【導(dǎo)讀】本次畢業(yè)設(shè)計從2020年2月28號開始到本年的六月中旬結(jié)束，長達(dá)四個月。為重視，更是投入了極大的熱情與努力來更好的完成它。本次設(shè)計在顏競成教授的悉心指導(dǎo)下分四個階段按部就班的有條不紊的進(jìn)行。在本階段主要是搜集足夠的資料信息并對設(shè)計題目進(jìn)行分析和實。地調(diào)查，做到心中清楚。本設(shè)計其實從2020年元旦就開始了，截止到2020年3月份第。一張外觀圖繪制成功為止。第二階段是機(jī)械部分設(shè)計階段，本階段主要應(yīng)用大學(xué)里面所。學(xué)到的餓專業(yè)知識來進(jìn)行運(yùn)絲機(jī)構(gòu)設(shè)計和坐標(biāo)工作臺的橫向和縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計。還要進(jìn)行儲絲筒的三維零件設(shè)計。本階段主要是從三月份到五月份。主要進(jìn)行電器電路設(shè)計，包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計和脈?？梢哉f這次畢業(yè)設(shè)計是個查缺補(bǔ)漏的機(jī)會。深遠(yuǎn)影響的事情。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。在8位微機(jī)中，MCS-51系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，為保證絲筒組合件動態(tài)平衡，應(yīng)嚴(yán)格控制內(nèi)

　　

【正文】 址指令地址線 圖 MCS51單片機(jī)程序存儲器的擴(kuò)展原理圖 由于 MCS51 單片機(jī)的 p0口是分時復(fù)用的地址 /數(shù)據(jù)總線，因此，在進(jìn)行程序存儲器擴(kuò)展時，必須用地址瑣存器瑣存地址信號。通常地址瑣存器可使用帶三態(tài)緩沖輸出的八 D鎖存器 74LS373 或 8282，也可用帶清除端的八 D 鎖存器 74LS273，常用 74LS373。當(dāng)用74LS373 作為地址鎖存器時，鎖存端 G 可直接與單片機(jī)的鎖存控制信號端 ALE 相連，在ALE 下降沿進(jìn)行地址鎖存。 根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)存儲器容量要求的不同，常用的擴(kuò)展芯片包括 EPROM2716 、 2732A。等。以上均為單一 +5v 供電，維持電流為 35A~40mA，工作電流為 75mA~100mA，讀出時間最大為 250ns，均有雙列直插式封裝形式， A0~A15 是地址線，不同的芯片可擴(kuò)展的存儲器容量的大小不同，因此提供高八位地址的 p2 端口線的數(shù)量各不同，故 2716 為 A0~A10， D0~D7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)程序存儲器擴(kuò)展的原理，以 EPROM2764A 和鎖存器 74LS373 對 8031 單片機(jī)進(jìn)行程序存儲器擴(kuò)展，其連接圖見下圖 第 40 頁 共 70 頁 40 圖 8031擴(kuò)展 EPROM2764A的連接圖 因為 2764A 是 8kb 容量的 EPROM，故選用到了 13根地址線， A0~A12。由于系統(tǒng)中只擴(kuò)展一片程序存儲器 EPROM，故可將片選端 CE 接地。同時， 8031 運(yùn)行所需要的程序指令來自 2764A，要把其 EA 端接地。否則， 8031 將不 會運(yùn)行。 電擦除可編程只讀存儲器 EEPROM 是新推出來的產(chǎn)品。其主要的特點是能在計算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行在線修改，并且在斷電的情況下保持修改結(jié)果。因此，自從 EEPROM 出現(xiàn)來，它得到了廣泛的應(yīng)用。 （ 2）數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展 8031 單片機(jī)內(nèi)部有 128 字節(jié) RAM 存儲器。 CPU 對內(nèi)部具有豐富的操作指令。但在用于實時數(shù)據(jù)采集和處理時，僅靠片內(nèi)提供的 128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器是遠(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)存儲器。 第 41 頁 共 70 頁 41 下圖是單片機(jī)擴(kuò)展外部 RAM 的電路原理圖 鎖存器高位地址低八位地址數(shù)據(jù)地址線 圖 單片機(jī)擴(kuò)展外部 RAM的電路原理 數(shù)據(jù)存儲器只使用 WR、 RD控制線而不用 PSEN。