【正文】 容量不同，所占的P2端口不同，在對(duì)外部RAM讀/寫(xiě)期間，CPU產(chǎn)生RD/WR信號(hào)。數(shù)據(jù)存貯器只使用WR、RD控制線而不用PSEN。但在用于數(shù)據(jù)采集和處理時(shí)，僅靠片內(nèi)提供的128個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存貯器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。(2)數(shù)據(jù)存貯器的擴(kuò)展8031單片機(jī)內(nèi)部有128個(gè)字節(jié)RAM存貯器。下圖為擴(kuò)展兩片EPROM的連接方法。因?yàn)?764A是8KB容量的EPROM，故用到了13根地址線，A0A12。以上6種EPROM均為單一+5V電源供電，維持電流為35mA40mA，工作電流為75mA100mA，讀出時(shí)間最大為250ns，均有雙列直插式封裝形式，A0A15是地址線，不同的芯片可擴(kuò)展的存貯容量的大小不同，因而提供8位地址的P2端口線的數(shù)量各不相同，故2716為A0A10，27512為A0A15；D0D7是數(shù)據(jù)線；CE是片選線，低電平有效；OE是數(shù)據(jù)輸出選通線；Vpp是編程電源；Vcc是工作電源；PGM是編程脈沖輸入端。當(dāng)用74LS373作為地址鎖存器時(shí)，鎖存端G可直接與單片機(jī)的鎖存控制信號(hào)端ALE相連，在ALE下降沿進(jìn)行地址鎖存。 由于MCS51單片機(jī)的P0口是分別復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，因此，在進(jìn)行程序存貯器擴(kuò)展時(shí)，必須用地址鎖存器鎖存地址信號(hào)。程序存貯器尋址空間為64KB（0000H0FFFFH），8031片內(nèi)不帶ROM，所以要進(jìn)行程序存貯器的擴(kuò)展。但當(dāng)外圍設(shè)備較多時(shí)，僅有幾個(gè)內(nèi)部I/O接口是不夠的，因此，單片機(jī)還需要擴(kuò)展輸入輸出接口芯片。這種擴(kuò)展就是配置外部存貯器（包括程序存貯器和數(shù)據(jù)存貯器）。(2)MCS51單片機(jī)的時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟,XTALXTAL2引腳分別為該反相放大器的輸入端和輸出端,該反相放大器與片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成了一個(gè)自激振蕩器,大多單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式.最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路,不論是HMOS還是CHMOS型單片機(jī),:,、C2的取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、C2可在20pF100pF之間選擇,一般當(dāng)外接晶體時(shí)典型取值為30pF,外接陶瓷諧振器時(shí)典型取值為47pF,取60pF70pF時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性.在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí),晶體或陶瓷諧振器和電容應(yīng)盡量靠近單片機(jī)XTALXTAL2引腳安裝,以減少寄生電容,應(yīng)采用NPO電容.(3)MCS51單片機(jī)的復(fù)位電路計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位,使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作.單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的,MCS51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST,當(dāng)振蕩器起振后,該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期(即24個(gè)時(shí)鐘周期)以上的高電平,使器件復(fù)位,只要RST保持高電平, ,P0,P1,P2,退出復(fù)位狀態(tài),.,常常需要人工按鈕復(fù)位,如下圖所示:對(duì)于CMOS型單片機(jī)因RST引腳的內(nèi)部有一個(gè)拉低電阻,RC電路充電,RST引腳端出現(xiàn)正脈沖,只要RST端保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平(因?yàn)檎袷幤鲝钠鹫竦椒€(wěn)定大約要10ms),RC的典型值為C=10μF,R=,干擾信號(hào)易串入復(fù)位端,可能會(huì)引起內(nèi)部某些寄存錯(cuò)誤復(fù)位,這時(shí)可在RST引腳上接一去耦電容.上圖那上電按鈕復(fù)位電路只需將一個(gè)常開(kāi)按鈕開(kāi)關(guān)并聯(lián)于上電復(fù)位電路,按下開(kāi)關(guān)一定時(shí)間就能使RST引腳端為高電平,從而使單片機(jī)復(fù)位.在以8031單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)中必須擴(kuò)展程序存貯器，用以存放控制程序。