【正文】 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器的操作使用不同的指令和控制信號(hào)，允許兩者的地址重復(fù)。（2）地址總線(xiàn)（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(shí)傳送，傳送數(shù)據(jù)時(shí)將低8位地址鎖存；高8位地址由P2口提供。1． 擴(kuò)展概述 80C51的片外總線(xiàn)結(jié)構(gòu)：所有的外部芯片都通過(guò)三組總線(xiàn)進(jìn)行擴(kuò)展。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(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入）T1（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入）WR（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通控制輸出）RD（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通控制輸出）（二） 單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展概述80C51片內(nèi)只有4KB程序存儲(chǔ)器地址空間、256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間（用8位地址，其中128B的專(zhuān)用寄存器地址空間僅有21個(gè)字節(jié)有實(shí)際意義）。~（10~17腳）：P3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址，即A8~A15。在EPROM編程和驗(yàn)證程序時(shí)，它輸入低8位地址。在EPROM編程時(shí)，從P0輸入指令字節(jié)，在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)（驗(yàn)證時(shí)，要外接上拉電阻）。~（39~32腳）：P0是一個(gè)8位漏極開(kāi)路型雙向I/O端口。由于在數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中，CPU需要對(duì)接口電路輸入輸出數(shù)據(jù)的寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作，所以在單片機(jī)中對(duì)這些寄存器象對(duì)存儲(chǔ)單元一樣進(jìn)行編址。當(dāng)EA輸入低電平時(shí)，CPU僅訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器。 /EA/Vpp（31腳）：當(dāng)EA端輸入高電平時(shí)，CPU從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。PSEN端同樣可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。CPU在向片外存儲(chǔ)器取指令期間，PSEN信號(hào)在12個(gè)時(shí)鐘周期中兩次生效。ALE端的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為8個(gè)LSTTL（低功耗高速TTL）。ALE//PROG：訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE作鎖存擴(kuò)展地址低位字節(jié)的控制信號(hào)（稱(chēng)允許鎖存地址）。若需采用外部時(shí)鐘電路，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖；對(duì)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(shuō)明這些引腳的名稱(chēng)和功能。2 80C51單片機(jī)及其擴(kuò)展(一)80C51單片機(jī)的簡(jiǎn)介 1．芯片引腳及片外總線(xiàn)結(jié)構(gòu)80C51單片機(jī)采用40腳雙直插封裝（DIP）形式，如圖(6)所示。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(dòng)升降速控制模塊。（二）、機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(jì)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(lái)控制LCD。分別選擇兩片2764和一片6264來(lái)擴(kuò)展16K的內(nèi)存。選擇中央處理單元CPU的類(lèi)型CPU的種類(lèi)很多，在此處選擇MCS——51系列單片機(jī)中的80C51，因?yàn)槠浼啥雀撸€(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(hù)很容易通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展電路來(lái)構(gòu)成較大規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。（4） 接口，即輸入/輸出接口電路。（2） 總線(xiàn)，包括數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)。1 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容(一)硬件電路設(shè)計(jì)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(jì)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。繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械裝配圖在完成運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力計(jì)算后，以后確定了滾珠絲杠螺母副、步進(jìn)電機(jī)型號(hào)，以及齒輪齒數(shù)、模數(shù)、軸承型號(hào)之后，就可以畫(huà)橫向機(jī)械裝配圖。ηo—滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率,一般取≥,此處取ηo=所以：2) 快速移動(dòng)所需力矩 =+= 3) 最大切削載時(shí)所需力矩 從上面計(jì)算可以看出、三種工況下,以快速空載起動(dòng)慣性矩最大,即以此項(xiàng)作為校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù).查得：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為兩相四拍時(shí)， =故最大靜力矩Mjmax=，而電機(jī)保持轉(zhuǎn)矩為 ，大于最大靜力矩Mjmax，所以滿(mǎn)足要求！但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)轉(zhuǎn)矩頻特性。i—傳動(dòng)比。i—傳動(dòng)比。 L—圓柱體長(zhǎng)度 (cm)。 —步距角,176。 （圖5） 雙薄片齒輪周向彈簧調(diào)整法2薄片齒輪 8耳座 4彈簧 5調(diào)節(jié)螺母 6鎖緊螺母 7螺釘（二）、橫向機(jī)構(gòu)初選步進(jìn)電機(jī)：1 . 計(jì)算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm ………………………………式（18） 式中: —脈沖當(dāng)量 (mm/step)。用螺母5調(diào)節(jié)螺釘7的伸出長(zhǎng)度即可調(diào)整彈簧的彈力，調(diào)整好后再用螺母6鎖緊。見(jiàn)附圖（一）例如，雙片齒輪采用周向彈簧調(diào)整消隙法：如圖（5）所示，采用了可調(diào)拉力彈簧調(diào)整間隙。二、橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)計(jì)算和選型電機(jī)選為計(jì)算步驟如上所述，經(jīng)計(jì)算滿(mǎn)足要求，此處計(jì)算略。 ===4000 HZ===1000 HZ從表中查出 型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載起動(dòng)頻率為2800 HZ運(yùn)行頻率為8000 HZ ， 130BF001步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性曲線(xiàn)如圖23，24所示，可以看出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，f起=2500Hz時(shí)，M=100，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足此機(jī)床所要求的空載起動(dòng)力矩（）直接使用將會(huì)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(dòng)頻率將到1000Hz時(shí)，然后在電路上再采用高低壓驅(qū)動(dòng)電路，還可以將步進(jìn)電機(jī)輸出力矩?cái)U(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(shí)，==。㎝（3）最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩切 切=++=++ =94+153+=94+153+ =375 N㎝上述三項(xiàng)合計(jì)：起 =++ =+94+153= N㎝折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩： == ==94 N ===500 。在快速空載起動(dòng)階段，加速力矩占的比例較大，具體計(jì)算公式如下： 起 =++ =㎝考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問(wèn)題 /=10/=基本滿(mǎn)足匹配的要求。㎝=104150=㎏㎝=10 =10參考同類(lèi)型機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)150BF，起轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=10㎏滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（㎏、齒輪、的傳動(dòng)慣量（㎏㎝）可由下式計(jì)算： =++式中 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（㎏有關(guān)參數(shù)如下:表21齒數(shù)324024402025分度圓648048804050齒頂圓688452844454齒根圓597543753545齒寬（6~10）202020202020中心距72644525 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型選用步進(jìn)電機(jī)時(shí)，必須首先根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)草圖計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)裝置及負(fù)載折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，分別計(jì)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(dòng)、運(yùn)行矩頻特性選擇合適的步進(jìn)電機(jī)。可計(jì)算出傳動(dòng)比 ===可選定齒輪齒數(shù)為: ==或已確定橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量= ,滾珠絲杠導(dǎo)程=5㎜,176。三、 縱向及橫向滾珠絲杠副幾何參數(shù)。絲杠兩支承端距離(㎝)。 圖22計(jì)算如下：（1）絲杠的拉伸或壓縮變形量（㎜）查圖46，根據(jù)=2023 N,=20㎜,查出=10,可算出==10450=10㎜(2) 滾珠與螺紋滾道間接觸變形量查圖47 =因進(jìn)行了預(yù)緊 ===(3) 支承滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形采用8120推力球軸承,考慮到進(jìn)行了預(yù)緊,故綜合以上幾項(xiàng)變形之和:顯然此變形量已大于定位精度的要求,應(yīng)該采取響應(yīng)的措施修改設(shè)計(jì),因橫向溜板空間的限制,不宜再加大滾珠絲杠的直徑,估采用貼塑導(dǎo)軌見(jiàn)效摩擦力,: 從圖46查出當(dāng)時(shí),和不變,則,定位精度為,估此變形量仍不能滿(mǎn)足,如果將滾珠絲杠再經(jīng)過(guò)預(yù)拉伸,剛度還可提高四倍,則變形量可控制在要求的范圍之內(nèi).計(jì)算臨界負(fù)載 =式中 材料彈性模量,鋼: =10 N/㎝。 圖21（1）絲杠的拉伸或壓縮變形量查圖46，根據(jù)=2559 N，=35㎜，*查出=*10，可算出： 1500=101500=10（㎜）.由于兩斷均采用向心推力球軸承，且絲杠又進(jìn)行了預(yù)拉伸,故其剛度可以提高4倍。先畫(huà)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(jì)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(jì)算。將數(shù)據(jù)分別帶入上式得： ==50r/min===45=2559=10799 N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(dòng)負(fù)載為16400 N,精確等級(jí)按表415選為3級(jí)(大致相當(dāng)于老標(biāo)準(zhǔn)級(jí)).　滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為：η=式中 —螺旋升角, WL3506 =3176。 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取=～。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱(chēng)為該滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載C，可以用下式計(jì)算： = = 式中 滾珠絲杠導(dǎo)程,初選=6㎜。 滑動(dòng)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(shí)可隨時(shí)調(diào)整，預(yù)緊量不很準(zhǔn)確，應(yīng)用較普遍。滾珠絲杠副的預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊、雙螺母螺紋式預(yù)緊、雙螺母齒差式預(yù)緊、單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊以及過(guò)盈滾珠預(yù)緊等。它的優(yōu)點(diǎn)是：工藝簡(jiǎn)單，螺母外徑尺寸較小。在通孔口設(shè)有擋珠器，引導(dǎo)滾珠進(jìn)入通孔。我們?cè)诖诉x用螺旋槽式外循環(huán)：在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔，同螺母的螺紋滾道相切，形成滾珠返回通道。滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類(lèi)，外循環(huán)又分為螺旋槽式和插管式。主切削力F (N)按經(jīng)驗(yàn)公式估算: ==400=5360 按切削力各分力比例： =5360=1340 =5360=2144 主切削力可取縱切的1/2. 此時(shí)走刀抗力為(N),: ::=1:: =2680=670 =2680=107223 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)首先要選擇結(jié)構(gòu)類(lèi)型：確定滾珠循環(huán)方式，滾珠絲杠副的預(yù)緊方式。根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量，縱向：，橫向：。脈沖當(dāng)量是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載、確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，運(yùn)動(dòng)部件慣量計(jì)算，空載起動(dòng)及切削力計(jì)算，確定伺服電機(jī)，傳動(dòng)及導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì)、計(jì)算及選用，繪制機(jī)械部分裝配圖及零件工作圖。 微 機(jī)機(jī) Y向步進(jìn)電機(jī)功率放大光電隔離上拖板 X向步進(jìn)電機(jī)光電隔離功率放大