【正文】 當(dāng)中， 8155 和 8255 都具有類似的功能，在該系統(tǒng)中，往往需要同時(shí)使用鍵盤與顯示器，為了簡(jiǎn)化電路，把鍵盤與顯示器接在了一起，構(gòu)成了鍵盤與顯示器混合接口電路。 通過(guò) P4 口和 P5 口連接電 機(jī)的控制裝置，是利用 SSR 固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)的， SSR 成功地實(shí)現(xiàn)了弱信號(hào) (VSR)對(duì)強(qiáng)電 (輸出端負(fù)載電壓 )的控制。 主電路部分采用了單片機(jī)最小系統(tǒng)。 3 第二章 設(shè)計(jì)構(gòu)思 萬(wàn)能銑床底座、機(jī)身、工作臺(tái)、中滑座、升降滑座等主要 構(gòu)件均采用高強(qiáng)度材料鑄造而成，并經(jīng)人工時(shí)效處理，保證機(jī)床長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性。 工作臺(tái)水平回轉(zhuǎn)角度177。拓展機(jī)床的加工范圍。 工作臺(tái) X/Y/Z 向有手動(dòng)進(jìn)給、機(jī)動(dòng)進(jìn)給和機(jī)動(dòng)快進(jìn)三種，萬(wàn)能銑床進(jìn)給速度能滿足不同的加工要求；快速進(jìn)給可使工件迅速到達(dá)加工位置，加工方便、快捷，縮短非加工時(shí)間。 潤(rùn)滑裝置可對(duì)縱、橫、垂向的絲杠及導(dǎo)軌進(jìn)行強(qiáng)制潤(rùn)滑，減小機(jī)床的磨損，保證機(jī)床的高效運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)，萬(wàn)能銑床冷卻系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整噴嘴改變冷卻液流量的大小，滿足不同的加工需求。 床身用來(lái)固定和支承銑床各部件。前壁有燕尾形的垂直導(dǎo)軌，供升降臺(tái)上下移動(dòng)。 橫梁橫梁一端裝有吊架，用以支承刀桿 ,以減少刀桿的彎曲與振動(dòng)。 主軸是用來(lái)安裝刀桿并帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn)的。 1縱向工作臺(tái)縱向工作臺(tái)由縱向絲杠帶動(dòng)在轉(zhuǎn)臺(tái)的導(dǎo)軌上作縱向移動(dòng) , 以帶動(dòng)臺(tái)面上的工件作縱向進(jìn)給。 1橫向工作臺(tái)橫向工作臺(tái)位于升降臺(tái)上面的水平導(dǎo)軌上，可帶動(dòng)縱向工作臺(tái)一起作橫向進(jìn)給。具有轉(zhuǎn)臺(tái)的臥式銑床稱為臥式萬(wàn)能銑床。 4 1底座底座用以支承床身和升降臺(tái)，內(nèi)盛切削液。單片微型機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng) 域，故又稱為微控制器。因此，單片機(jī)只需要與適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相組合 ，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)是由中央處理器（ CPU）芯片、 ROM 芯片 、 RAM 芯片和 I/O 接口芯片等通過(guò)印刷電路板是總線（地址總線 AB、數(shù)據(jù)總線 DB 和控制總線 CB）連成一體的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此，單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上與微型計(jì)算機(jī)十分相似，是一種集微型計(jì)算機(jī)主要功能部件于同一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)，并由此得名。 存儲(chǔ)器 在單片機(jī)內(nèi)部， ROM 和 RAM 存儲(chǔ)器是分開(kāi)制造的。 （ 1） ROM ROM（只讀存儲(chǔ)器）一般為 1~32K 字節(jié)，用于存放應(yīng)用程序，故又稱為程序存儲(chǔ)器。 （ 2） RAM 通常單片機(jī)內(nèi) RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）容量為 65~256 字節(jié)，最多可達(dá) 48K 字節(jié)。 ROM 和 RAM 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致相同，所不同的是存儲(chǔ)每位二進(jìn)制數(shù)碼的基本電路不同。其模型機(jī)框圖如下： 6 圖 模型 CPU 結(jié)構(gòu)框圖 （ 1） 運(yùn)算器 運(yùn)算器用于對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯操作；其操作順序在控制器控制下進(jìn)行。 累加 器 A 是一個(gè)具有輸入 /輸出能力的移位寄存器，由 8 個(gè)觸發(fā)器組成。 TMP，也是一個(gè) 8 位寄存器用于暫存另一操作數(shù)。 