【正文】 而且使用數(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口提供高8位地址（），口經(jīng)外部地址鎖存后提供8位地址（）。２．地址譯碼方法常用的地址譯碼方法有線選法和全地址譯碼兩種方法。（1）線選法利用單片機地址總線高位中的一根線（一般是口中的某根線）作為選擇某一片存儲器（或I/O口）芯片的片選信號。只要該地址線為低電平，就選中該芯片。這種方法常用于規(guī)模較小的系統(tǒng)，即擴展的芯片不是太多的情況。這種方法的優(yōu)點是不需要地址譯碼器，可節(jié)省硬件，減少成本。缺點是可尋址的芯片數(shù)目受到很大的限制，而且地址空間也是不連續(xù)的，地址空間沒有充分利用。（2）全地址譯碼對于容量較大的系統(tǒng)，擴展的外圍芯片較多，芯片所需的片選信號多于利用的地址線時，就需要用這種全地址譯碼的方法。它將低位地址作為片選地址，而用譯碼器對高位地址進行譯碼，譯碼器輸出的地址選擇線用作片選線。因為這種地址編碼的方法，除了片內(nèi)地址線外，剩余的高位地址線全部參與譯碼，故稱為全地址譯碼。本電路所用到的譯碼器為3—8譯碼器（74LS138），輸入端占用3根最高位地址線，剩余的13根低位地址線可作為片內(nèi)地址線。74LS138譯碼器的8根輸出線分別對應(yīng)8個8K字節(jié)的地址空間。下圖310為74LS138的引腳圖，表35為74LS138邏輯功能表。圖310 74LS138引腳圖如何用地址譯碼器把64K存儲器空間分配給各個擴展芯片呢？從74LS138真值表可以看出，把G接+5V，接地，8031的P、P、P分別接到74LS138的C、B、A端，P~P，P~P這13根地址線接到擴展存儲器芯片的A~A端。74LS138的8個輸出~，分別接到8片8K存儲器的片選端，而低13位完成對片內(nèi)地址的選擇。 C B A 1 0 01 0 01 0 01 0 0 1 0 01 0 0 1 0 01 0 0其它狀態(tài)0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1表35 74LS138邏輯功能四、I/O接口電路及輔助電路設(shè)計8031單片機共有四個8位并行I/O口，但可共用戶使用的只有P1口和部分P3口，因此。在大部分系統(tǒng)中都需要擴展I/O口芯片。下面介紹本電路中所用到的芯片：（一）8155通用可編程接口芯片１．8155的引腳及功能8155的結(jié)構(gòu)框圖及引腳排列如下圖311：圖311 8155引腳排列及結(jié)構(gòu)框圖8155具有40條引腳的雙列直插式芯片，其各腳的功能如下表36。引腳含義引腳含義TIMERINTIMEROUTIO/M地址、數(shù)據(jù)線A口B口C口定時輸入定時輸出IO/RAM口選擇 ALE RD WR CE RESET V V地址鎖存讀寫片選復(fù)位地電源表36 8155引腳說明其中IO/是8155內(nèi)部RAM和I/O口的選擇線，IO/=0，（低電平時選擇片選內(nèi)RAM，上的地址信息為8155中的RAM單元地址。當IO/=1時（高電平），選擇I/O口，上的地址信息為I/O口地址。它利用ALE 的下降沿將此信息鎖存到片內(nèi)鎖存器中。下表37為8155I/O口地址編碼：A A A A A A A AI/O口 0 0 0命令狀態(tài)寄存器（命令/狀態(tài)口） 0 0 1 PA口 0 1 0 PB口 0 1 1 PC口 1 0 0 定時器低8位 1 0 1 定時器高8位表37 8155I/O口地址2．8155工作方式的設(shè)定8155I/O口工作方式選擇通過對8155內(nèi)部命令寄存器（命令口）設(shè)定命令控制字來實現(xiàn)。8155I/O口有四種工作方式可共選擇：即ALT、ALT、ALT、ALT。其中各符號說明如下：AINTR：A口中斷，請求輸入信號，高電平有效。BINTR：B口中斷，請求輸入信號，高電平有效。ANF（BBF）：A口（B口）緩沖器滿狀態(tài)標志輸出線，（緩沖器有數(shù)據(jù)時BF為高電平）ASTR（BSTR）：A口（B口）設(shè)備選通信號輸入線，低電平有效。