【導(dǎo)讀】的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度地提高生產(chǎn)效率。面臨的情況看，因數(shù)控機(jī)床價(jià)格較貴，一次性投資較大使企業(yè)心有余而力不足。我國(guó)作為機(jī)床大國(guó)，擁有大量的普通機(jī)床。一種較好的選擇。插補(bǔ)、暫停、循環(huán)加工、螺紋加工等功能?？紤]到經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工精度要求

　　

【正文】 程序存儲(chǔ)器的應(yīng)用場(chǎng)合，其價(jià)格低，使用靈活，非常適合在我國(guó)使用。此次作業(yè)使用的是 8031 芯片。 一、 8031 單片機(jī)的基本特性 8031 單片機(jī)具 有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1）具有功能很強(qiáng)的 8位中央處理單元（ CPU）； （ 2）片內(nèi)有時(shí)鐘發(fā)生電路（ 6MH 或 12MH）、每執(zhí)行一條指令時(shí)間為 或 ； （ 3）片內(nèi)具有 128字節(jié)的 RAM； （ 4）具有 21個(gè)特殊寄存器。 （ 5）可擴(kuò)展 64K 字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和 64K字節(jié)的外部程序存儲(chǔ)器； （ 6）具有 4個(gè) I/O口， 32 根 I/O 線； （ 7）具有 2個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； （ 8）具有 5個(gè)中斷源，配備 2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)； （ 9）具有一個(gè)全雙功串行接口； （ 10）具有位尋址能力，適用邏輯運(yùn)算。 從上述特性可以 看出這種 8031 芯片集成度高、功能強(qiáng)，只需增加少量外圍器件就可以構(gòu)成一個(gè)完整的微機(jī)系統(tǒng)。 二、 8031 芯片引腳及其功能 某某學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shí)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(shí)必須接地。 XTAL2：振蕩器的反向放大器輸出和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。當(dāng)使用外部振蕩器時(shí)用于輸入外部震蕩信號(hào)。 、 P P P3 四個(gè) 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(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 端口。在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)，該端口分時(shí)地用作低 8 位的地址線和 8位雙向的數(shù)據(jù)端口（在此時(shí)內(nèi)部上拉電阻有效）。 （ 2） — 端口 1 的引腳，是一個(gè)帶內(nèi)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(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出 高 8 位地址 A8— A15。 某某學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 （ 4） — 端口 3 的引腳。端口 3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口，該口的每一位均可獨(dú)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(shí)，口的結(jié)構(gòu)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(shí)器 0 外部輸入 ) T1 (定時(shí)器 1 外部輸入 ) WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 由上看出， 8031 單片機(jī)不是將地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線分開，而是地址線、數(shù)據(jù)線和部分控制均由 I/O 口完成。 （ 1） PSEN：程序存儲(chǔ)器的使能引腳，是外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。從外部程序存儲(chǔ)器取數(shù)時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)二次有效。 （ 2） EA/VPP： EA為高電平時(shí)， CPU 執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 EA為低電平時(shí)，CPU 僅執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令。因?yàn)?8031 芯片沒有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以 EA 必須接地。 （ 3） ALE/PROG： ALE 是地址鎖存器使能信號(hào)。作為地址鎖存允許時(shí)高電平有效。因?yàn)?P1 端口是分時(shí)傳送數(shù)據(jù)和低 8 位地址。所以訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 信號(hào)鎖存低 8 位地址。即使在不訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，也以 1/6振蕩頻率的固定頻率產(chǎn)生 ALE，因此可以用它作為外部的時(shí)鐘信號(hào)。 ALE 主要是提供一個(gè)定時(shí)信號(hào)，在從外部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，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(fù)位 /備用電源端。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，使 RST 引腳至少保持兩個(gè)機(jī)器周期為高電平，可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器清零，即程序從某某學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 0000H 單元開始執(zhí)行。