【正文】 位的并行的I/O口，分別為PA、PB、PC口，其中PC口又分為高4位（PC7PC4）和低4位（PC3PC0）。 I/O口擴(kuò)展采用總線擴(kuò)展方法，數(shù)據(jù)輸入線取自80C51的P0口。3．4 I/O接口電路及輔助電路設(shè)計 I/O口的擴(kuò)展MCS51單片機(jī)共有四個8位并行I/O口，可提供給用戶使用的只有P1口和部分P3口線，因此不可避免地要進(jìn)行I/O口的擴(kuò)展。地址總線的連接 據(jù)確定的地址線根數(shù)，將相應(yīng)低地址線相連，剩余高位地址線作為片選。此處為13根。 圖80C51芯片與存儲器的連接 存儲器擴(kuò)展實(shí)質(zhì)是三總線的連接。表32 74HC139真值表輸入輸出使能選 擇Y0Y1Y2Y3/G B A 1 1111 0 0 00111 0 0 11011 0 1 01101 0 1 11110 存儲器擴(kuò)展此處采用兩片EPROM芯片2764（8K8）擴(kuò)展程序存儲器，數(shù)據(jù)存儲器選用靜態(tài)RAM27648（8K8）。有2個選擇輸入端，4個譯碼輸出端，輸出0電平有效。此處采用74HC139譯碼器組成的譯碼電路對系統(tǒng)的高位地址進(jìn)行譯碼。地址譯碼器80C51擴(kuò)展電路中，都牽涉到外部地址空間的分配問題，即當(dāng)80C51數(shù)據(jù)總線分時與多個外圍芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時，首選要進(jìn)行片選，然后再進(jìn)行片內(nèi)地址選擇。其引腳見圖33。地址鎖存器 因?yàn)镻0口是分時提供低8位地址和數(shù)據(jù)信息的，所以必須用鎖存器把地址鎖存住。此處擴(kuò)展了16K的程序存儲器和16K的地址存儲器，且沒有使用片內(nèi)存儲器。系統(tǒng)擴(kuò)展能力片外數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器的操作使用不同的指令和控制信號，允許兩者的地址重復(fù)。（2）地址總線（AB）：16位，可尋址范圍為64K字節(jié)，AB由P0口提供低8位地址，與數(shù)據(jù)分時傳送，傳送數(shù)據(jù)時將低8位地址鎖存；高8位地址由P2口提供。擴(kuò)展概述 80C51的片外總線結(jié)構(gòu)：所有的外部芯片都通過三組總線進(jìn)行擴(kuò)展。表31 表P3口各位的第二功能P3口的各位第二功能 RXD（串行口輸入）TXD（串行口輸出）INT0（外部中斷0輸入）INT1（外部中斷1輸入）T0（定時器/計數(shù)器0的外部輸入）T1（定時器/計數(shù)器1的外部輸入）WR（片外數(shù)據(jù)存儲器寫選通控制輸出）RD（片外數(shù)據(jù)存儲器讀選通控制輸出）3．3 存儲器擴(kuò)展電路設(shè)計 單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展概述80C51片內(nèi)只有4KB程序存儲器地址空間、256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的地址空間（用8位地址，其中128B的專用寄存器地址空間僅有21個字節(jié)有實(shí)際意義）。（1017腳）：P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在訪問片外存儲器時，它輸出高8位地址，即A8~A15。在EPROM編程和驗(yàn)證程序時，它輸入低8位地址。在EPROM編程時，從P0輸入指令字節(jié)，在驗(yàn)證程序時，則輸出指令字節(jié)（驗(yàn)證時，要外接上拉電阻）。 圖32 （3932腳）：P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口。由于在數(shù)據(jù)的傳輸過程中，CPU需要對接口電路輸入輸出數(shù)據(jù)的寄存器進(jìn)行讀寫操作，所以在單片機(jī)中對這些寄存器象對存儲單元一樣進(jìn)行編址。當(dāng)EA輸入低電平時，CPU僅訪問片外程序存儲器。 EA/Vpp（31腳）：當(dāng)EA端輸入高電平時，CPU從片內(nèi)程序存儲器地址0000H單元開始執(zhí)行程序。PSEN端同樣可驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。CPU在向片外存儲器取指令期間，PSEN信號在12個時鐘周期中兩次生效。ALE端的負(fù)載驅(qū)動能力為8個LSTTL。ALE//PROG：訪問片外存儲器時，ALE作鎖存擴(kuò)展地址低位字節(jié)的控制信號（稱允許鎖存地址）。若需采用外部時鐘電路，對于HMOS單片機(jī)，該引腳輸入外部時鐘脈沖；對于CHMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸浮。XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。在片內(nèi)它是振蕩電路反向放大器的輸入端。 Vcc(40腳)：主電源+5V。下面說明這些引腳的名稱和功能。數(shù)控系統(tǒng)中常用軟件模塊﹙1）軟件實(shí)現(xiàn)環(huán)行分配器；（2）插補(bǔ)運(yùn)算模塊；（3）自動升降速控制模塊。軟件是硬件的補(bǔ)充，確定硬件電路后，根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計軟件。經(jīng)考慮，選擇8255為I/O接口芯片，液晶顯示控制器LR—104VRAM來控制LCD。分別選擇兩片2764和一片6264來擴(kuò)展16K的內(nèi)存。選擇中央處理單元CPU的類型CPU的種類很多，在此處選擇MCS——51系列單片機(jī)中的80C51，因?yàn)槠浼啥雀?