【正文】 陰極數(shù)碼管（或者 64 只獨(dú)立 LED）的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí)還可連接多達(dá) 64 鍵的鍵盤(pán)矩陣，單片即可完成 LED 顯示、鍵盤(pán)接口的全部功能。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(gè)硬件復(fù)位為止[1][2]。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(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須先被執(zhí)行。因此，對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈沖寬度沒(méi)有什么要求，但為便于多芯片同步工作,外接時(shí)鐘方波信號(hào)的高低電平的持續(xù)時(shí)間都大于 20ns。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2 口應(yīng)懸空，且可省去上拉電阻。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。如加密位 LBI 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。注意加密方式 1 時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。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(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)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(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。此外，P3 口還接受一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL ）這是由于上拉的緣故。 P3 口：P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè)TTL 門(mén)電流。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。表 41引腳號(hào) 功能特性 T2（定時(shí)/計(jì)數(shù)器 2 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入，時(shí)鐘輸出） T2EX（定時(shí)/計(jì)數(shù) 2 捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制）P2 口：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。P1 口：P1 口是一個(gè)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(mén)電流。在 FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口。當(dāng) P0 口的管腳第一次寫(xiě) “1”時(shí)，被定義為高阻輸入。GND：接地。其引腳分布情況如下圖 41 所示，其主要功能特性如下。AT89S52 具有PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求[1][2]。同時(shí)，AT89S52 可降至 0HZ 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式，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。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89S52 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(jià)廉的方案。40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/ 輸出（I/O ）端口， 256 bytes Rom，一個(gè)六向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，看門(mén)狗電路同時(shí)其內(nèi)含有 2 個(gè)外中斷口，3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口。沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 4 章 瓶蓋沖床數(shù)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 主要器件的選擇根據(jù)上一章所述，瓶蓋沖床數(shù)控系統(tǒng)的硬件部分主要包括步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)模塊、鍵盤(pán)顯示模塊、單片機(jī)、存儲(chǔ)器件、時(shí)鐘芯片等。根據(jù)功能設(shè)計(jì)，進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，提出了硬件的設(shè)計(jì)思路和硬件的功能框圖。沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 AT89S52 單 片 機(jī)HD7279 鍵盤(pán)顯示8LED 顯示AT24C01 存儲(chǔ)器光偶TL5214X2L2972L2982傳感器2 相步進(jìn)電機(jī)繼電器沖頭電磁鐵交流電 機(jī)55 鍵盤(pán)圖 31 瓶蓋沖床數(shù)控系統(tǒng)硬件系統(tǒng)總框圖沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 開(kāi)始沖頭回應(yīng)步長(zhǎng)＝0點(diǎn)動(dòng)步數(shù)＝0正向判斷當(dāng)前位置執(zhí)行反向操作返回顯示刷新加工完？置回位標(biāo)志沖頭不工作置相應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行判斷當(dāng)前位置正向操作加減速控制圖 32 步進(jìn)電機(jī) X 軸軟件流程圖Y 軸軟件流程圖與上圖類似故不贅述。主要是單片機(jī)用軟件語(yǔ)言來(lái)模擬 I2C 總線通信規(guī)程。 單片機(jī)軟件結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)功能要求，單片機(jī)軟件主要由以下幾部分構(gòu)成：?jiǎn)纹瑱C(jī)與外接存儲(chǔ)器的通訊程序：主要負(fù)責(zé)單片機(jī)與指紋識(shí)別模塊之間數(shù)據(jù)和命令的傳輸。（2）電機(jī)的加減速控制。 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 指紋識(shí)別模塊軟件結(jié)構(gòu)瓶蓋沖床數(shù)控系統(tǒng)的功能主要有步進(jìn)電機(jī) X－Y 軸軸向運(yùn)動(dòng)控制、電機(jī)的驅(qū)動(dòng)、電機(jī)的加減速控制；鍵盤(pán)、顯示控制；繼電器和傳感器信號(hào)的接受和控制，中斷模塊控制整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)過(guò)程，步進(jìn)電機(jī) X－Y 軸軸向運(yùn)動(dòng)流程如圖32 所示，電機(jī)的加減速控制流程如圖 33 所示。