它是與地址總線高8位復(fù)用，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，一般作為擴(kuò)展時(shí)地址總線的高8位使用。P1口（）：為8位準(zhǔn)雙向I/O口，它的每一位都可以分別定義為輸入線或輸出線（作為輸入口時(shí)，鎖存器必須置1），可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。它是地址總線低8位及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。輸入/輸出（I/O）口引腳包括P0口、P1口、P2口和P3口。對(duì)8031來(lái)說(shuō)，因其無(wú)內(nèi)部程序存貯器。/Vpp（31腳）：當(dāng)端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問(wèn)的是內(nèi)部程序存貯器，但當(dāng)PC值超過(guò)某值時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存貯器內(nèi)的程序。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存貯器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)不出現(xiàn)。（29腳）：此輸出為單片機(jī)內(nèi)訪問(wèn)外部程序存貯器的讀選通信號(hào)。但是，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存貯器時(shí)，在兩個(gè)機(jī)器周期中ALE只出現(xiàn)一次，即丟失一個(gè)ALE脈沖。ALE/（30腳）：當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部存貯器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖的下降沿用于鎖存16位地址的低8位。當(dāng)Vcc下降到低于規(guī)定值，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)（（5177。復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平為≤，以保證單片機(jī)正常工作。此類引腳提供控制信號(hào)，有些引腳具有復(fù)用功能。若采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接受振蕩器的信號(hào)，即把信號(hào)直接接至內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。當(dāng)采用外接晶體振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。XTAL1（19腳）：接外部晶體的一個(gè)引腳。時(shí)鐘引腳（119腳）：外接晶體時(shí)與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成一個(gè)振蕩器，它提供單片機(jī)的時(shí)鐘控制信號(hào)。Vcc（40腳）：接+5V電源。此部分引腳包括電源引腳Vcc、Vss及時(shí)鐘引腳XTALXTAL2。內(nèi)部沒(méi)有程序存貯器，必須外接EPROM程序存貯器。第四部分 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一 、控制系統(tǒng)總體方案的擬定.,如車床、銑床、:通信接口軟件微機(jī) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)機(jī)床開(kāi)關(guān)量控制電路主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路主軸電動(dòng)機(jī)二、總控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)(1)MCS51系列單片機(jī)的設(shè)計(jì)MCS51系列單片機(jī)的所有產(chǎn)品都含有8051除程序存貯器外的基本硬件，都是在8051的基本上改變部分資源（程序存貯器、數(shù)據(jù)存貯器、I/O口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器及一些其他特殊部件）。㈢、步進(jìn)電機(jī)的選擇（1）、負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩選擇 ∵ 又∵ ①則折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總加速力矩為：②折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力矩③附加摩擦力矩∵ 預(yù)緊力，滾珠絲桿未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率取則則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)快速空轉(zhuǎn)啟動(dòng)力矩：對(duì)于工作方式為五相十拍得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩：，大于所需快速空載啟動(dòng)力矩，可作為初選型號(hào)。