正因為如此，數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器地址可完全重疊，均為 0000HFFFFH，但數(shù)據(jù)存儲器與 I/O 口及外圍設(shè)備是統(tǒng)一編址的，即任何擴(kuò)展的 I/O 口以及外圍均占用數(shù)據(jù)存儲器地址。上圖中 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，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，由于這種存儲器的設(shè)計無需考慮刷新的問題，因而它與微處理器的借口很簡單。最常用的靜態(tài) RAM 芯片有 6116 和 6264。單一 +5v 供電，額定功耗分別為 160mW 和 200mW，典型存取時間均為 200ns，均有雙列直插式封裝，管腳分別為 24 和 28 線。 下頁插圖為 6264 與 8031 的硬件的連接圖 。 第 42 頁 共 70 頁 42 圖 8031擴(kuò)展 6264的連接圖 由圖中可知 6264 的片選 CSI 接 8031 的 ， 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，故到了 13 根地址線。 8031 在訪問 6264 時，可以用以下指令； movx @dptr, a。 A 中內(nèi)容傳至外部 RAM 或 movx a, @dptr。 外部 RAM 內(nèi)容讀至 A中 對于下頁的線路， 6264 的地址范圍為 6000H7FFFH，共 8Kb。 3． I/O口的擴(kuò)展 第 43 頁 共 70 頁 43 在 MCS51 應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)本身提供給用戶使用的輸入，輸出口線并不多，只有p1口和部分 p3口線。因此，在大部分單片機(jī)應(yīng)用系 統(tǒng)設(shè)計中都不可避免的要在單片機(jī)外部擴(kuò)展 I/O 端口。由于 MCS51 的外部數(shù)據(jù)存儲器 RAM和 I/O 口的是統(tǒng)一編址的，因此用戶可以把外部 64kb 的數(shù)據(jù)存儲器空間的一部分接口作為擴(kuò)展外圍 I/O 的地址空間。這樣單片機(jī)就可以像訪問外部 RAM 存儲器一樣訪問外部接口芯片，對其進(jìn)行讀 /寫操作。 MCS51單片機(jī)屬于 Intel 公司產(chǎn)品，其公司常用的外圍器件如表 所示。 表 Intel公司常用外圍器件 器件型號 器件名稱 8255A 可編程外圍并行接口 8155/8156 可編程 RAM/IO 擴(kuò)展接口 8243 I/O 擴(kuò)展接口 8279 可編程鍵盤 /顯示接口 8251 可編程通信接口 8253 可編程定時 /計數(shù)器 （ 1） 8255A可編程外圍并行 I/O 接口 8255A 是可編程外圍輸出接口芯片，它具有三個八位的并行 I/O 口，具有三種工作方式，可通過程序改變其功能，因而使用方便，通用性強(qiáng)，可作為單片機(jī)與多種外圍設(shè)備連接時的中間電路。 在 8031 單片機(jī)的 I/O 口上擴(kuò)展 8255 芯片，其接口邏輯相當(dāng)簡單，如下圖 所示 第 44 頁 共 70 頁 44 復(fù)位電路 圖 8031擴(kuò)展 8255的連接圖 圖中 8255 的片選信號 CS 及口地址選擇線 A0、 A1分別由 8031 的 和 、 經(jīng)鎖存器鎖存后提供。故 8255 的 A、 B、 C口及控制口地址分別為 FF7CH。 FF7DH， FF7EH，F(xiàn)F7FH。 8255 的復(fù)位端與 8031 的復(fù)位端相連，都接到 8031 的復(fù)位電路上。 在實際的應(yīng)用系統(tǒng)中，必須根據(jù)外圍設(shè)備的類型選擇 8255 的操作方式，并在初始化程序中把相應(yīng)的控制字寫入操作口。舉例說明 8255 的 編程方法。其各端口地址如下； A口地址： FF7CH B口地址： FF7DH C口地址： FF7EH 第 45 頁 共 70 頁 45 控制口地址： FF7FH 假設(shè)要求 8255 工作在方式 0， A 口輸入， B口， C 口作為輸出，則工作程序如下： mov a, 90H。 方式 0, A 口輸入， B口、 C 口輸出 mov dptr, 0FF7FH。 控制寄存地址 dptr movx @dptr, a 。方式寄存器 控制寄存器 mov dptr , 0FF7CH。 A 口地址 dptr movx a, @dptr 。 從 A 口讀數(shù)據(jù) mov dptr， 0FF7DH； B口地址 dptr mov a, DATA1。 要輸出的數(shù)據(jù) DATA1 A movx @dptr, a 。將 DATA1 送 B口輸出 mov dptr ， 0FF7EH； C口地址 dptr mov a， DATA2 ； DATA2 A movx @dptr， a； 將 DATA2 送 C口輸出 對 8255 的 C 口 8 位中的任一位均可用指令來置位或復(fù)位。例如，如果把 c口的第六位 PC5 置 1，相應(yīng) 的控制字為： 00001010B=0BH，程序如下： mov dptr， 0FF7FH；控制口地址 dptr mov a， 0BH； 控制字 A movx @dptr , a?？