【正文】 ) 中斷控制系統(tǒng) MCS51單片機的中斷功能較強，以滿足控制應用的需要。 8051 共有 5個中斷源，即外中斷兩個，定時 /計數(shù)中斷兩個，串行中斷一個。全部中斷分為高級和低級共兩個優(yōu)先級別。 8) 時鐘電路 MCS51芯片的內(nèi)部有時鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列。系統(tǒng)允許的晶振頻率一般為 6 MHz和 12 MHz。 從上述內(nèi)容可以看出， MCS51 雖然是一個單片機芯片，但作為計算機應該具有的基本部件它都包括，因此，實際上它已是一個簡單的微型計算機系統(tǒng) 了。 擴展存儲器的選擇 ： 8051 單片機內(nèi)有 256 個 RAM 單元，但其中后 128 單元被專用寄存器占用，能作為寄存器供用戶使用的只是前 128單元，用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。及有 4 KB掩膜 ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格。機床數(shù)控系統(tǒng)需要的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的容量都較大，必須外接程序存儲器（ EPROM）和數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）芯片。 A．程序存儲器的擴展 a．選用 27128 芯片 常用的 EPROM 存儲器有 2716， 2732， 2764， 27128， 27256 等，容量分別為南昌大學本科畢業(yè)設計 28 2K、 4K、 8K、 16K， 32K。由于車床數(shù)控系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制程序和加工程序，采用16KB 8的 27128 芯片，可與單片機所選的 12MHz時鐘相匹配。 27128EPROM 芯片是一個有 28根引腳的雙列直插式集成元件。該芯片共有 14根地址線 A0～ A13， 8根數(shù)據(jù)線 D0～ D7，其余的為控制線。 27128低八位地址線和 74LS373的輸出端連接 ,高六位地址線直接與 8051的～ 。它的八位數(shù)據(jù)線直接與 8051的 P0口連接。 ROM的尋址范圍為 0000H～ 3FFFH，并且采用譯碼器，使地址范圍無重疊區(qū)。 b．地址鎖存器 74LS373 單片機規(guī)定 P0口提供低 8位地址線，同時又要作為數(shù)據(jù)線，所以 P0是一個分時輸出低 8位地址和數(shù)據(jù)的通道口。為了把地址信息分離出來保存，提供外接存儲器的低 8位地址信息，通常采用 74LS373 作為地址鎖存器。 除 74LS373外， 74LS27 828 8212 等芯片也可用作地址鎖存器，使用時接法稍有不同，由于接線稍繁，多用硬件和價格稍貴，故不如 74LS373 用得普遍。74LS373 作為地址鎖存器。 D1～ D8 是輸入端， Q1～ Q8 是輸出端， CE 是片選端，片選端 G 與 8031 單片機的地址鎖存信號 ALE 連接。當片選 端 G=1 時， 74LS373的輸出端與輸入端相通，當 G端從高電平返回低電平（下降沿）時，輸入的地址信息就被鎖入 Q1～ Q8中。 B．數(shù)據(jù)存儲器的擴展 a．選用 62256 芯片 數(shù)據(jù)存儲器選用 32K 8位的 62256芯片，其地址范圍為 6000H～ 7FFFH，它的 22 腳當 CS 為高，自己也在高電平時，具有自動提供刷新 RFSH 的功能。也采用譯碼器，使其無重疊區(qū)的地址范圍。 b．地址譯碼器 74LS138 外部芯片都通過總線與單片機連接，單片機數(shù)據(jù)總線分時地與各個外部芯片進行數(shù)據(jù)傳送，故需進行片選控制。若芯片內(nèi)有多個地址單 元時，還要進行片內(nèi)地址選擇。 8051 單片機應用系統(tǒng)的地址譯碼規(guī)定，外部擴展芯片與數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址，所以外部芯片不僅占用數(shù)據(jù)存儲器一定數(shù)量的地址單元，而且要使用讀 /寫信號與讀 /寫指令完成數(shù)據(jù)傳送。 數(shù)控硬件結(jié)構(gòu)中采用全地址譯碼方式。所謂全地址譯碼是：低位地址作為片內(nèi)地址，高位地址用譯碼器譯碼，譯碼器輸出的地址選擇信號作為片選線連至每個外部芯片的片選端。 地址譯碼常用 74LS138 譯碼器， G G2A 和 G2B 是賦能端， A、 B、 C 是選擇端， Y0～ Y7是輸出端。 南昌大學本科畢業(yè)設計 29 74LS138地址譯碼電路輸入端出占用了 8051單 片機的 ～ 地址線，剩余的 13 根地址線用作數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)地址線。 74LS138 譯碼器每一個輸出端可接一個外部芯片的片選端實現(xiàn)分時片選控制，因此，一個 74LS138譯碼器的 8根輸出端可以連接 8個 8K字節(jié)地址空間。單片機的讀 /寫信號經(jīng)過與門后控制譯碼器的賦能端 G2A、 G2B，這就保證只有在讀 /寫狀態(tài)時譯碼器輸出端才會輸出片選。 確定 I/O 及鍵盤接口 8051只有 P1口可作為普通 I/O口用，所以需擴展。鍵盤需要 40個鍵，采用矩陣式鍵盤，需 12 個 I/O 口；兩個三相步進電機，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。 鍵盤接口采用 8279芯片，因為 8279 芯片是專用的鍵盤接口芯片，還可以編程。 8279芯片具有消顫（去抖動）、雙鍵同時按下保護功能。 按鍵開關去抖動問題 圖 41 鍵操作和健抖動 鍵盤的抖動時間一般為 5～ 10ms，抖動現(xiàn)象會引起 CPU對一次鍵操作進行多次處理，從而可能產(chǎn)生錯誤。 