【導(dǎo)讀】中得到日益廣泛的應(yīng)用，械部分，以及數(shù)控系統(tǒng)的硬件分析和設(shè)計。2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢與現(xiàn)狀……………………步進(jìn)電機(jī)的計算和選型………………………微機(jī)數(shù)空系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容…………………路發(fā)出數(shù)字化信號，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床。能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動作數(shù)控折彎機(jī)并加工零件。展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。普通的數(shù)控機(jī)床一般由輸入介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床體組成。聯(lián)系，聯(lián)系的物體則稱為輸入介質(zhì)。入裝置、存儲器、控制器、運算器和輸出裝置組成。數(shù)控裝置是收取信息

　　

【正文】 數(shù)據(jù)存儲器；接口，即 I/O 輸入輸出接口電路； 外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器及光電輸入機(jī)等。 選擇中央處理單元 CPU的類型 比較重要， 在微機(jī)應(yīng)用 數(shù)控 系統(tǒng)中， 選擇 CPU時應(yīng)考慮幾點要求 ： 第一： ，控制數(shù)據(jù)處理的速度 的因素：時鐘頻率和字長 ； 第二： 可擴(kuò)展存儲器（包括 ROM 和 RAM）的容量； 第三：基本 指令系統(tǒng)功能，影響編程靈活性； 第四： I/O 地址接口 擴(kuò)展的能力，及對外 接 設(shè) 備 控制的能力； 第五：軟件和硬件的開發(fā) 除 此 之 外， 還應(yīng)該考慮下綜合因素等！ 本設(shè)計 考慮到目前在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中采用 MCS51 系列單片機(jī)作為主控制器 存儲器擴(kuò)展電路設(shè)計 存儲器是單片機(jī)系統(tǒng)中使用最多的外擴(kuò)芯片，對 MCS51 單片機(jī)而言，由于程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器空間在物理空間的上的各自獨立性，使得兩者的擴(kuò)展方法略有不同。 存儲器擴(kuò)展電路設(shè)計應(yīng)該包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展。 .地址鎖存器的選擇 南昌大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 23 由于 8031 芯片沒有對外專用的地址總線和數(shù)據(jù)總線 ,那么在進(jìn)行對外擴(kuò)展存儲器或 I/O 接口時 ,首先需要擴(kuò)展對外總線。通過 8031 引腳 ALE 可實現(xiàn)對外總線擴(kuò)展。在 ALE 為有效高電平期間 , P0 口上輸出 A7～ A0,因而只需在 CPU片外擴(kuò)展一片地址鎖存器 ,用 ALE 的有效高電平邊沿作鎖存信號 ,即可將 P0 口上的地址信息鎖存 ,直到 ALE 再次有效。在 ALE 無效期間 P0 口傳送數(shù)據(jù) ,即作數(shù)據(jù)總線口。這樣就可將 P0 口的地址線和數(shù)據(jù)線分開。 現(xiàn)選擇 74LS373 作單片機(jī)地址鎖存器芯片。 74LS373 是一個 8 位的 D 型鎖存器 ,具有三態(tài)總線驅(qū)動輸出功能 ,當(dāng)三態(tài)門的使能信號線 E 為低電平時 ,三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài) ,允許 Q 端輸出；當(dāng) E 端為高電平時 ,輸出三態(tài)門斷開 ,輸出端對外電路呈高阻狀態(tài)。 因此 ,應(yīng)使三態(tài)門的使能信號端 E 為低電平 ,這時 ,當(dāng) G 輸入端為高電平時 ,鎖存器輸出端 (1Q～ 8Q)狀態(tài)和輸入端 (1D～ 8D)狀態(tài)相同；當(dāng) G 端從高電平返回到低電平時 ,輸入端 (1D～ 8D)的數(shù)據(jù)鎖入（ 1Q～ 8Q）中。 