【正文】 V1LV 1HV1LV1LV 1H(22)V1L任意V 1HV1LV 1H(1)VCCVCCVPPVPPVPP(28)VCCVCCVCCVCCVCC（11～13，15～19）DOUT高阻DINDOUT高阻表32 EPROM工作方式選擇表33 74ＬS373真值表 EGDQ LHHH LHLL LLXQL——低電平H——高電平X——不穩(wěn)定Q——建立穩(wěn)定前Q的電平G——輸入端，與8031ALE連高電平：關(guān)門鎖存——使能端，接地當(dāng)G=“1”時(shí)，74LS373輸出端1Q~8Q與輸入端1D~8D相同當(dāng)G為下降沿 時(shí)，將輸入數(shù)據(jù)鎖存。３．地址鎖存器由于單片機(jī)8031芯片的P0口是分時(shí)傳送低8位地址線和數(shù)據(jù)線，故8031擴(kuò)展系統(tǒng)中一定要用到鎖存器。8031訪問EPROM時(shí)，其所能提供的讀取時(shí)間t與所選的晶體時(shí)鐘有關(guān)，約為3T,T為時(shí)鐘周期。編程時(shí)必須為低，使數(shù)據(jù)寫入芯片。而當(dāng)和均為低電平時(shí)，芯片被選中，其存儲(chǔ)內(nèi)容從數(shù)據(jù)端輸出，即處于狀態(tài)。2764的第26引腳空，（NC）未用。圖35 外部程序存儲(chǔ)器的操作時(shí)序2．常用的ROM芯片及引腳常用的半導(dǎo)體ROM芯片有2764，芯片為28腳雙列直插式扁平封裝芯片，引腳向下兼容。圖35b當(dāng)系統(tǒng)中按有外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，時(shí)序有些變化，在同一周期的S5狀態(tài)，ALE由高變低時(shí)，P總線上出現(xiàn)的將不再是有效的PLC值，則此地址是DPL值同時(shí)在P口出現(xiàn)有效的DPH值，在同一周期的狀態(tài)將不再出現(xiàn)有效信號(hào)，下一個(gè)機(jī)器周期的有、第一個(gè)ALE有效信號(hào)也不再出現(xiàn)。在這種情況下，每一個(gè)機(jī)器周期中，允許地址鎖存信號(hào)ALE兩次有效，在ALE由高變低時(shí)，有效地址PLC出現(xiàn)在P0的總線上，低8位地址鎖存器應(yīng)在此時(shí)將低位地址鎖存起來。圖35a在不訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口專用于輸出高8位地址，P2口具有輸出鎖存功能，可直接至外部存儲(chǔ)器的地址斷，無須再加鎖存。１．外部程序存儲(chǔ)器的操作時(shí)序圖35是訪問外部程序存儲(chǔ)器有關(guān)的時(shí)序圖，圖35a是不訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)的時(shí)序，圖35b是訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)的時(shí)序。對(duì)于簡單的應(yīng)用場(chǎng)合，MCS51系列的最小系統(tǒng)用一片8031外擴(kuò)一片EPROM就能滿足功能的要求，對(duì)于復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)合，可利用MCS51 的擴(kuò)展功能，構(gòu)成功能強(qiáng)、規(guī)模較大的系統(tǒng)。8031CPU對(duì)于中斷源開放以及優(yōu)先級(jí)的控制是由特殊寄存器中的IE和IP寄存器來完成的。對(duì)于每個(gè)中斷可編程為高優(yōu)先級(jí)或低優(yōu)先級(jí)中斷，并能實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套。兩個(gè)為輸入外部中斷請(qǐng)求，低電平有效，兩個(gè)為片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器和溢出中斷請(qǐng)求和；一個(gè)為片內(nèi)串行口中斷請(qǐng)求TI和RI。 七、 中斷系統(tǒng)MCS51系列單片提供5個(gè)中斷源。用作“計(jì)數(shù)器”時(shí)，寄存器在其對(duì)應(yīng)的外輸入端T0或T1有一個(gè)“1→0”的跳變時(shí)加1。用作“定時(shí)器 ”時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期寄存器加1，因此，也可以把它看作是在累計(jì)機(jī)器周期。所以加1計(jì)數(shù)器的基本功能是對(duì)是如脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，至于其工作于定時(shí)還是計(jì)數(shù)狀態(tài)，則取決于外接什么樣的脈沖源。計(jì)數(shù)器對(duì)兩個(gè)脈沖源之一進(jìn)行輸入計(jì)數(shù)，每輸入一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)計(jì)數(shù)到計(jì)數(shù)器全為1時(shí)，再輸入一個(gè)脈沖就使計(jì)數(shù)器回零，同時(shí)從高位溢出一個(gè)脈沖，并使特殊寄存器TOCN中的溢出中斷標(biāo)志置1。它們具有兩種工作方式和四種模式，其工作原理如圖34所示。六、 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器MCS51系列單片機(jī)提供兩個(gè)16位可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即T0和T1。MCS—51指令系統(tǒng)共有七種尋址方式。