在 VCC 關(guān)斷前加上 VPD（掉電保護(hù)） RAM 的內(nèi)容將不變。 三、 8031 芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及地址分配 8031 芯片內(nèi)部無程序存儲(chǔ)器，只有 256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 地址從 00H— 7FH，其地址分配如下： 8031 芯片內(nèi)部 256 字節(jié)的空間被分成兩部分，其中內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）地址為 00H— 7FH，特殊功能寄存器（ SFR）的地址為 80H— FFH。 在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的 00H— 1FH為四個(gè)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(gè)區(qū)都有 8 個(gè) 8 位寄存器 R0— R7。可以用來暫存運(yùn)算的中間結(jié)果，以提高運(yùn)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(gè)工作寄存器區(qū)，可通過標(biāo)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(duì)其執(zhí)行按字節(jié)操作，又可對(duì)其中每個(gè)單元的 8位二進(jìn)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(shù)據(jù)緩沖區(qū)，在此區(qū)域中可以設(shè)置堆棧。由于 8031 復(fù)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(duì) SP 設(shè)置 30H 以后的地址區(qū)間為初值。 8031 芯片內(nèi)部沒有程序存儲(chǔ)器，且僅有 128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，因而再組成控制 系統(tǒng)時(shí)可根據(jù)需要擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。由于地址線是 16 位的，故最多能擴(kuò)展64KB 程序存儲(chǔ)器和 64KB 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其地址均為 0000H— FFFFH，即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為獨(dú)立編址；因此 EPROM 和 RAM 的地址分配比較自由，編程時(shí)不必考慮地址沖突問題。 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 址沖突問題。 MCS— 51 的程序存儲(chǔ)器的尋址空間為 64K 字節(jié)， 8031 片內(nèi)不帶 ROM，某某學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 用作程序存儲(chǔ)器的器件是 EPROM。由于綜合作業(yè)設(shè)計(jì)要求擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器必須大于等于 16KB，所以在此選取程序存儲(chǔ)器為 一片 27128 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為兩片 6264。 、程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 27128 芯片的結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)引腳是三態(tài)的，當(dāng)芯片未選中，即 CS 是高電平時(shí)，它們處于高阻狀態(tài)，不會(huì)影響其他芯片輸出狀態(tài)。而當(dāng) CS 和 OE 均為低電平時(shí)，芯片被選中，其存儲(chǔ)內(nèi) 容從數(shù)據(jù)端輸出，即處于 DOUT 狀態(tài)。在編程時(shí)，從數(shù)據(jù)輸入要存儲(chǔ)的信息，數(shù)據(jù)引腳處于數(shù)據(jù)輸入 DIN 狀態(tài)。編程時(shí) PGM必須為低，使數(shù)據(jù)寫入芯片。 類型 CE OE VPP VCC OE/VPP PGM 輸出 27128 引腳號(hào) 讀 某某學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 維 持 編 程 編程檢驗(yàn) 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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 由于單片機(jī) 8031 芯片的 P0 口是分時(shí)傳送低 8位地址線和數(shù)據(jù)線，故 8031擴(kuò)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(guān)門鎖存。圖中 OE—— 使能端，接地。 當(dāng) G=“ 1”時(shí)， 74LS373 輸出端 1Q— 8Q 與輸入端 1D— 8D 相 同； 當(dāng) G為下降沿時(shí)，將輸入數(shù)據(jù)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(jīng)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(shí)輸出低 8位地址和數(shù)據(jù)，故要外接地址鎖存器，并由 CPU 發(fā)出的地址允許鎖存信號(hào) ALE的下降沿將地址信息鎖存入地址鎖存器中。如外接存儲(chǔ)器芯片內(nèi)有地址鎖存器，則單片機(jī) CPU 的 P0 口可與存儲(chǔ)器低 8 位地址線直接相連，但仍要將 CPU 的 ALE信號(hào)與存儲(chǔ) 器芯片 ALE 端相連。單片機(jī)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(shù)據(jù)線的連接 存儲(chǔ)器的 8位數(shù)據(jù)線 D0— D7與 8031 芯片的 P0 口 P0。 0— P0。 7 直接相連， 單片機(jī)規(guī)定指令碼和數(shù)據(jù)都是由 P0口讀入，數(shù)位對(duì)應(yīng)相連即可。 （ 3）控制線的連接 某某學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(chǔ)器的指令。 8031 芯片 ALE 接地址鎖存器 74LS373 的 G端。