74LS373 的鎖存控制端 G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。使能信號端 OE 接地。其管腳分布如圖所示。 外部程序存儲器擴(kuò)展時用作程序存儲器的器件是 EPROM (紫外線擦除電可編程只讀存儲器 ) 和 EEP2ROM (電擦除可編程只讀存儲器 ) ,常用 EPROM。在這里使用 EPROM 芯片 ,掉電后信息不會丟失。 EPROM 芯片有 2716 ( 2K 8 位 ) 、2732 ( 4K 8 位 ) 、 764 (8K 8 位 ) 、 27128 (16K 8 位 ) 、 27256 31K 8 位 ) 、 27512 (64K 8 位 )等 ,為了減少芯片組合數(shù)量 ,簡化擴(kuò)展電路結(jié)構(gòu) ,擴(kuò)展16KB 的 PROM 只需選用一片 27128,但是 ,選用 27128 的擴(kuò)展電路需要用到 8031的 P215引腳 ,這樣的話 , 8031的引腳就不夠與 3 8譯碼器相連 ,因此 ,擴(kuò)展兩片 764芯片。 2764EPROM 為 28 腳雙列直插式 封裝（如圖所示） , A0 ～ A12 為 13 根地址線 ,可尋址 8KB； D0～ 7 為數(shù)據(jù)輸出線； CE 為片選線； OE 為數(shù)據(jù)輸出選通線； PGM 是編程脈沖輸入端； Vss 是編程電源； Vcc 是主電源。 圖為 8031 南昌大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 24 擴(kuò)展 2764 的連接圖 ,以擴(kuò)展一片為例。從圖中看出 ,接口時主要將 764 的地址線、數(shù)據(jù)線和控制線與 8031 的三總線對應(yīng)相連。 2764 的容量為 8KB,有 A0～ 12 共 13 條地址線 ,其中 A0～ A7 接地址鎖存器的輸出 ,A8～ A12 接 8031 的 ～ ； 764 的 8 條數(shù)據(jù)線 D0～ D7 直接連接到 8031 的 ～ ； 2764 的輸出允許 OE 接 8031 的讀選通控制線 PSEN。如果是擴(kuò)展單片 EPROM,其片選 CE 可接地 ,這里要擴(kuò)展兩片 764,所以選用譯碼法進(jìn)行擴(kuò)展電路 ,即將片選端接到譯碼器的譯碼輸出端。這里選用 74LS138 譯碼器 ,它具有 A、 B、 C 三個譯碼輸入端 ,可組合成 8 種輸入狀態(tài)； Y0~Y7 為八個譯碼輸出端 ,每個輸入端分別對應(yīng) 8 種輸入狀態(tài)中的一種。它還有三個譯碼輸出允許控制端 E E E1,當(dāng)且僅當(dāng)譯碼輸出允許端 E E1為低電平 , E3 為高電平時 , 譯碼輸出端 ~ Y0Y7 中有且僅有一個輸出低電平 ,至于哪 個譯碼輸出端輸出低電平 ,則由譯碼輸入端 ABC 編碼對應(yīng)的二進(jìn)制決定。這里將片選端接譯碼器的 Y0 和 Y1； A、 B、 C 三個輸入端分別接到 8031 的 、 。輸出端接到存儲器的片選端。 E E1 端接地 , E3 端通過一個 2KΩ的電阻接到 + 5V的電源上。這樣 ,就能保證 E E1 端為低電平 , E3 端為高電平。又由于 8031 運行所需的程序指令來自 2764,要把其 EA端接地 ,否則 , 8031 將不會運行。 南昌大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 25 8031 擴(kuò)展 2764 的連接圖 外部 I/O 接口電路的擴(kuò)展 因為 8031 單片機(jī)本身提供的輸入、輸出口線只 有 P1 口和部分 P3 口線 ,所以要對其系統(tǒng)進(jìn)行 I/O 口擴(kuò)展。 擴(kuò)展 I/O 口所用芯片主要有通用可編程 I/O 口芯片及 TTL 或 CMOS 鎖存器、緩沖器電路兩大類。 I/O 口擴(kuò)展方式主要有并行總線擴(kuò)展法和串行口擴(kuò)展法。這里選用可編程 I/O 口芯片 ,可編程接口是指其功能可由計算機(jī)的指令來改變的接口芯片?？删幊探涌谕ㄟ^編制程序 ,可使一個接口芯片執(zhí)行多種不同的接口功能 ,使用十分靈活。用它來連接計算機(jī)和外設(shè)時 ,不需要或只需要很少的外加硬件。在 8031 單片機(jī)中常用的兩種接口芯片 :8255 和 8155 可編程通用并行接口。 