【正文】 INTE：端口中斷允許； BF：緩沖器滿標(biāo)志； TIMER：定時中斷； 3 定時器 /計數(shù)器 8155 還具有一個 14 位的定時器 /計數(shù)器，如表 34 為方式控制字： 表 34 方式控制字 04H： T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0 05H： M2 M1 T13 T12 T11 T10 T9 T8 T13— T0：計數(shù)長度； M M1：定時器方式。 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。 當(dāng) IO/M=0（低電平時），表示 AD7— AD0 輸入的是存儲器地址，尋址范圍為 00— FFH； 當(dāng) IO/M=1（高電平時） ，表示 AD7— AD0 輸入的是 I/O 接口地址，其編碼如表 32 所示。 PC5— PC0： C 口輸出 /輸入或控制信號線，用作控制信號時其功能如下： PC0： A INTR（ A 口中斷信號線） PC1： A BF（ A 口緩沖器滿信號線） PC2： ASTB（ A 口選通線） PC3： B INTR（ B 口中斷信號線） 圖 315 8155 引腳與邏輯圖 PC4： B BF（ B 口緩沖器滿信號線） PC5： BSTB（ B 口選通線） 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 16 TM1 TM2 IEB IEA PC2 PC1 PA PB A 口方式 B 口方式 B口 A口 計數(shù)器 方式 00:空操作 01:停止計數(shù) 10:計滿后停止 11:開始計數(shù) 0:輸入 1:輸出 0:禁止中斷 1:允許中斷 00 11 01 10 方式 1:A、 B口基本 I/O； C口輸入 方式 2:A、 B口基本 I/O； C口輸出 方式 3:A口選通 I/O； B口基本 I/O 方式 4:A、 B口選通 I/O 表 32 地址與寄存器映射 AD7～ AD0 寄存器 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 0 0 0 命令 /狀態(tài)寄存器（命令狀態(tài)口） ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 0 0 1 A 口（ PA7～ PA0） ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 0 1 0 B 口（ PB7～ PB0） ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 1 0 0 C 口（ PC7～ PC0） ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 1 0 0 定時器低 8 位 ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 1 0 1 定時器高 6位和 2位計數(shù)器方式位 TIMER IN：定時器 /計數(shù)器輸入端； TIMER OUT：定時器 /計數(shù)器輸出端； RESET：復(fù)位信號線。 PA7— PA0： A 口輸出 /輸入線。在下降沿時將地址及片選信號鎖存到器件中。 WR：存儲器寫信號線，低電平有效。 CE：片選信號線，低電平有效。由于 8155 既具有 RAM 又具有 I/O 口，因而是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的外圍接口芯片之一。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到 下一個硬件復(fù)位為止。在閑置模式下， CPU停止工作。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必 須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 3 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方 式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 14 T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 2 管腳說明： VCC：供電電壓。可編程串行通道 三個 16 位定時器 /計數(shù)器 256*8 位內(nèi)部 RAM 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 與 MCS51 兼容 由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 二、控制電路中用到的主要硬件設(shè)備有： AT89C52 單片機(jī)， 8155， 74ls373,74ls138,L297,L298,8279，6264，鍵盤等 部分硬件簡介 一 、 AT89C52 單片機(jī) AT89C52 是一種帶 8k字節(jié)可重復(fù)擦寫的 flashs 閃速存儲器的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。其外形圖如圖 312 所示三端式是指穩(wěn)壓器僅有輸入端、輸出端和公共端三個接線端子。集成穩(wěn)壓電路是將穩(wěn)壓電路的主要元件甚至全部元件制作在一塊硅基片上的集成電路，因而具有體積小、使用方便、工作可靠等特點。如圖 3— 11 所示。一般 R 取幾十歐到幾百歐。 圖 3— 8 LC 型濾波電路 圖 3— 9 LCπ型濾波電路 圖 3— 10 所示是 RCπ型濾波電路。 圖 3－ 9 所示是 LCπ型濾波電路，可看成是電容濾波和 LC 型濾波電路的組合，因此濾波效果更好，在負(fù)載上的電壓更平滑。 圖 3— 8 所示是 LC 型濾波電路，它由電感濾波和電容濾波組成。 三、復(fù)式濾波電路 復(fù)式濾波電路是用電容器、電感器和 電阻器組成的濾波器，通常有 LC 型、 LCπ型、 RCπ型幾種。 電感濾波電路輸出電壓較低，但輸出電壓波動小，隨負(fù)載變化也很小，因而適用于負(fù)載電流較大的場合。當(dāng)流過電感 L 的電流增大時，電感產(chǎn)生的自感電動勢阻止電流的增加；當(dāng)電流減小時，自感電動勢則阻止電流的減小。由于在電流變化時電感線圈中將產(chǎn)生自感電動勢來 阻止電流的變化，使電流脈動趨于平緩，、起到濾波作用。則 2u 由零開3 濾 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 10 始上升時，二極管 Dl， D3 正偏導(dǎo)通，電源通過 D D3 向負(fù)載電阻 LR 提 供電流，同時向電容 C 充電，充電時間常數(shù)τ充 =2RDC 式中 RD 為二極管的正向?qū)娮?，其值非常小。此時整流二極管工作在非線性區(qū)域，分析時要從二極管單向?qū)щ娞匦猿霭l(fā)，特別注意電容兩端電壓對二極管工作特性的影響。 