【正文】 1口： 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口，可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LS型 TTL負(fù)載。在對(duì) Flash閃速存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V或是 +5V的編程允許電源。 EA為高電平時(shí)，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，反之則選擇片外程序存儲(chǔ)器。在單片機(jī)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此引腳輸出脈沖負(fù)跳沿作為讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在對(duì)片內(nèi) EPROM型單片 機(jī)編程寫入，此引腳作為編程脈沖輸入端。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE輸出信號(hào)的負(fù)跳沿用于單片機(jī)發(fā)出的低 8位地址經(jīng)外部鎖存器鎖存的鎖存控制信號(hào)。 VPD為本引腳的第二功能，即備用電源輸入端。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，在此引腳上加上持續(xù)時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位工作。 第 13 頁 圖 AT89C52的內(nèi)部邏輯框圖 (3)控制引腳： 此類引腳提供控制信號(hào)，有的引腳還有復(fù)用功能。 XTAL1（ 18 引腳）：接外部晶體的另一端，在該引腳的內(nèi)部接至內(nèi)部反向放大器的輸出端。 XTAL1（ 19 引腳）：接外部晶體的一個(gè)引腳。 (2)時(shí)鐘引腳： 2個(gè)時(shí)鐘引腳 XTAL XTAL2外接晶體與片內(nèi)的反向放大器 構(gòu)成了一個(gè)晶體振蕩器，它為單片機(jī)提供了時(shí)鐘控制信號(hào)。 第 12 頁 圖 AT89C52基本外圍電路圖 AT89C52的內(nèi)部邏輯框圖如圖 ，其管腳功能如下： (1)電源引腳： Vcc(40引腳 )：接 +5V 電源。空閑方式停止 CPU的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè) I/O口線， 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工川行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。 R1 R2H O N G W A I2 47 4A H C 1 G 141 2A7 40 4+ 5V 圖 光電耦合電路 芯片介紹 設(shè)計(jì)所使用的單片機(jī) AT89C52是美國 ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 COMS8位單片機(jī)，如圖 。在實(shí)際運(yùn)用中，對(duì)于強(qiáng)弱電隔離一般采用電子開關(guān)方法或光電隔離的方法，在這里我們采用光電隔離的方法，如圖 。工作臺(tái)工作時(shí)的指示燈則由 P14P17和 T0、 T1控制，分別用于提示操作人員工作臺(tái)是在哪個(gè)坐標(biāo)上朝哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。 89C52 的 P2 口輸出的矩形脈沖信號(hào)直接控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，兩臺(tái)電機(jī)需 4 個(gè)控制信號(hào)，一根信號(hào)線備用。在整個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)中， CPU 既是運(yùn)算處理中心，又是控制中心，是控制系統(tǒng)最關(guān)鍵的器件。由于按鍵代碼是 7位，鍵按下時(shí)位 6總是 1，所以當(dāng)鍵按下時(shí)， CH452 所提供的實(shí)際按鍵代碼是表中的按鍵編址加上 40H，也就是說，此時(shí)的按鍵代碼應(yīng)該在 40H到 7FH之間。單片機(jī)可以在任何時(shí)候讀取按鍵代碼，但一般在 CH452檢測(cè)到有效按鍵而產(chǎn)生鍵盤中斷時(shí)讀取按鍵代碼，此時(shí)按鍵代碼的位 6總是 1，另外，如果需要了解按鍵何時(shí)釋放，單片機(jī)可以通過查詢方式定期讀取按鍵代碼，直到按鍵代碼的位 6為 0。 第 9 頁 CH452 所提供的按鍵代碼為 7 位，位 2～位 0 是列掃描碼，位 5～位 3 是行掃描碼，位 6 是狀態(tài)碼（鍵按下為 1，鍵釋放為 0）。如果 CH452檢測(cè)到有效的按鍵，則記錄下該按鍵代碼，并通過 4 線串行接口中的 DOUT引腳或者 2 線串行接口中的 INT引腳產(chǎn)生低電平有效的鍵盤中斷（當(dāng) INTM為 1 時(shí)輸出低電平脈沖中斷，參考 節(jié)和 說明），此時(shí)單片機(jī)可以通過串行接口讀取按鍵代碼；在沒有檢測(cè)到新的有效按鍵之前， CH452 不再產(chǎn)生任何鍵盤中斷。 CH452 定期在顯示驅(qū)動(dòng)掃描過程中插入鍵盤掃描。在鍵盤掃描期間， DIG7～ DIG0 引腳用于列掃描輸出， SEG7～ SEG0 引腳都帶有內(nèi)部下拉電阻，用于行掃描輸入。參考下表，如果需要在數(shù)碼管上顯示字符 0，只要置入數(shù)據(jù) 0xx00000B 或者 00H；需要顯示字符 0.（ 0 帶小數(shù)點(diǎn)），只要置入數(shù)據(jù) 1xx00000B 或者 80H；類似地，數(shù)據(jù) 1xx01000B或者 88H 對(duì)應(yīng)于字符8.