3．狀態(tài)查詢8155還有一個狀態(tài)寄存器，用于鎖存I/O口和定時器的當前狀態(tài)，供CPU查詢用。狀態(tài)寄存器和命令寄存器公用一個地址，命令寄存器只能寫入不能讀出，而狀態(tài)寄存器只能讀出不能寫入。所以可以認為，CPU讀該地址時，作為狀態(tài)寄存器，讀出的是當前I/O口和定時器的狀態(tài)，而寫地址時，則作為命令寄存器對I/O口工作方式的選擇。4．8155的定時功能8055芯片內(nèi)有一個14位減法計數(shù)器，可對輸入脈沖進行減法計數(shù)。外部有兩個定時器引腳TIMEIN和TIMEOUT。TIMEIN為定時器時鐘輸入，由外部輸入時鐘脈沖，TIMEOUT為定時器輸出，輸出各種信號脈沖波形。定時器的低8位和高6位計數(shù)器定時輸出方式由04H、05H寄存器確定。對定時器編程時，首先將計數(shù)常數(shù)及定時器方式送入定時器口04H、05H。計數(shù)常數(shù)在002H~3FFF之間。計數(shù)器的起動和停止有命令寄存器的最高兩位TM和TM決定。但何時讀都可以置頂時器的長度和工作方式，然后必須將起動命令寫入命令寄存器。即使計數(shù)器已計數(shù)在寫入起動命令后，仍可改變定時器的工作方式。8155芯片可以直接和MCS—51系列單片機連接，不需任何外加邏輯電路。通常P口的高位地址線作為8155芯片的片選信號及IO/的選擇信號。將8031的P與8155芯片IO/引叫相連，若P是高電平，則8155用來作I/O接口，若P是低電平，則使用8155內(nèi)部256字節(jié)的RAM。由于8155芯片內(nèi)部有地址鎖存器，所以8031的ALE端可以和8155內(nèi)部ALE端直連，利用8031的ALE信號的下降沿鎖存8031P口送出的低8位地址信息。其P~P與8155AD~AD對應(yīng)相連，相應(yīng)的讀/寫信號、也直接相連。（二）鍵盤顯示接口電路1．顯示器工作原理數(shù)控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有LED（發(fā)光二極管）和LCD（液晶顯示器），也有采用CRT接口的顯示方式。此電路采用采用LED顯示器，通常它由8個發(fā)光二極管組成的，當發(fā)光二極管導通時，相應(yīng)的一貫人點或一個筆畫發(fā)亮?？刂撇煌亩O導通管，就能顯示出各種字符。常用的七段顯示器結(jié)構(gòu)如圖312所示：圖312 LED顯示器發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的為共陰極顯示器。如果加到各段陽極的代碼不同，則顯示器將會顯示不同的字符和數(shù)字，這個代碼稱為段碼，選擇字型稱為段選。下表38為七段共陰極顯示器顯示的數(shù)字，字符和對應(yīng)的段碼關(guān)系。注意，共陽極顯示器的段碼與共陰極顯示器的段碼事邏輯非的關(guān)系，應(yīng)對表38中列出的段碼求反。表示字符DP g f e d e b a段選碼（H）0123456789AbcdEFP=( )0 0 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 1 1 00 1 0 1 1 0 1 10 1 0 0 1 1 1 10 1 1 0 0 1 1 00 1 1 0 1 1 0 10 1 1 1 1 1 0 10 0 0 0 0 1 1 10 1 1 1 1 1 1 10 1 1 0 1 1 1 10 1 1 1 0 1 1 10 1 1 1 1 1 0 00 0 1 1 1 0 0 10 1 0 1 1 1 1 00 1 1 1 1 0 0 10 1 1 1 0 0 0 10 1 1 1 0 0 1 11 1 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 3F 06 5B 4F 66 6D 7D 07 7F 6F 77 7C 89 5E 79 71 73 C8 00表38 七段共陰極顯示器的段碼通常顯示器采用動態(tài)顯示，就是一位一位地輪流電亮顯示器各個位，對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間亮一次，顯示器的亮度既與導通電流有關(guān)，也與點兩亮時間和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。