因此實(shí)際變形量為：③.支承滾珠絲桿的軸承的軸向接觸變形根據(jù)以上的計(jì)算，則總變形量為：三級(jí)精度絲桿允許的螺距誤差為15μm/m，故剛度足夠。②.滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量該變形量與滾珠列、圈數(shù)有關(guān)，即與滾珠總數(shù)量有關(guān)，與滾珠絲桿的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。則令l=450mm,滾珠絲桿螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)載荷的1/3。選擇滾珠絲杠的直徑為32mm，型號(hào)為CDM32055P3,其額定動(dòng)載荷是19249N，強(qiáng)度足夠用。據(jù)機(jī)床加工的特點(diǎn)，當(dāng)銑削槽時(shí)，工作載荷最大，由于銑削時(shí)，工作載荷既包括銑削時(shí)沿著絲杠軸的方向的力（即軸向力），也包括工作臺(tái)及工件的重量（即垂直絲杠軸方向的力），只要考慮銑削的情況，而銑削時(shí)的軸向力不大，所以在此不考慮銑削時(shí)產(chǎn)生的軸向力。則滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算：工作臺(tái)質(zhì)量折算：傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：++=（++）⑶、工作載荷分析及計(jì)算滾珠絲杠上的工作載荷是指滾珠絲杠副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)是滾珠絲杠所承受的軸向力，也叫作進(jìn)給牽引力。在這設(shè)計(jì)里我采用可調(diào)整齒輪傳動(dòng)間隙的機(jī)構(gòu)來(lái)消除間隙。為了提高定位精度和工作的平穩(wěn)性，要盡可能減小傳動(dòng)間隙。（五）、齒輪傳動(dòng)消隙齒輪傳動(dòng)的間隙也叫側(cè)隙，它是指一個(gè)齒輪固定不動(dòng)，另一個(gè)齒輪能夠作出的最大角位移。②能夠精確地調(diào)整預(yù)緊力，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，裝配調(diào)整比較復(fù)雜，宜用于高度精度的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。②結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，丹準(zhǔn)確性差，且易于松動(dòng)，適用于剛度要求不高或隨時(shí)調(diào)節(jié)預(yù)緊的傳動(dòng)。②特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)見(jiàn)到，裝卸方便，剛度高；丹調(diào)整不便，滾道有磨損時(shí)，不能隨時(shí)消除間隙和預(yù)緊，適用于高剛度重載傳動(dòng)。通常，滾珠絲桿在出廠時(shí)，就已經(jīng)由制造廠調(diào)好預(yù)加載荷，并且預(yù)加載荷往往與絲桿副的額定動(dòng)載荷有一定的比例關(guān)系。預(yù)緊后的剛度可提高到為無(wú)預(yù)緊時(shí)的2倍。滾珠絲杠沒(méi)有自鎖能力，垂直坐標(biāo)不能鎖住，而主軸箱的重量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大所以必須采用平衡裝置，避免在工作時(shí)主軸箱的失控下降。（2）、校核步進(jìn)電機(jī)的空載啟動(dòng)頻率 ∵ 步進(jìn)電機(jī)的空載啟動(dòng)頻率是 查相關(guān)資料知：130BF001型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載啟動(dòng)頻率為＝3000,因而必須分三個(gè)階梯啟動(dòng)，每個(gè)階梯啟動(dòng)頻率為,。一般取[]=。4）、壓桿穩(wěn)定的校核滾珠絲桿通常屬于受軸向力的細(xì)長(zhǎng)桿，若軸向力工作負(fù)荷過(guò)大，將使絲桿失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向屈曲，即失穩(wěn)。當(dāng)絲桿在工作時(shí)有預(yù)緊時(shí)，其計(jì)算公式為：式中 ——滾珠直徑； ——滾珠總數(shù)量＝Z圈數(shù)列數(shù)； Z——一圈的滾珠數(shù)，Z=(外循環(huán))，Z=（）－3（內(nèi)循環(huán)）； ——滾珠絲桿的公稱直徑； ——預(yù)緊力； ——滾珠絲桿工作載荷；∵ Z==π40/＝ 則＝Z圈數(shù)列數(shù)＝2＝又∵滾珠絲桿的預(yù)緊力為軸向工作載荷的1/3，值可減小一半，因而。則 ＝ 3） 剛度驗(yàn)算 ①.絲桿的拉壓變形量 滾珠絲杠工作時(shí)受軸向力和扭矩的作用，它將引起導(dǎo)程發(fā)生變化，因滾珠絲杠受扭時(shí)引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略不計(jì)，故工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量 式中 ——彈性模數(shù)，對(duì)鋼，； ——滾珠絲杠截面積（）（按絲杠螺紋底徑確定）＝＝ “＋”用于拉伸時(shí)，“－”用于壓縮時(shí)。