，穩(wěn)定性、可靠性好，體積小，而且有很強(qiáng)的外部擴(kuò)展功能，外圍擴(kuò)展電路芯片大多是一些常規(guī)芯片，用戶很容易通過標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展電路來構(gòu)成較大規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。接口：即輸入/輸出接口電路?？偩€：包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。第三章 CA6140車床數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3．1單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ),也是軟件編制的前提,數(shù)控系統(tǒng)硬件的設(shè)計包括以下幾部分內(nèi)容：繪制系統(tǒng)電氣控制結(jié)構(gòu)框圖據(jù)總體方案及機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的總體方案，繪制電氣控制結(jié)構(gòu)圖。 從表中查出 型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載起動頻率為2800 HZ運(yùn)行頻率為8000 HZ ， 130BF001步進(jìn)電機(jī)的起動矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性曲線如圖23，24所示，可以看出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動時，f起=2500Hz時，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足此機(jī)床所要求的空載起動力矩（）直接使用將會產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采取升降速控制（用軟件實(shí)現(xiàn)），將起動頻率將到1000Hz時，起動力矩可增到，然后在電路上再采用高低壓驅(qū)動電路，還可以將步進(jìn)電機(jī)輸出力矩擴(kuò)大一倍左右。㎝ 。從表中查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時，最大靜力矩 。在快速空載起動階段，加速力矩占的比例較大，具體計算公式如下：將前面數(shù)據(jù)代入，式中各符號意義同前。 代入上式：考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動系統(tǒng)慣量匹配問題 基本滿足匹配的要求。㎝）。㎝）。㎝）。有關(guān)參數(shù)如下:表22傳動比參數(shù)齒數(shù)324024402025分度圓648048804050齒頂圓688452844454齒根圓597543753545齒寬202020202020中心距7264452．5 步進(jìn)電機(jī)的計算和選型選用步進(jìn)電機(jī)時，必須首先根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)草圖計算機(jī)械傳動裝置及負(fù)載折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量，分別計算各種工況下所需的等效力矩，在根據(jù)步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩和起動、運(yùn)行矩頻特性選擇合適的步進(jìn)電機(jī)?？捎嬎愠鰝鲃颖?可選定齒輪齒數(shù)為:已確定橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量= ,滾珠絲杠導(dǎo)程=5㎜,176。 縱向及橫向滾珠絲杠副幾何參數(shù)。絲杠兩支承端距離(㎝)。其實(shí)際變形量(㎜)為:(2)滾珠與螺紋滾道接觸變形查圖47, 因進(jìn)行了預(yù)緊, (3)支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形采用8107型推力球軸承，=35㎜,滾珠體直徑=㎜,滾動體數(shù)量=18, 注意,此公式中單位應(yīng)為因施加預(yù)緊力,故 根據(jù)以上計算:定位精度滾珠絲杠兩端推力軸承，不會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象不需作穩(wěn)定性校核.橫向?qū)к墳檠辔残?計算如下:由前所知： 得:從附錄A表3中查出, ,額定動載荷為9700 N,可滿足要求，選定精度為3級.橫向進(jìn)給絲杠支承方式如圖22所示，最大牽引力為2425 N，支承間距=450㎜，因絲杠長度較短，不需預(yù)緊，螺母及軸承預(yù)緊。先畫出縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖如圖21所示。最后一種常為滾珠絲杠副系統(tǒng)剛度的薄弱環(huán)節(jié)，但變形量計算較為困難，一般根據(jù)其精度要求，在結(jié)構(gòu)上盡量增強(qiáng)其剛度而不作計算。將數(shù)據(jù)分別帶入上式得：查閱附錄表3,可采用WL3506外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副,其額定動負(fù)載為16400 N,精確等級按表415選為3級(大致相當(dāng)于老標(biāo)準(zhǔn)級)。 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取=～。這個軸向負(fù)載的最大值即稱為該滾珠絲杠能承受的最大動負(fù)載C，可以用下式計算： 式中 滾珠絲杠導(dǎo)程,初選=6㎜。 滑動導(dǎo)軌摩擦系數(shù):～。因而其數(shù)值大小和導(dǎo)軌的型式有關(guān)。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較緊湊，工作可靠，滾道磨損時可隨