也就是說操作數(shù)指定了參與操作的數(shù)或數(shù)所在單元的地址。其規(guī)定的格式如下：操作碼 目的操作數(shù) 源操作數(shù)操作碼反映了指令的功能，助記符代表了指令的操作對(duì)象。下面對(duì)MCS—51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)的尋址方式和主要指令作一簡單介紹：MCS—51系列指令系統(tǒng)共有111條基本指令，其中單字節(jié)指令49條，雙字節(jié)指令45條，三字節(jié)指令17條。有關(guān)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)的特殊功能寄存器在后面敘述。當(dāng)用于補(bǔ)碼運(yùn)算時(shí)，因?yàn)樵谟蟹?hào)的結(jié)果不能用8位數(shù)表示時(shí)，OV將被置位，而進(jìn)位位是指兩個(gè)數(shù)最前一位（第七位）相加（或相減）有否進(jìn)位（或借位）。溢出標(biāo)志OV和進(jìn)位標(biāo)志CY是兩種性質(zhì)不同的標(biāo)志。這些特殊功能寄存器的地址分配見表31：表31特殊功能寄存器名稱及地址標(biāo)識(shí)符名稱 地址 ACC B PSW SP DPTR P0 P1P2P3 IPIETOMDTCONT2CONTH0TL0TH1TL1TH2TL2RLDHRLDLSCONSBUFPCON 累加器 B寄存器 程序狀態(tài)字堆棧指針數(shù)據(jù)指針（包括DPH和DPL）口0口1口2口3中斷優(yōu)先級(jí)控制允許中斷控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（高位字節(jié)）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（低位字節(jié)）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（高位字節(jié)）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（低位字節(jié)）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2（高位字節(jié)）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2（低位字節(jié)）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2自動(dòng)再裝載（高位字節(jié)）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2自動(dòng)再裝載（低位字節(jié)）串行控制串行數(shù)據(jù)線控制電源控制0E0H0F0H0D0H81H83H和82H80H90H0A0H0B0H0B8H0A8H89H88H0C8H8CH8AH8DH8BH0CDH0CCH0CBH0CAH98H99H87H內(nèi)放標(biāo)志寄存器，置位或清零，表示操作結(jié)果的某些特性。四、 特殊功能寄存器 8031芯片內(nèi)的特殊功能（SFR）是用于對(duì)片內(nèi)各功能模塊進(jìn)行管理、監(jiān)視、監(jiān)視的控制寄存器和狀態(tài)寄存器。8031芯片內(nèi)部設(shè)有程序存儲(chǔ)器，且僅有128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，因而在組成控制系統(tǒng)時(shí)可根據(jù)需要擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。從30H~7FH是可以按字節(jié)尋址的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，在此區(qū)域中可以設(shè)置堆棧。要確定采用哪個(gè)工作寄存器區(qū)，可通過標(biāo)志寄存器PSW中的RS0、RS1輛未來指定。在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的00H~1FH為四個(gè)工作寄存器區(qū)，其中：0區(qū) 00H~07H1區(qū) 08H~0FH2區(qū) 10H~17H3區(qū) 18H~1FH每個(gè)區(qū)都有8個(gè)8位寄存器R0～R7。三、 8031芯片的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及地址分配8031芯片內(nèi)部無程序存儲(chǔ)器，只有256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，地址從00H~FFH。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，使RST行腳至少保持兩個(gè)機(jī)器周期位高電平，可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器清零，即程序從0000H單元開始執(zhí)行。ALE主要是提供一個(gè)定時(shí)信號(hào)，在從外部程序存儲(chǔ)器取令時(shí)，把p0口的低位地址字節(jié)鎖存到外接的地址鎖存器中。故訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE信號(hào)鎖存低8位地址。作為地址鎖存允許時(shí)高電平有效。Vpp是在8751EPROM編程時(shí)+21V的編程電源輸入端。EA為低電平時(shí)，CPU僅執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令。