2） 效率計(jì)算 根據(jù)《機(jī)械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為 ＝式中 ——螺紋的螺旋升角，該絲杠為5176。則 ＝＝根據(jù)工作負(fù)載、壽命，計(jì)算出滾珠絲杠副承受的最大動(dòng)負(fù)載，?。?，則： =＝＝ 由查《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇絲杠的型號(hào)。1）計(jì)算作用在絲杠上的最大動(dòng)負(fù)荷 首先根據(jù)切削力和運(yùn)動(dòng)部件的重量引起的進(jìn)給抗力，計(jì)算出絲杠的軸向載荷，再根據(jù)要求的壽命值計(jì)算出絲杠副應(yīng)能承受的最大動(dòng)載荷C：=式中——運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，～，～；——滾珠絲杠工作載荷（N）；——工作壽命，單位為10r，可按下式計(jì)算 =式中 ——滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速（r/min）； ——使用壽命時(shí)間（h），數(shù)控機(jī)床取15000h。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值；。離合器的類型很多，常用的可分牙嵌式和摩擦式。㎜軸得抗彎截面系數(shù)為：=故滿足第三強(qiáng)度理論剛度驗(yàn)算：在水平面內(nèi)，單獨(dú)作用時(shí)： = =其中I==2747500在單獨(dú)作用下： = =在兩力得共同作用下：在垂直面內(nèi)有(在單獨(dú)作用時(shí)) = =其中I==2747500在單獨(dú)作用下： = =在兩力得共同作用下：故在共同作用下，x處為危險(xiǎn)截面，其最大繞度為而一般的剛度=~故符合剛度要求，其轉(zhuǎn)角就不驗(yàn)算了。㎜扭矩圖為：經(jīng)分析可知B所在得位置為最危險(xiǎn)截面，只要B滿足條件即可，則剛度滿足。B）下面校核由Ⅴ傳到主軸時(shí)的強(qiáng)度，剛度，校核，主軸的傳動(dòng)功率：P主==主軸轉(zhuǎn)矩：T主==143188Nmm支點(diǎn)上的力：根據(jù)彎矩平衡： 求得：RHE=根據(jù)力得平衡：2）垂直平面得彎矩：== N根據(jù)平面內(nèi)得彎矩平衡有：再根據(jù)力得平衡： R則可得B、C點(diǎn)得彎矩圖：在B點(diǎn)和C 點(diǎn)為最危險(xiǎn)截面，要滿足要求，B、C點(diǎn)滿足即可，在B、C截面得彎矩為：=計(jì)算彎矩 = N㎜= N② 軸的校核計(jì)算 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖在xz平面內(nèi)： 同理可得在yz平面內(nèi)的受力圖，在此不再畫(huà)出。且位于軸的中央時(shí)，軸受力將使總變形劇烈，如對(duì)：二、三種工作條件難以判斷那一種最危險(xiǎn)，就分別進(jìn)行計(jì)算，找到最大彎曲變形值和y。按材料力學(xué)相關(guān)公式計(jì)算，主軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高的時(shí)候，可把軸看作等徑軸，采用平均直d來(lái)計(jì)算，計(jì)算花鍵時(shí)同樣選擇用平均直徑圓軸： d慣性矩： I=矩形花鍵軸： d1= 慣性矩： ①軸的分解和變形合成 對(duì)于復(fù)雜受力的變形，先將受力分解為三個(gè)垂直面上的分力，應(yīng)用彎曲變形公式求出所求截面的兩個(gè)垂直平面的和y。（2）、主軸的剛度校核 1）、主軸材料的選擇 考慮到主軸的剛度幾強(qiáng)度，選擇主軸的材料為40Cr，并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理； 2）、主軸結(jié)構(gòu)的確定?、僦鬏S直徑的選擇 根據(jù)機(jī)床主電機(jī)功率來(lái)確定(參考《金屬切削機(jī)床》（下）的154頁(yè))：∵ P＝4KW，屬于中等以上轉(zhuǎn)速，中等以下載荷的機(jī)床∴可取 ②主軸內(nèi)孔直徑∵ 其中 ，空心主軸的剛度和截面慣性矩 K, I 實(shí)心主軸的剛度和截面慣性矩當(dāng)則主軸的剛度急劇下降，故取主軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)主軸上應(yīng)安裝的組件以及在主軸箱里的具體布置來(lái)確定，主軸的具體結(jié)構(gòu)已在三維圖上表達(dá)清楚，其圖號(hào)為6，在此不在繪出。各段軸的長(zhǎng)度可從2號(hào)A0圖中得出，則根據(jù)前面的公式可得出該軸危險(xiǎn)截面的計(jì)算彎矩為：Mca=由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得其許用彎曲應(yīng)力為60MP，由計(jì)算彎矩圖可知，該軸的危險(xiǎn)截面在B的作用點(diǎn)上，由于該作用點(diǎn)上開(kāi)有花鍵，由機(jī)械設(shè)計(jì)可查得其截面的慣性矩為：W= [πd4+（Dd）（D+d）2zb]/32D其中z為花鍵的數(shù)目，在本次設(shè)計(jì)中，z=6，D=32mm，d=28mm， b=6mm所以其截面的慣性矩為W= 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪受力計(jì)算公式可得圓