【正文】 時該口線為高電平，而輸入“ 0”時，該口線為低電平。一般來說，鍵盤有兩大類，除了手動鍵盤所采用的獨立式，還有一類為矩陣式，由于是要設計四十個鍵的鍵盤，按鍵個數(shù)較多，所以選擇矩陣式鍵盤設計。 而編輯鍵盤由于按鍵較多，比手動鍵盤復雜的多， 編輯鍵盤是數(shù)控螺紋車床控制系統(tǒng)中人機對話常用的輸入裝置，鍵盤是由若干個按鍵開關組成，鍵的多少根據(jù)數(shù)控螺紋車床控制系統(tǒng)的用途而定。當按下一個鍵時，無論其它鍵是否按下，此鍵的信號線就由“ 1”變“ 0”；當松開此鍵時，無論其他鍵是否按下，該鍵的信號線就由“ 0”變“ 1”。手動鍵盤控制簡單，普通的 I/O 即可實現(xiàn)，每一個鍵相當于一個機械開關，當鍵按下時，觸電閉合，當鍵松開時，觸電斷開。 3．控制線的連接 8031 芯片的 PSEN 與 27256 芯片的 OE 端相連， OE 是輸出允許信號端，低電平有效，當 OE = 0 時，芯片中的數(shù)據(jù)可由 D0— D7 端輸出； 8031 芯片 EA 接地， CPU 執(zhí)行外部程序存儲器的指令； 8031 芯片 ALE 接地址鎖存器 74LS373的 G 端； 27256 的 CE 端是選片信號端，低電平有效，所以使它正常工作只要直接接地即可。維持或編程禁止時， D0— D7 呈高阻抗。 OE LE Dn Qn L H H H L H L L L L L L L L H H H Z 圖 74LS373引腳圖 （ a） 表 74LS373的功能表 （ a） 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 14 2．數(shù)據(jù)線的連接 存儲器的 8 位數(shù)據(jù)線 D0— D7 是 8 根雙向數(shù)據(jù)線。 將 OE 接低電平， LE 接 ALE 就能正常工作，則輸入端 Dn為高電平時，輸出端 Qn 也為高電平，輸入為低時，輸出也為低，從而實現(xiàn)鎖存功能，所以 只要 將 8031 的 ALE 信號與鎖存器 74LS373 芯片 ALE 端相連。 在此系統(tǒng)設計中選用的地址鎖存器芯片是74LS373，它是帶三態(tài)緩沖器輸出的 8D 觸發(fā)器，其引腳如圖 所示。 表 程序存儲器地址表 地址線 地址 A15 A14 A13 A12 A11 … A1 A0 0 0 0 0 0 … 0 0 0000H 0 0 0 0 0 … 0 1 0001H 0 0 0 0 0 … 1 0 0002H ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ 0 1 1 1 1 … 1 0 7FFEH 0 1 1 1 1 … 1 1 7FFFH 1．地址線的連接 27256 低 8 位地址線 A0— A7 經(jīng)地址鎖存器與 8031 的 P0 口相連； 27256 高7 位地址直接與 8031 的 P2 口相連。 27256 與 8031 的連接圖如圖 所示。 程序存儲器擴展電路設計 程序存儲器擴展時，擴展容量為 32K，大于 256 字節(jié)，因此 EPROM 片內(nèi)地址除了由 P0 口經(jīng)鎖存器提供 8 位地址線外，還需由P2 口提供 7 位地址線。 圖 8031時鐘及復位電路原理圖 存儲器擴展電路設計 8031 芯片內(nèi)部無程序存儲器，只有 256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，地址為00H— FFH，因而再組成控制系統(tǒng)時可根據(jù)需要擴展外部程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器。同時，系統(tǒng)的急停開關也接 在該復位端上，如圖 所示，只要按下急停按鈕 S9， INT0 端 出現(xiàn)低電平，利圖 8031引腳圖 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 12 V P P1V C C28A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1021A 1123A 122A 1427OE22CE20A 1326D011D112D213D315D416D517D618D719G N D14A010U?A M 2 7C 25 6 2 00 / B X A ( 28 )用 8031 的 口第二功能，實現(xiàn)外部中斷請求，同時， RESET 端上出現(xiàn)高電平， 實現(xiàn)可靠復位。在 8031 復位端 RESET 上接如圖 所示的電路，當上電或按動按鈕 S53，復位端 RESET 上出現(xiàn)高電平，保持 10ms 以上便能可靠地實現(xiàn)復位， R1 取 30Ω， R3 取 15KΩ,C1 取 10181。當數(shù)控螺紋車床控制系統(tǒng)加電以后約 10ms 開始起振， XTAL2 輸出 3V 左右的正弦波，振蕩器產(chǎn)生的時鐘送至 8031 單片機內(nèi)部的各個部件。