這就是顯示器的掃描過程。計算機以人眼不能分辨的速度輪流對個字位線輸出低電平，即可在各位上顯示出不同的字符和數(shù)字，從而實現(xiàn)掃描顯示。這就稱作位選。若顯示器的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共極電位只需一個I/O口，L稱為掃描口，控制顯示器的各位所顯示的字型也需一個8位口,稱為段選數(shù)據(jù)口。圖313 鍵盤工作原理2．鍵盤接口原理鍵盤是由若干個按鍵作成的開關(guān)矩陣，它是最簡單的單片機輸入設(shè)備。其工作原理如下圖314所示：下圖314a中控制信號=“0”則開放，可對鍵識別：當鍵松開，則測試信號=“1”，鍵閉合，測試信號=“0”控制信號=“1”，禁止，不能對鍵進行識別。圖314b所示為44鍵盤結(jié)構(gòu)，圖中行線通過電阻接+5V，當鍵盤上沒有鍵閉合時，所有的行線和列線斷開，行線X0~X3（測試信號）都呈高電平。當鍵盤上某一鍵閉合時，則該鍵盤所對應(yīng)的行線和列線短路。圖314 鍵盤/顯示器接口電路3．利用8155芯片實現(xiàn)顯示器接口電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，同時需要使用鍵盤和顯示器，常常把鍵盤和顯示器做在一起，以節(jié)省I/O線，如圖315所示。是由48鍵和6位顯示器組成。鍵盤的列線及LED顯示器的字位控制共有8155的A口（）是輸入口，鍵盤的行線由8155C口（）擔任，是輸入口，顯示器段選（字型和數(shù)據(jù)控制）由8155PB口擔任，是輸出口。圖中75452為反向驅(qū)動器，7407位同向驅(qū)動器。鍵盤與顯示共用8155的PA口進行控制，在進行鍵盤巡回掃描時，必須先關(guān)顯示。有關(guān)鍵盤與顯示器的工作必須經(jīng)過軟件協(xié)調(diào)處理后才能達到預(yù)期的效果。（三）步進電機接口及驅(qū)動電路在此經(jīng)濟型數(shù)控機床中，采用步進電機開環(huán)控制。步進電機是一種用電脈沖信號進行控制，并將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的角位移的電動機。其角位移量與電脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與電脈沖頻率成反比，通過改變脈沖頻率就可以調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。驅(qū)動步進電機的脈沖需要按所要求的順序提供給電機各項。脈沖分配器就是實現(xiàn)步進電機各項脈沖通電順序的。為使步進電機正常運行并輸出一定功率，需要有足夠功率提供給電動機，因此需要有功率放大環(huán)節(jié)。脈沖分配器及前面的的微機接口芯片，工作電平一般為5V，而作為電動機電源的需符合步進電機要求的額定值。為避免強電對弱電的干擾，在她它們之間應(yīng)采用隔離電路。其控制電路框圖如下圖315所示：控制指令電源電路脈沖分配器光電隔離電路功率放大器步進電機 圖315步進電機控制框圖1．脈沖分配器又叫環(huán)形分配器，有硬件環(huán)形分配器和軟件環(huán)形分配器兩種。硬件環(huán)形分配器需要的 I/O接口接線數(shù)少，且執(zhí)行速度較快，但需要專用的芯片。軟件環(huán)形分配器是用程序?qū)崿F(xiàn)的。本電路采用了硬件環(huán)形分配器。硬件環(huán)形分配器是由門電路及其邏輯電路組成，目前已大量采用，可靠性高，外形尺寸小，使用方便的集成環(huán)形分配器。按其電路結(jié)構(gòu)的不同分為TTL集成電路和CMOS集成電路。目前市場上提供的國產(chǎn)TTL集成電路分配器有三相、四相、五相、六相，按其型號分為YBOB、YB01