刂谱? 控制口； PC5=1 如果把 C 口的第六位 PC5 復(fù)位，相應(yīng)的控制字為： 00001010B=0AH,程序如下： mov dptr， 0FF7FH；控制口地址 dptr mov a， 0AH；控制字 A movx @dptr a?？刂谱? 控制口； PC5=0 第 46 頁 共 70 頁 46 8255 接口芯片在 MCS51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛用于連接外部設(shè)備，如鍵盤、顯示器以及作為控制信息的輸入、輸出口。 2） 8155 可編程外圍并行 I/O 接口 8155/8156 芯片內(nèi)包括有 256 字節(jié) RAM。 2 個 8 位和 1個 6位的可編程并行 I/O 口， 1個 14 位定時器 /計數(shù)器。 8155/8156 可直接與 MCS51單片機(jī)連接，不需增加任何硬件邏輯。由于 8031 單片機(jī)外接一片 8155 后，就綜合的擴(kuò)展了數(shù)據(jù) RAM、 I/O 端口和定時 /計數(shù)器，因而是 MCS5單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的外圍接口芯片之一。 8155 與 8166的區(qū)別僅在于片選信號電平的不同，其他功能完全一樣。 在 8155的控制邏輯部件中，設(shè)置有一個控制命令寄承器和一個狀態(tài)標(biāo)志寄承器。 8155的工作方式由 cpu 寫入控制命令寄承器字來確定?？刂泼罴某衅髦荒軐懭氩荒茏x出， 8位控制命令寄承器的低 4為用來設(shè)置 A 口、 B 口和 C口的工作方式。第 位用來確定 A 口、 B口以選通輸入輸出方式工作時是否允許中斷請求。第 7 位用來設(shè)置定時器 /計數(shù)器的操作。 8155 的 A口、 B口可工作與基本 I/O 方式或選通方式， C口可作為輸入輸出口線，也可作為 A 口、 B 口可工作時的狀態(tài)控制信號線 。其工作情況與 8255 方式 0、方式 1 時大致相同，控制信號的含義也基本一樣。另外，在 8155 中還設(shè)有一個狀態(tài)標(biāo)志寄存器，用來存放 A 口、 B口的狀態(tài)標(biāo)志。狀態(tài)標(biāo)志寄承器的地址與命令寄存器的地址相同， CPU只能讀出，不能寫入。 在 8155 中還設(shè)有一個 14 位的定時器 /計數(shù)器，可用來定時或?qū)ν獠渴录洈?shù)， CPU可通過程序選擇記數(shù)長度和記數(shù)方式。記數(shù)長度和記數(shù)方式寄存器的記數(shù)控制字來確定。 MCS51單片機(jī)可以和 8155 直接連接而不需要任何外加邏輯器件。 8031 和 8155 的接口方法如下圖 所示： 第 47 頁 共 70 頁 47 圖 8031擴(kuò)展 8155的連接圖 在上圖中， 8031 單片機(jī) P0 口輸出的低 8 位地址不需另加鎖存器而直接與 8155 的AD0~AD7 相連，既作低 8位地址總線又作數(shù)據(jù)總線，地址鎖存直接用 ALE 在 8155 鎖存。8155 的 CE端接 P2。 7， IO/M 端與 相連。當(dāng) 為低電平時若 =1，訪問 8155的 I/O 口；若 =0，訪問 8155 的 RAM 單元。由此我們得到上圖中 8155 的地址編碼如下： RAM 字節(jié)地址： 7E00H~7EFFH I/O 口地址： 命令 /狀態(tài)口： 7F00H PA口 7F01H PB口 7F02H PC口 7F03H 定時器低八位 7F04H 定時器高八位 7F05H 第 48 頁 共 70 頁 48 下面是對上圖說明對 8155 的操作方法。 初始化程序設(shè)計。 若 A 口定義為基本輸入方式， B 口定義為基本輸出方式，對輸入脈沖進(jìn)行 16分頻，則 8155 的 I/O 初始化程序如下： START： mov dptr， 7F04H； 指向定時器低八位 mov a， 10H； 計數(shù)常數(shù) 10H movx @dptr， a； 計數(shù)常數(shù)低八位裝入 inc dptr； 指向定時器高八位 mov a， 40H 設(shè)定時器連續(xù)方波輸出 movx @dptr， a；定時器高八位裝入 mov dptr， 7F00H； 指向命令 /狀態(tài)口 mov a， 0C2H； 命令控制字設(shè)定 movx @dptr， a； A口為基本輸入方式， B口為基本輸出方式，開啟定時器 讀 8155RAM 的 F1H 單元內(nèi)容程序如下： mov dptr， 7EF1H；指 8155RAM 的 F1H 單元 movx a， @ dptr。 F1H 單元內(nèi)容給 A 將立即數(shù) 41H 寫入 8155RAM 的 20H 單元 程序如下： mov a， 41H； 立即數(shù)給 A mov dptr， 7E20H；指向 8155RAM 的 20H 單元 movx @dptr, a。 立即 數(shù) 41H