伺服控制機(jī)構(gòu)主要完成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)、控制等操作，單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心，控制整個(gè)系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)部分發(fā)出指令和控制。通過(guò)鍵盤(pán)輸入對(duì)沖床進(jìn)行功能操作，需要顯示的參數(shù)通過(guò)顯示器顯示。繼電器配合電流放大電路，通過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)的吸合與斷開(kāi)達(dá)到控制沖頭動(dòng)作的目的。一般選用光電傳感器檢測(cè)沖頭狀態(tài)，檢測(cè)信號(hào)通過(guò)單片機(jī)發(fā)出信號(hào)協(xié)調(diào)步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作。數(shù)控沖床主要用來(lái)完成批量沖壓規(guī)定形狀的物料的任務(wù)，其功能隨沖床的生產(chǎn)要求和造價(jià)而不盡相同，但通用的功能機(jī)構(gòu)基本一致，主要包括以下幾部分：（1）沖壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)：一般采用長(zhǎng)頸深喉沖頭，通過(guò)交流電機(jī)配合減速裝置完成沖壓動(dòng)作。與傳統(tǒng)的中、高精度全功能數(shù)控系統(tǒng)相比,經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作性能穩(wěn)定、性能價(jià)格比較高等特點(diǎn)。考慮到我國(guó)國(guó)情,價(jià)格昂貴的中、高精度的全功能數(shù)控機(jī)床難以被廣大生產(chǎn)企業(yè)所接受,而價(jià)格相對(duì)低廉的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)得到了迅速地發(fā)展。沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第 3 章 瓶蓋沖床數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 沖床數(shù)控系統(tǒng)功能概述數(shù)控沖床作為一種高精度的自動(dòng)化機(jī)床,綜合應(yīng)用了電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和機(jī)床制造等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù),在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中起著極其巨大的作用,它很好地解決了現(xiàn)代機(jī)械制造中加工對(duì)象精密、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、品種多、批量小等問(wèn)題。沖床實(shí)物較大，工作環(huán)境和裝置復(fù)雜，設(shè)計(jì)中并未到實(shí)際場(chǎng)所中剖析實(shí)物沖床結(jié)構(gòu)，所以于實(shí)際應(yīng)用有一定差距。本文所涉及的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要側(cè)重于沖床智能化運(yùn)作的改造，而機(jī)械部分的改造本文并未涉及。機(jī)械部分改造完成后,配上 MCS 52 單片機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng),用步進(jìn)電機(jī)作驅(qū)動(dòng)元件,經(jīng)過(guò)一級(jí)減速齒輪驅(qū)動(dòng) X、Y 軸的運(yùn)動(dòng)。因此,把普通沖床改造為數(shù)控機(jī)床是一條提高數(shù)控化率的有效途徑。實(shí)際意義上的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)多可以理解為數(shù)控改造，數(shù)控改造一般是指對(duì)普通沖床某些部位做一定的改造,配上數(shù)控裝置,從而使沖床具有數(shù)控加工能力,其目的是為了提高老設(shè)備的加工精度和生產(chǎn)效率,適應(yīng)多品種和小批量零件的生產(chǎn),同時(shí)可以使技術(shù)等級(jí)較低的工人也能加工出高質(zhì)量的零件,減少設(shè)備技術(shù)改造的投資等等。 考慮到本次設(shè)計(jì)所使用的負(fù)載不是很大，所以所采用的是 2 相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。 （2）控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向 ：如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。（1）控制換相順序 ：通電換相這一過(guò)程稱為脈沖分配。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是，它是通過(guò)輸入脈沖信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定。 步進(jìn)電機(jī)的分類和選用步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，它將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，因此非常適合于單片機(jī)控制。在近 30 年間，步進(jìn)電機(jī)迅速地發(fā)展并成熟起來(lái)。不久在缺乏交流電源的船舶和飛機(jī)等獨(dú)力系統(tǒng)中廣泛使用。這被認(rèn)為是最初的步進(jìn)電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)的原理步進(jìn)電機(jī)的機(jī)理是基于最基本的電磁鐵作用，其原始模型起源于 1830 年至 1860 年間。就傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)說(shuō)，步進(jìn)電機(jī)可以簡(jiǎn)單的定義為，根據(jù)輸入的脈沖信號(hào)，每改變一次勵(lì)磁狀態(tài)就前進(jìn)一定角度，若不改變勵(lì)磁狀態(tài)則保持一定的位置而靜止的電動(dòng)機(jī)。目前，隨著電子技術(shù)，控制技術(shù)和電動(dòng)機(jī)本體的發(fā)展和變化，傳統(tǒng)的電機(jī)分類間的界限越來(lái)越模糊。（3）完成單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、現(xiàn)使操作電路的設(shè)計(jì)，顯示方式 LED；（4）完成電路設(shè)計(jì)、PCB 設(shè)計(jì)、部分程序設(shè)計(jì)。（4）相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)、程序流程圖與其實(shí)現(xiàn)。（2）系統(tǒng)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。文章后附有電路原理圖、程序清單，輸入輸出口對(duì)應(yīng)表。