電路中晶振 Y1 取典型值 10MHZ，相當于8031 單片機的心臟，控制著工作節(jié)奏。 時鐘電路設計 單片機 8031 雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。 8031 芯片具有 40 根引腳，其引腳圖如圖 所示。 光耦電路 74LS273 顯示電路 6264 89C2051 27256 鍵盤 74LS373 8155 8031 單片機 74LS138 8255A 手動按鈕 圖 總體方案結(jié)構(gòu)框圖 I/O 接口 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 11 第三章 數(shù)控螺紋車床控制系統(tǒng)硬件電路設計 CPU時鐘及復位電路設計 此次設計采用 Intel 公司開發(fā)的8031 單片機作為主 CPU，它是整個控制系統(tǒng)電路的核心。同時它與 8031 單片機連接方式簡單，所以此次設計選用8255 擴展輸入輸出信號接口。對于單片機系統(tǒng)來說，用 8155 作為鍵盤的接口，無需再專門增加芯片，所以此次設計編輯鍵盤用 8155 控制。 8031 的 P1 口可作為信號輸入口，主要包括手動 X 軸、 Z 軸正反轉(zhuǎn)、超程、啟動、停止、螺紋脈沖以及螺紋零脈沖信號輸入。 擴展鍵盤及 I/O 口電路的確定 擴展鍵盤及 I/O 口電路的確定應包括接口芯片的選用、步進電機控制電路、鍵盤顯示電路以及其他輔助電路的設計。由于要實現(xiàn)數(shù)字的三排顯示，需要使用 74LS164移位寄存器來實現(xiàn)移位的功能，顯示功能字時，需要使用 74LS273 鎖存器來實現(xiàn)靜態(tài)顯示。數(shù)控螺紋車床需要三排顯示，即 X 軸坐標、 Z 軸坐標、功能字及其后的相關數(shù)字。在所有的顯示器中， LED 由于功耗較少、亮度較強、控制簡單可靠，且價格很低，在機床數(shù)控系統(tǒng)和各種儀器儀表中廣泛使用。在機床數(shù)控系統(tǒng)中，常用 CRT 和 LED以及 LCD 顯示器，這三種顯示器可顯示數(shù)字、字符、及各種信息狀態(tài)。此次設計選用 89C2051作顯示 CPU，控制顯示器顯示。 顯示電路的確定 顯示電路需要實現(xiàn)三排 LED 動態(tài)顯示，用以顯示 X 軸、 Z 軸動態(tài)坐標以及相關的數(shù)字，這就需要一個從 CPU，從 CPU 主要是按照中央 CPU送來的顯示命令和顯示內(nèi)容，組成相應的顯示信息，負責產(chǎn)生顯示器所需要的掃描信號，控制顯示器按規(guī)定的顯示方式顯示有關信息。 根據(jù)設計要求，需要外擴 8K 數(shù)據(jù)存儲器，所以選擇 6264 芯片。因此，此次設計的控制系統(tǒng)選用SRAM。雖然 DRAM 芯片具有容量大、功率低、價格便宜等優(yōu)點，但它極易受干擾，對外界環(huán)境、工藝結(jié)構(gòu)、控制邏輯和電源質(zhì)量等的要求都很高。常用的數(shù)據(jù)存儲器有靜態(tài) RAM（ SRAM）和動態(tài) RAM（ DRAM）兩類。根據(jù)設計要求，需要外擴32K 程序存儲器，所以選擇 27256 芯片。 存儲器擴展電路設計應該包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的擴展。南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 9 此次設計使用的是 8031 芯片。其次，設計要求也是要求用 8031。對于簡單的應用場合， MCS51 系統(tǒng)的最小系統(tǒng)用一片 8031外擴一片 EPROM 就能滿足功能的要求，對于復雜的應用場合，可以利用 MCS51的擴展功能，構(gòu)成功能強、規(guī)模較大的系統(tǒng)。根據(jù)機床要求，采用 8 位機。三種型號的引腳完全相同，僅在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有少數(shù)差異。 目前在經(jīng)濟型數(shù)控機床中，一般選用 MCS51 系列單片機作為主控制器。機床硬件電路由以下五部分組成： 1）主控制器，即中央處理單元（ CPU）； 2）總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線； 3）存儲器，包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器； 4）接口，即 I/O 輸入輸出接口電路； 5）外圍設備，如鍵盤、顯示器及光電輸入機等。硬件是組成系統(tǒng)的基礎，有了硬件，軟件才能有效地運行。 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 8 第二章 數(shù)控螺紋車床控制系統(tǒng)硬件電路設計方案的擬定 控制對象及要求 此次設計對象為數(shù)控螺紋車床控制系統(tǒng)硬件電路， 采用 8031單片機作為主CPU，外擴 32K程序存儲器和 8K數(shù)據(jù)存儲器；采用 89C2051作從 CPU，控制三排LED顯示；采用 8155擴展鍵盤； 需控制 X軸和 Z軸； 采用 8255擴展若干輸入輸出口，用于開關量及相關信息的輸入輸出。 