8255 具有 3 個 8 位的并行 I/O 口 ,具有三種工作方式 ,可通過編程改變其功能 ,使用方便 ,通用性強(qiáng)。 8155 芯片內(nèi)包含有 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 可直接與 8031單片機(jī)連接 ,不需要增加任何硬件邏輯。由于 8031 單片機(jī)外接一片 8155 后 ,就綜合地擴(kuò)展了數(shù)據(jù) RAM、 I/O 端口和定時器 /計數(shù)器 ,因而是 8031 單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的外圍接口芯片 之一 ,通過比較選擇 8155 擴(kuò)展外部 I/O 口。 在 8155 的控制邏輯部件中 ,設(shè)置有一個控制命令寄存器和一個狀態(tài)標(biāo)志寄存器。 8155 的工作方式由 CPU寫入控制命令寄存器中的控制字來確定?？刂泼罴拇嫫髦荒軐懭氩荒茏x出 , 8 位控制命令寄存器的低 4 位用來設(shè)置 A 口、 B 口和 C 口的工作方式。 8155 的 A 口、 B 口可工作于基本 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 口選通方式工作時的狀態(tài)控制信號線。 南昌大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 26 結(jié) 束 語 本次畢業(yè)設(shè)計很成功， 畢業(yè)設(shè)計是對我們 自己在 大學(xué)期間所學(xué)知識 進(jìn)行 總結(jié)與運用， 對以前所學(xué)的課程綜合，檢驗以前所學(xué)的知識 。 對于數(shù)控系統(tǒng)我是比較感興趣的，所以在這次設(shè)計中我花了很多的時間去研究，我通過網(wǎng)絡(luò) 找到一些關(guān)于數(shù)控方面的資料，對數(shù)控系統(tǒng)方面有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識， ，也讓我學(xué)習(xí)到了很多新的知識。 在設(shè)計的過程中我對我們學(xué)校的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行了研究，通過老師的講解學(xué)習(xí)的更多，觀察了機(jī)床的進(jìn)給運動，通過自己的努力最后終于設(shè)計出了關(guān)于本次課題的知識！ 畢業(yè)設(shè)計是我們走向工作崗位的最后一次練兵，是一次理論和實踐完美結(jié)合的過程。在近三個月的畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中，使我更加認(rèn)識到理論聯(lián)系實際的重要性，只有理論而不去進(jìn)行實踐是不行的。本次設(shè)計的課題是用微機(jī)數(shù)控技術(shù)改造最大加工直徑為 400 毫米的普通車床的橫向進(jìn)給傳動系統(tǒng)設(shè)計，在設(shè)計過 程中，我參考了一些圖紙，在參考的基礎(chǔ)上，理解并分析其優(yōu)缺點，取長補(bǔ)短，對自己其中不合理的部分進(jìn)行了充分改進(jìn)。通過這次設(shè)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(jī)、電互相結(jié)合起來有了較深刻的認(rèn)識，彌補(bǔ)了原來學(xué)習(xí)中的很多不足之處，為以后從事機(jī)械方面的工作打下了一定的基礎(chǔ)，積累了一定的經(jīng)驗，對設(shè)計工作有了一定的認(rèn)識。 總 而言 之，這次設(shè)計順利完成使我受益匪淺， 它不僅讓我復(fù)習(xí)了以前的知識，有學(xué)習(xí)了許多的新知識 ，為我走向社會打下了深厚的基礎(chǔ)。同時也 讓 我懂得了 作為 一 個真正設(shè)計 應(yīng)該具有 的步驟以及方法。 南昌大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 27 參考文獻(xiàn) [1] 成大先主編 .機(jī)械設(shè)計圖冊 [S] .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021. 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