南昌大學本科畢業(yè)設計 30 消除抖動不良后果的方法： ⑴ 硬件去抖動 其中 RC濾波電路去抖動電路簡單實用，效果較好。 ⑵ 軟件去抖動 檢測到按鍵按下后，執(zhí)行延時 10ms子程序后再確認該鍵是否確實按下，消 除抖動影響。 圖 42 硬件消抖電路 ： ⑴ 獨立式按鍵 獨立式按鍵是每個按鍵占用一根 I/O端線。 特點： ①各按鍵相互獨立，電路配置靈活； ②按鍵數(shù)量較多時， I/O端線耗費較多，電路結(jié)構(gòu)繁雜； ③軟件結(jié)構(gòu)簡單。 適用于按鍵數(shù)量較少的場合。 ⑵ 矩陣式鍵盤 I/O端線分為行線和列線，按鍵跨接在行線和列線上，按鍵按下時，行線與列線發(fā)生短路。 特點： ①占用 I/O端線較少； 南昌大學本科畢業(yè)設計 31 ②軟件結(jié)構(gòu)教復雜。 適用于按鍵較多的場合。（在本 設計中采用該按鍵連接方式） 鍵盤掃描控制方式 ⑴ 程序控制掃描方式 鍵處理程序固定在主程序的某個程序段。 特點：對 CPU工作影響小，但應考慮鍵盤處理程序的運行間隔周期不能太長，否則會影響對鍵輸入響應的及時性。 ⑵ 定時控制掃描方式 利用定時 /計數(shù)器每隔一段時間產(chǎn)生定時中斷， CPU響應中斷后對鍵盤進行掃描。 特點：與程序控制掃描方式的區(qū)別是，在掃描間隔時間內(nèi)，前者用 CPU工作程序填充，后者用定時 /計數(shù)器定時控制。定時控制掃描方式也應考慮定時時間不能太長，否則會影響對鍵輸入響應的及時性。 8279 與單片機 8051 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 8051 的中斷請求輸人線 INT1 相連；時鐘輸人端 CLK 與 8051的地址鎖存控制端 ALE相連。8279 鍵盤最大可配置 8 8 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 5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。 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，用于與單片機的數(shù)據(jù)總線相連。 /寫控制邏輯 根據(jù)單片機的地址信息（ A A0）與控制信息（ RD、 WR、 RE、 SET），控制片內(nèi)數(shù)據(jù)、 CPU控制字、外設狀態(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“復位”。 I/O接口 有 A、 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～ D7 依次與 8051 的 ～ 連接； RD、 WR、 RESET 與 8051南昌大學本科畢業(yè)設計 32 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。 南昌大學本科畢業(yè)設計 33 致謝 ： 時間過得很快，轉(zhuǎn)眼間， 這次畢業(yè)設計任務書能順利的做完， 在此， 非常感謝我們的輔導老師李老師，還有就是我本校 (江西機電職業(yè)技術學院 )的班主任金老師及黃主任。 有了老師們對我們的關愛和支持，讓我們順利 的把畢業(yè)課題和任務順利的完成，更讓我們明白，為像他們那樣的老師難得可貴。時間在和我們招手，使我們的人生腳步不得不加快。如果要在社會有更好的發(fā)展，必須學好專業(yè)，掌握與時代距近的技術軟件。作為新一代的社會青年，要勇于拼搏。把自己的長處展現(xiàn)出來，讓社會接受我們的新的社會理念。 本次設計的課題是用微機數(shù)控技術改造最大加工直徑為 500毫米的普通車床的橫向進給傳動系統(tǒng)設計，在設計過程中，我參考了一些圖紙，在參考的基礎上，理解并分析其優(yōu)缺點，取長補短，對自己其中不合理的部分進行了充分改進。通過這次設計，自己在查閱資料、運 用資料、中英文翻譯、運用專業(yè)知識及數(shù)控等方面的能力有了較大地提高，對如何將機、電互相結(jié)合起來有了較深刻的認識，彌補了原來學習中的很多不足之處，為以后從事機械方面的工作打下了一定的基礎，積累了一定的經(jīng)驗，對設計工作有了一定的認識。 數(shù)控機床是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術的產(chǎn)物 ,是技術密集度及自動化程度很高的典型機電一體化加工設備。它與普通機床相比 ,其優(yōu)越性是顯而易見的 ,不僅零件加工精度高 ,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 ,且自動化程度極高 ,可減輕工人的體力勞動強度 ,大大提高了生產(chǎn)效率 ,特別值得一提的是數(shù)控機床可完成普通機床難以完成或根本不能加工的復雜曲面的零件加工 ,因而數(shù)控機床在機械制造業(yè)中位置愈來愈顯得重要數(shù)控機床在我國的發(fā)展現(xiàn)狀 。 數(shù)控技術在我國逐步的強大，特別在沿海地區(qū)，外資企業(yè)的增多，技術不斷的提高。一門知識的熱門取決與社會的發(fā)展，同時數(shù)控技術在不斷的更新發(fā)展，作為新一代的社會年輕人，要把在學校老師教授的知識和理論進行結(jié)合，慢慢與社會融合為一體。數(shù)控技術在我國機械領域中在逐步的強大，雖然今年全球化的金融危機，也不會影響到我們的發(fā)展，就像十一閱兵上強大的機械化軍隊武裝，說明了我國的機械化設備的 強大昌盛。 南昌大學本科畢業(yè)設計 34 參 考 文 獻 [1]張新義主編 .經(jīng)濟型數(shù)控車床系統(tǒng)設計 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 1994. 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