸出低 8位地址和數據，故要外接地址鎖存器，并由 CPU 發(fā)出的地址允許鎖存信號 ALE的下降沿將地址信息鎖存入地址鎖存器中。如外接存儲器芯片內有地址鎖存器，則單片機 CPU 的 P0 口可與存儲器低 8 位地址線直接相連，但仍要將 CPU 的 ALE信號與存儲 器芯片 ALE 端相連。單片機的 P2 口用作高位地址線及片選地址線，由于 P2 口輸出具有鎖存的功能，故不必外加地址鎖存器。 （ 2）數據線的連接 存儲器的 8位數據線 D0— D7與 8031 芯片的 P0 口 P0。 0— P0。 7 直接相連， 單片機規(guī)定指令碼和數據都是由 P0口讀入，數位對應相連即可。 （ 3）控制線的連接 某某學院畢業(yè)設計（論文） 27 8031 芯片的 PSEN 與 EPROM 芯片的 OE端相連。 8031 芯片 EA 接地， CPU執(zhí)行外部程序存儲器的指令。 8031 芯片 ALE 接地址鎖存器 74LS373 的 G端。