本文的 結(jié)構(gòu) 本文以數(shù)控螺紋車床的研發(fā)工程項目作為應用背景，對數(shù)控螺紋車床控制系統(tǒng)硬件電路進行了研究。 采取多種措施，積極開發(fā)已試制成功的中高檔數(shù)控車床 的 國內(nèi)市場，突破一點，在用戶生產(chǎn)使用中不斷改進和完善，以點帶面，逐步取得用戶認可。因而，當前要加速經(jīng)濟型數(shù)控車床產(chǎn)業(yè)化程度，通過制造技術和管理技術的提升，提高國產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控車床的性價比和質(zhì)量穩(wěn)定性，縮短交貨期，爭取更多的國內(nèi)市場份額。所以經(jīng)濟型數(shù)控螺紋車床受到很多中小企業(yè)的親睞。在經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)中，我國具有很大優(yōu)勢 ，為我國計算機數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展做出了貢獻，在世界數(shù)控技術發(fā)展史上占有重要的一頁。從品種上看，我國生產(chǎn)的數(shù)控車床品種比較齊全，每年都有數(shù)控車床新品種，可供各方面用戶選用。從技術上看，數(shù)控車床技術比較成熟，通過技術引進和合作生產(chǎn)、消化吸收和自主創(chuàng)新，我國已掌握了數(shù)控車床設計和制造技術。國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)在高中、低擋領域均有涉及，且在國內(nèi)制造業(yè)應用廣泛，并且正向納米級精度、高可靠性、進給高速的數(shù)控領域進軍。 在某些 領域部分技術已經(jīng)達到世界先進水平。 研究現(xiàn)狀 目前 國產(chǎn)數(shù)控機床與國際先進水平 的 差距 在 逐漸縮小 。而大量的機械零件需要高速加工制造，需要大量便宜且自動化程度很高的設備。 由于其獨特的優(yōu)點，數(shù)控螺紋車床被很多生產(chǎn)螺紋的中小企業(yè)看好。 7）增強了企業(yè)應變能力，為提高企業(yè)競爭能力創(chuàng)造了條件。 6）提高工人素質(zhì)，促進技術進步。 5）節(jié)約大量工裝費用，降低生產(chǎn)成本。數(shù)控裝置有較高的加工精度，加工出的產(chǎn)品尺寸一致性好、合格率高。加工不同螺紋零件，只需改變加工工序，并且能很快適應和達到批量生產(chǎn)。它特別適合于普通螺紋機床的改造，適合在生產(chǎn)第一線大面積推廣。 選題背景與意義 我國數(shù)控螺紋車床的發(fā)展主要建立在數(shù)控車床的基礎上，通過近幾年的發(fā)展，我國目 前生產(chǎn)的數(shù)控螺紋車床主要分為經(jīng)濟型數(shù)控螺紋車床、中檔型數(shù)控螺紋車床和高檔型數(shù)控螺紋車床三種檔次，其中經(jīng)濟型數(shù)控螺紋車床約占總產(chǎn)量的90%。 隨著社會的發(fā)展 ,現(xiàn)代制造工業(yè)也在急速的取代換新 ,而效率 ,經(jīng)濟便是其中的主流之一 。機床制造業(yè)既面臨著機械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進數(shù)控機床的發(fā)展是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展 的一個關鍵。數(shù)控機床的特點及其應用范圍使其成為國民經(jīng)濟和國防建設發(fā)展的重要裝備。 從 20 世紀中葉數(shù)控技術出現(xiàn)以來，數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。 6 年后，即在 1952 年，計算機技術應用到了機床上，從而一種新型的用數(shù)字程序控制的機床 （數(shù)控機床） 應運而生。 1946 年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。產(chǎn)品的精度要求越來越高、更新?lián)Q代的周期也越來越短，從而促進了現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展。 Control System。 The chip of 8255 is chosen as I/O expander for receiving or transmitting information of onoff and related message. 892051 singlechip of the MCS51series is