（ 8 帶小數(shù)點(diǎn)）；數(shù)據(jù) 0xx10011B 或者 13H 對(duì)應(yīng)于字符 =；數(shù)據(jù) 0xx11010B 或者 1AH 對(duì)應(yīng)于字符 .（小數(shù)點(diǎn)）；數(shù)據(jù) 0xx10000B或者 10H對(duì)應(yīng)于字符 （空格，數(shù)碼管沒有顯示）；數(shù)據(jù) 0xx11110B 或者 1EH 對(duì)應(yīng)于自定義的特殊字符，由“自定義 BCD 碼”命令定義 。 BCD 譯碼方式是指對(duì)數(shù)據(jù)寄存器中字?jǐn)?shù)據(jù)的位 4～位 0進(jìn)行 BCD譯碼，控制段驅(qū)動(dòng)引腳 SEG6～ SEG0的輸出，對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的段 G～段 A，同時(shí)用字?jǐn)?shù)據(jù)的位 7 控制段驅(qū)動(dòng)引腳 SEG7 的輸出，對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)，字?jǐn)?shù)據(jù)的位 6和位 5不影響 BCD譯碼。例如，第三個(gè)數(shù)據(jù)寄存器的位 0為 1，所以對(duì)應(yīng)的第三個(gè)數(shù)碼管的段 A點(diǎn)亮。 CH452默認(rèn)情況下工作于不譯碼方式，此時(shí) 8個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中字?jǐn)?shù)據(jù)的位 7～位 0分別對(duì)應(yīng) 8 個(gè)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)和段 G～段 A，對(duì)于發(fā)光二極管陣列，則每個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位唯一地對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二級(jí)管。當(dāng)用“段位尋址置 1”命令將某個(gè)地址的段位置 1 后，該地址對(duì)應(yīng)的發(fā)光管 LED 或者數(shù)碼管的段會(huì)點(diǎn)亮， 第 8 頁 該操作不影響任何其它 LED 或者數(shù)碼管其它段的狀態(tài)。 CH452支持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器中的字?jǐn)?shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)，并且支持各數(shù)碼管的獨(dú)立閃爍控制，在字?jǐn)?shù)據(jù)左右移動(dòng)或者左右循環(huán)移動(dòng)的過程中，閃爍控制的屬性不會(huì)隨數(shù)據(jù)移動(dòng)。當(dāng)掃描極限設(shè)定為 1時(shí)，唯一的數(shù)碼管 DIG0 將得到所有的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)間，從而等同于靜態(tài)驅(qū)動(dòng)；當(dāng)掃描極限設(shè)定為 8 時(shí)， 8 個(gè)數(shù)碼管 DIG7～ DIG0各得到 1/8的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)間；當(dāng)掃描極限設(shè)定為 4 時(shí)， 4個(gè)數(shù)碼管DIG3～ DIG0 各得到 1/4 的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)間，此時(shí)各數(shù)碼管的平均驅(qū)動(dòng)電流將比掃描極限為 8時(shí)增加一倍，所以降低掃描極限可以提高數(shù)碼管的顯示亮度。 CH452內(nèi)部具有電流驅(qū)動(dòng)級(jí)，可以直接驅(qū)動(dòng) 1 英寸的共陰數(shù)碼管，段驅(qū)動(dòng)引腳 SEG6～ SEG0 分別對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的段 G～段 A，段驅(qū)動(dòng)引腳 SEG7 對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)，字驅(qū)動(dòng)引腳 DIG7～ DIG0分別連接 8 個(gè)數(shù)碼管的陰極； CH452 也可以連接 8 8矩陣的發(fā)光二級(jí)管 LED陣列或者 64 個(gè)獨(dú)立發(fā)光管或者 64級(jí)光柱； CH452可以改變字驅(qū)動(dòng)輸出極性以便直接驅(qū)動(dòng)共陽數(shù)碼管（不譯碼方式），或者通過外接反相驅(qū)動(dòng)器支持共陽數(shù)碼管，或者外接大功率管支持大尺寸的數(shù)碼管。 ? 經(jīng)過授權(quán)采用了 1 項(xiàng)專利技術(shù)，低成本，簡便易用。 ? 支持低功耗睡眠，節(jié)約電能，可以被按鍵喚醒或者被命令操作喚醒。 ? 內(nèi)置上電復(fù)位，可以為單片機(jī)提供高電平有效和低電平有效復(fù)位輸出。 ? 2 線串行接口：支持兩個(gè) CH452 芯片并聯(lián)（由 ADDR 引腳電平設(shè)定各自地址）。 ? 4 線串行接口：支持多個(gè)芯片級(jí)聯(lián)，時(shí)鐘速度從 0 到 2MHz，兼容 CH451 芯片。 ? 支持按鍵喚醒，處于低功耗節(jié)電狀態(tài)中的 CH452 可以被部分按鍵喚醒。 ? 鍵盤中斷，可以 選擇低電平有效輸出或者低電平脈沖輸出。 （ 2） 鍵盤控制 ? 內(nèi)置 64 鍵鍵盤控制器，基于 8 8 矩陣鍵盤掃描。 ? 掃描極限控制，支持 1 到 8 個(gè)數(shù)碼管，只為有效數(shù)碼管分配掃描時(shí)間。 ? 任意段位尋址，獨(dú)立控制各個(gè) LED 或者各數(shù)碼管的各個(gè)段的亮與滅。 ? 數(shù)碼管的字?jǐn)?shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)。 ? 可選數(shù)碼管的段與數(shù)據(jù)位相對(duì)應(yīng)的不譯碼方式或者 BCD 譯碼方式。 圖 CH452工作原理圖 特點(diǎn) （ 1）顯示驅(qū)動(dòng) ? 內(nèi)置電流驅(qū)動(dòng)級(jí)，段電流不小于 15mA，字電流不小于 80mA。 第 6 頁 芯片 CH452介紹 CH452是數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤掃描控制芯片。 雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而在同一時(shí)刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于 LED 顯示器的余輝和人眼的視覺暫留作用，只要每位顯示間隔時(shí)間足夠短，則可以造成多位同時(shí)亮的假象，達(dá)到同時(shí)顯示的效果。同樣，在下一時(shí)刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，則同一時(shí)刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位則是熄滅的。若要各位 LED 能夠同時(shí)顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符 ，就必須采用動(dòng)態(tài)顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線則處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符段碼。 圖 所示為一來個(gè)八位 LED 動(dòng)態(tài)顯示電路。 方案框圖 單片機(jī)作為控制的核心，一方面對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方向和位移量進(jìn)行控制，另外還將與鍵盤對(duì)應(yīng)的位移信息顯示在 LED 上，并實(shí)現(xiàn)與 PC機(jī)的通信以及對(duì)報(bào)警的處理。設(shè)計(jì)采用單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，單片機(jī)的包括鍵盤與顯示的控制、與 PC機(jī)的串口通訊、以及電機(jī)輸入輸入輸出信號(hào)的控制。由于時(shí)間倉促和自 己知識(shí)水平有限，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)有些許瑕疵，懇請(qǐng)老師指正。 本設(shè)計(jì)完成了如下要求： （ 1）單片機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖的設(shè)計(jì) （ 2）控制系統(tǒng)電路印制版的繪制 （ 3）利用單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)系統(tǒng)的手動(dòng)、自動(dòng)和回位等運(yùn)動(dòng) （ 4）實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)工作臺(tái)極限移動(dòng)的保護(hù)及 顯示、報(bào)警 （ 5）設(shè)計(jì)交流電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制和星 三角形啟動(dòng)的電氣控制原理圖 （ 6）電氣控制電路有相應(yīng)的保護(hù)電路（過載、過壓、欠壓等） （ 7）熟悉機(jī)電系統(tǒng)常用元器件（ PLC、交流電機(jī)、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)） 此次 “機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)”主要簡單設(shè)計(jì)出數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)，其實(shí)離實(shí)際真正工業(yè)用數(shù)控機(jī)床還有很大的距離。其驅(qū)動(dòng)速度和指令脈沖能 第 3 頁 嚴(yán)格同步，具有較高的重復(fù)定位精度，并能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和平滑速度調(diào)節(jié)。因此將專用機(jī)床設(shè)計(jì)成微機(jī)數(shù)控機(jī)床 已成為機(jī)床設(shè)計(jì)的發(fā)展方向之一。采用微機(jī)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工的最大優(yōu)點(diǎn)是能夠有效地提高中、小批零件的加工生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量。機(jī)電一體化使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功 能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。 關(guān)鍵詞： 鍵盤操作，單片機(jī)控制，數(shù)碼管顯示。設(shè)計(jì)的總體思路是準(zhǔn)確安全的對(duì)工作臺(tái)和電機(jī)進(jìn)行控制。 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 課程設(shè)計(jì)名稱： 機(jī)電一體化綜合課程設(shè)計(jì) 題 目： 機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名：