從外部程序存儲(chǔ)器取數(shù)時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)二次有效。作為第一功能使用時(shí)，口的結(jié)構(gòu)與操作與P1口完全相同，第二功能如下示：口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） （外部中斷） （外部中斷） T0（定時(shí)器0外部輸入） T1（定時(shí)器1外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）由上面看出，單片機(jī)和Z—80單板機(jī)不同，不是將地址總線，數(shù)據(jù)總線和控制總線分開，而是地址線、數(shù)據(jù)線和部分控制均由I/O口完成。端口2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址A8～A15（4）～端口3的引腳。（在此時(shí)內(nèi)部上拉電阻有效）（2）～端口1的引腳，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O通道，專供用戶使用。圖32 8031芯片引腳及功能圖3. I/O口共有p0、ppp3四個(gè)8位口，32根I/O線，其功能如下：（1）～ （AD0～AD7）是I/O端口O的引腳，端口O是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O端口。XTAL2：振蕩器的反相放大器輸出和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。2. 晶振：2根XTAL1：振蕩器的反相放大器輸入。二、 8031芯片引腳及其功能8031芯片具有40根引腳，其引腳圖如圖32所示40根引腳按其功能可分為四類：1. 電源線2根 Vcc：編程和正常操作時(shí)的電源電壓，接+5V。從上述特性可以看出，一塊8031的功能幾乎相當(dāng)于一塊Z80CPU、一塊RAM，一塊Z80CTC、兩塊Z80PIO和一塊Z80SIO所組成的微機(jī)系統(tǒng)。9．具有一個(gè)全雙工串行接口。7．具有2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。5．可擴(kuò)展64K字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64K字節(jié)的外部程序存儲(chǔ)器。3．片內(nèi)具有128字節(jié)RAM。因此選用8031芯片一、 8031單片機(jī)的基本特征8031單片機(jī)具有以下特點(diǎn)：1．具有功能很強(qiáng)的8位中央處理單元（CPU）。8051的EPROM程序是Intel公司制作芯片時(shí)為用戶置備的，因此在國內(nèi)很難采用8051型芯片。三種型號(hào)的引腳完全相同，僅在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有少數(shù)差異。32 MCS51系列單片機(jī)簡介MCS51系列單片微機(jī)是美國Intel公司在MCS48系列單片微機(jī)基礎(chǔ)上推出的產(chǎn)品，于1980年問世，它的集成度很高，是集片內(nèi)存儲(chǔ)器、片內(nèi)輸入/輸出部件和CPU于一體的優(yōu)良的單片機(jī)系統(tǒng)，在我國已廣泛地應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。四、I/O即輸入/輸出接口電路設(shè)計(jì)應(yīng)包括接口芯片的選擇，步進(jìn)電機(jī)控制電路，鍵盤顯示電路以及其他輔助電路的設(shè)計(jì)（例如復(fù)位電路，越界報(bào)警電路，掉電保護(hù)電路等）。在選擇程序存儲(chǔ)器芯片時(shí)，要考慮CPU與EPROM時(shí)序的匹配，還應(yīng)考慮最大讀出速度、工作溫度及存儲(chǔ)器的容量等問題。目前在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中，推薦使用MCS51系列單片微機(jī)作為主控制器。，包括支持開發(fā)的軟件和硬件電路。，影響編程的靈活性。見圖31RAMROM CPU光電隔離功 率放大器I/O接口步進(jìn)電機(jī) 外 設(shè)鍵盤，顯示器及其他 圖31 CA6140車數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖（開環(huán)系統(tǒng)）二、選擇中央處理單元CPU的類型在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，CPU的選型應(yīng)考慮以下因素：，這個(gè)指標(biāo)將控制數(shù)據(jù)處理的速度。，即I/O輸入/輸出接口電路。，即中央處理單元CPU，包括數(shù)據(jù)總線，地址總線和控制總線。硬件電路的可靠性直接影響到數(shù)控系統(tǒng)性能指標(biāo)。數(shù)控系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成。第三章 車床微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 31 單片微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)內(nèi)容當(dāng)前，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中廣泛采用美國Intel 公司的MCS51系列單片計(jì)算機(jī)，因此本章著