能實(shí)現(xiàn)瓶蓋沖床數(shù)控系統(tǒng)的基本功能，能進(jìn)行數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示。本文通過(guò)用對(duì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)瓶蓋沖壓，動(dòng)態(tài)顯示，智能驅(qū)動(dòng)，人為輸入的瓶蓋沖床數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，詳細(xì)介紹了 52 系列單片機(jī)應(yīng)用中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換顯沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 示，數(shù)碼管顯示原理，SPI 總線擴(kuò)展接口，I2C 總線擴(kuò)展，步進(jìn)電機(jī)的控制及其驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)的定時(shí)中斷原理、從而達(dá)到學(xué)習(xí)目的，了解單片機(jī)相關(guān)指令在各方面的應(yīng)用。因?yàn)閱纹瑱C(jī)便宜耐用、性能可靠，因而由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的瓶蓋沖床數(shù)控系統(tǒng)有著簡(jiǎn)單實(shí)用、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，比較適合于日常生產(chǎn)中的使用。軟件設(shè)計(jì)的恰當(dāng)可以讓硬件電路的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，更加的便捷與完美 [1][3]。硬件電路的設(shè)計(jì)盡可能考慮到現(xiàn)在的需要及將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。（2）可擴(kuò)展性與可維護(hù)性原則：為適應(yīng)現(xiàn)在瓶蓋沖床數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展與需要，瓶蓋沖床數(shù)控系統(tǒng)要可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。 瓶蓋沖床數(shù)控設(shè)計(jì)的原則（1）性原則：要力求最大限度地滿足實(shí)際工作的需要，充分考慮硬件實(shí)現(xiàn)與軟件性能實(shí)現(xiàn)的實(shí)用性，把瓶蓋沖床數(shù)控系統(tǒng)的基本沖壓及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制功能實(shí)現(xiàn)作為首要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)來(lái)進(jìn)行考慮。也可以采用 PLC 配合專用驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是我們無(wú)法學(xué)習(xí)到對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的分析和解決工程問(wèn)題的能力。所以，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該從多方面、多角度去考慮問(wèn)題，而且應(yīng)該進(jìn)一步提高數(shù)控系統(tǒng)的質(zhì)量。知識(shí)來(lái)自實(shí)踐，多去生活中探詢所需要的。無(wú)可否認(rèn)機(jī)械時(shí)代已經(jīng)過(guò)去，電子時(shí)代已經(jīng)到來(lái)?？梢?jiàn)技術(shù)在不斷進(jìn)步，純機(jī)械式?jīng)_床已經(jīng)被淘汰，取而代之的是具有高度準(zhǔn)確性和直觀性且與機(jī)械裝置有機(jī)結(jié)合的，具有更高控制精度的等優(yōu)點(diǎn)的數(shù)控沖床。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，專家們預(yù)言: 機(jī)械制造的競(jìng)爭(zhēng)，其實(shí)質(zhì)是數(shù)控技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。 沖床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義沖床數(shù)控系統(tǒng)是裝備工業(yè)的一種，其技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。所以在現(xiàn)階段能在已有資源的基礎(chǔ)上對(duì)老式機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)改造成為了沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 切實(shí)可行的一大出路。高檔次的系統(tǒng)全都是進(jìn)口。國(guó)內(nèi)由華中數(shù)控、航天數(shù)控等。 數(shù)控系統(tǒng)組成　 由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)、和各種開(kāi)關(guān)、傳感器構(gòu)成。布孔精度≤177。 數(shù)控沖床是數(shù)控機(jī)床的一種數(shù)控沖床是深喉頸普通沖床與數(shù)控送料機(jī)相結(jié)合的高新技術(shù)產(chǎn)品，電腦自動(dòng)編程，CAD 設(shè)計(jì)，采用新型專用沖模， 能加工長(zhǎng) 2500寬 1250厚 8 以內(nèi)規(guī)格的鐵板、不銹鋼板、鋁板等。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。 給機(jī)床裝上數(shù)控系統(tǒng)后，機(jī)床就成了數(shù)控機(jī)床。I瓶蓋沖床數(shù)控系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄摘 要 ............................................................................................................................IABSTRACT..................................................................................................................II第 1 章 緒論 ............................................................................................................... 1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介 ............................................................................................. 1 數(shù)控沖床是數(shù)控機(jī)床的一種 ....................................................................