一、電容濾波電路 最簡單的電容濾波電路是在整流電路的直流輸出側(cè)與負(fù)載電阻 LR 并聯(lián)一電容器 C，利用電容器的充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。 濾波電路利用電容或電感在電路中的儲能作用，當(dāng)電源電壓 (或電流 )增加時，電容 (或電感 )把能量儲存在電場 (或磁場 )個；當(dāng)電源電壓 (或電流 )減小時，又將儲存的能量逐漸釋放出來，從而減小了輸以電壓 (或電流 )中的脈動成分．得到比較平滑的直流電壓。但許多電子設(shè)備需要平穩(wěn)的直流電源。橋式整流電路的缺點是二極管用的較多。橋式整流電路的優(yōu)點是輸出電壓高，電壓脈動較小，整流二極管所承受的最高反向電壓較低，同時因整流變壓器在正負(fù)半周內(nèi)部有電流供給負(fù)載，整流變壓器得到了充分的利用，效率較高。 由表 3— 1 可見，半被整流電路的輸出電壓相對較低，且脈動大。 除了用分立元件組成橋式整流電路外，現(xiàn)在半導(dǎo)體器件廠已將整流二極管封裝在一起，制造成單相整流橋和三相整流橋模 塊，這些模塊只有輸入交流和輸出直流引腳，減少了接線、提高了電路工作的可靠性，使用起來非常方便。其中： 單相全波整流電壓的平均值為： 圖 3－ 4 單相橋式整流電路的波形 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 8 流過負(fù)載電阻 LR 的電流平均值為： LLOO RURUI ?? 2220 )()s i n(21 UUtdtUU O ??? ? ???? ? (2)整流二極管的電流平均值和承受的最高反向電壓。因此在負(fù)載電阻 LR 得到的是單向脈動電壓和電流，忽略二極管導(dǎo)通時的正向壓降，則單相橋式整流電路的波形如圖 3— 4 所示。此時電流 的路徑為： a→ D2→ LR→ D4→ b，如圖 3— 3（ b）所示。此時電流的路徑為： a→ D1→ LR→ D3→ b，如圖 3— 3（ a）所示。圖 3— 2(b)所示為單相橋式整流電路的一種簡便畫法。單 相橋式整流電路用得最為普遍。 電源模塊電路的設(shè)計 1. 整流電路 整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦?，將正?fù)交替的正弦交流電壓變換成單方向的脈動電壓，因此二極管是構(gòu)成整流電路的核心元件。為使輸出電壓穩(wěn)定，還需要煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 6 增加穩(wěn)壓電路部分。 4．穩(wěn)壓電路 交流電經(jīng)降壓、整流、濾波后輸出的直流電具有較好的平滑程度， 一般說來可以充當(dāng)電路的電源。 3．濾波電路 濾波電路的主要任務(wù)是濾除脈動直流電中的交流成分電壓，使輸出電壓成為比較平滑的直流電。 2．整流電路 整流電路的主要任務(wù)是利用二極管的單向?qū)щ娞匦?，將?jīng)變壓器降壓后的交流電變成單向脈動的直流電。因此，先利用變壓器進(jìn)行 降壓，將 220V的交流電變成合適的交流電以后再進(jìn)行交、直流轉(zhuǎn)換。 圖 3— 1 所示是半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源的原理方框圖，它表示把交流電變換為直流電 的過程。此外，在電子線路和自動控制裝置中，還需要用電壓非常穩(wěn)定的直流電源。在此主要設(shè)計用步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)二坐標(biāo)軸數(shù)控機(jī)床直線和圓弧插補(bǔ)，能夠適時顯示當(dāng)前坐標(biāo)值，并且可以通過鍵盤進(jìn)行手動控制，另外，還有電源電路及顯示電路的設(shè)計 。步進(jìn)電機(jī)數(shù)控裝置的設(shè)計主要是單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計 。煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 4 2 課題分析及整體方案的確定 課題設(shè)計內(nèi)容及要求 數(shù)控 系統(tǒng) 中步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用 ,主要是利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動開環(huán)伺服系統(tǒng) ,用單片機(jī)擴(kuò)展并行口來控制步進(jìn)電機(jī) ,用軟件的方法控制步進(jìn)電機(jī)的方向及速度 ，實現(xiàn) 步進(jìn)電機(jī)的選擇和控制方法 .本課題所討論的是二軸步進(jìn)電機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。 (5)復(fù)合化 復(fù)合化是近幾年數(shù)控機(jī)床發(fā)展的模式，它將多種動力頭集中在一臺數(shù)控機(jī)床上，在一次的裝夾中完成多種工序的加工。 (4)智能化 數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用高技術(shù)的重要目標(biāo)是智能化。 (3)多功能 大多數(shù)數(shù)控機(jī)床都具有 CRT 圖形顯示功能，可以進(jìn)行二維圖形的加工軌跡動態(tài)模擬顯示，有的還可以顯示三維彩色動態(tài)圖形；具有豐富的人機(jī)對話功能，“友好”的人機(jī)界面；借助 CRT 與鍵盤的配合，可以實現(xiàn)程序的輸入、編輯、修改、刪除等功能。為了防止超程，可以在系統(tǒng)內(nèi)預(yù)先設(shè)定工作范圍 (即軟極限 )。 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都裝備了計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) (即 CNC 系統(tǒng) )，只要改變軟件控制程序，就可以適應(yīng)各類機(jī)床的不同要求，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。加工的高精度比加工速度更為重要，微米級精度的數(shù)控設(shè)備 正在普及，一些高精度機(jī)床的加工精度己達(dá)到 o． 1pm。此外，要實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的高速度，還必須實現(xiàn)主軸、進(jìn)給、刀具交換、托板交換等各種關(guān)鍵部分的高速度。 (1)高速度、高精度 速度和精度是數(shù)控系統(tǒng)的兩個重要技術(shù)指標(biāo)， 它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。