PSW 也由 8 位觸發(fā)器組成，用于存放 ALU 操作過(guò)程中形成的狀態(tài)?？刂破饔芍噶畈考r(shí)序部件和微操作控制部件等三部分組成 。通常由 PC（程序計(jì)數(shù)器）、日（指令寄存器）和 ID（指令譯碼器）等三部分組成。指令不同，相應(yīng)的代碼長(zhǎng)度不一樣。 指令寄存器 IR 有 8 位長(zhǎng) ,用于存放從存儲(chǔ)器中取出的當(dāng)前要執(zhí)行指令的指令碼。其中 ,時(shí)鐘周期 (Clock System)產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖 序列 ,脈沖分配器 (Pulse Distributor)又稱“ 節(jié)拍發(fā)生器” ,用于產(chǎn)生節(jié)拍電位和節(jié)拍脈沖。 7 總之 ,CPU 是單片機(jī)的核心部件 ,它通過(guò)由上述的運(yùn)算器、控制器和中斷電路等組成。 I/O 接口 I/O 接口電路有串行和并行兩種。 I/O 并行通信 ,并行 I/O 接口電路可以使單片機(jī)和存儲(chǔ)器或外設(shè)之間并行地傳送 8 位數(shù)據(jù) (8 位機(jī) )。 地址線主要用來(lái)傳送存儲(chǔ)器所需要的地址碼或外部設(shè)備的設(shè)備號(hào)，通常由 CPU 發(fā)出并被存儲(chǔ)器或 I/O 接口電路所接收。因此，數(shù)據(jù)線通常是雙向信號(hào)線。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器是一個(gè)二進(jìn)制的加 1 計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿回零時(shí)能自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求，表示定時(shí)時(shí)間已到或計(jì)數(shù)已經(jīng)終止。 （ 1）定時(shí)器控制寄存器 TCON 定時(shí)器控制寄存器 TCON 是一個(gè) 8 位寄存器，各位定義如圖所示， TR0 和 TR1 分別用于控制內(nèi)部定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1 的啟動(dòng)和停止 ， TF0 和 TF1 用于標(biāo)志 T0 和 T1計(jì)數(shù)器是否產(chǎn)生了溢出中斷請(qǐng)求。 8 圖 定時(shí)器控制寄存器 TCON 各位定義 （ 2） 定時(shí)器方式寄存器 TMOD 定時(shí)器方式寄存器 TMOD 的地址為 89H， CPU 可以通過(guò)字節(jié)傳送指令來(lái) TMOD 中各位的狀態(tài)，但不能用位尋址令改變。圖中， M1 和 M0為方式控制位， C/（ T 非）為定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的模式控制位， GATE 為門控位。 CPU 的選取 本設(shè)計(jì)中外部擴(kuò)展 ROM，所以在 CPU 選擇中選擇 MSC51 中的 8031 作為控制用CPU，減小了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。我們?nèi)粝雽?duì)寫(xiě)入到 EPROM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，必須用一種特殊的紫外線燈將其照射擦除之后再可寫(xiě)入，寫(xiě)入到外接程序存儲(chǔ)器中的代碼沒(méi)有什么保密性可言。為了減少成本，本系統(tǒng)采用 8031 單片機(jī)，為了便于升級(jí)和兼容，采用 2764 擴(kuò)展 8KB 的程序存儲(chǔ)器，在實(shí)際應(yīng)用中，如須擴(kuò)展較多的 RAM 和 ROM 時(shí)可以加上數(shù)據(jù)緩沖器，本系統(tǒng)是基于提高智能化和靈活性而設(shè)計(jì)的，對(duì)于溫度濕 度 CO2 濃度都是可以通過(guò)鍵盤來(lái)調(diào)整的，而且可以通過(guò)顯示器顯示輸出結(jié)果，有專門的報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警。并對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)和報(bào)告。本系統(tǒng)8031 單片機(jī)采用雙列直插式 40 引腳封裝結(jié)構(gòu)，其引腳按功能共可分為端口線、電源線和控制線三類。 10 圖 8031 單片機(jī)芯片系統(tǒng)圖 如圖，是 MCS51 的邏輯符號(hào)圖。 8031 管腳的具體功能 40 條引腳的功能。 （ 2）外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）：接外部晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對(duì) HMOS 單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對(duì) CHMOS 單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。 （ 3）控制或與其它電源復(fù)用引腳 RST/VPD、 ALE/PROG、 PSEN 和 EA/VPP 1） RST/VPD（ 9 腳）：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 11 VCC 掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。 ）內(nèi)， VPD 就向內(nèi)部 RAM 提供備用電源。即使不 訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器 ， ALE 端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖 。 對(duì)于 EPROM單片機(jī)（如 8751），在 EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（ PROG） 。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效。 PSEN 同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出）8 個(gè) LS 型的 TTL 輸入。當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 對(duì)于 EPROM 型的單片機(jī)（如 8751），在 EPROM 編程期間，此引腳也用于施加 21V的編程電源（ VPP）。 1） P0口： P0口 8 位輸入輸出線，其最高位為 ， 最低位為 。此時(shí)要分時(shí)操作，先選送低 8 位地址，利用 ALE 信號(hào)的下降沿將地址鎖存，然后作為 8 位雙 向數(shù)據(jù)總線使用，用來(lái)傳送 8 位數(shù)據(jù)。 2） P1口： P1口 8 條引腳和 P0口的 8 條引腳類似，最高位為 ，最低位為 。 3） P2 口： P2 口這組引腳的第一功能和上述兩組引腳的第一功能相同，即它可以作為通用 I/O 口使用。 4） P3 口：這組引腳的第一功能和其余三個(gè)端口的第一功能相同，它的第二功能如下： （ RXD） 作為串行數(shù)據(jù)輸出口 （ TD） 作為數(shù)據(jù)發(fā)送口 （ INT 0） 作為外中斷 0 輸入 （ INT1） 作為外中斷 1 輸入 （ T0 ） 作為計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù)輸入 （ T1 ） 作為計(jì)數(shù)器 1 計(jì)數(shù)輸入 （ WR） 作為外部 RAM 寫(xiě)選通信 號(hào) （ RD ） 作為外部 RAM 讀選通信號(hào) P3 各口線的其他功能： 10 RXD（串行輸入口） 11 TXD（串行輸出口） 12 INT0（外部中斷 0） 13 INT1（外部中斷 1） 14 T0（定時(shí)器 0 外部輸入） 15 T1（定時(shí)器 1 外部輸入） 16 WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)脈沖） 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖） /輸出接口 輸入 /輸出數(shù)據(jù)管理方 式 MCS51 單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng) 單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)的組成包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、電源部分、上電復(fù)位部分和晶振時(shí)鐘源。 圖 單片機(jī)的最小應(yīng)用 系統(tǒng)圖 典型最小應(yīng)用系統(tǒng)各器件的常用值為： C1＝ C2＝ 30pF； C＝ 5～ 16MHz，典型值為 13 6MHz； C3＝ 1μ F； R1＝ 1K； R2＝ 51K。 （ 2） 控制線（ 6 條） 1） RST/VPD：復(fù)位 /備用電源 線。 當(dāng)作為 VPD使用時(shí)，當(dāng) VCC電壓降到允許限度以下時(shí)，后備電源從此引腳自動(dòng)加電，保證片內(nèi) RAM 中的信息不被丟失。在執(zhí)行訪問(wèn)片外 ROM 的指令 MOVC 時(shí)， 8031 自動(dòng)在 PSEN 上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，用于為片外 ROM 的選通，其他情況下 PSEN 均為高電平封鎖狀態(tài)。當(dāng)作為 ALE 使用時(shí)，為訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器的低 8 位地址鎖存信號(hào)，輸出正脈沖，利用其下降沿實(shí)現(xiàn)地址鎖存，以便空出 引線去傳送隨后而來(lái)的片外存儲(chǔ)器讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。 4） EA /VPP： 允許訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器 /編程電源線，可以控制 8031 使用片內(nèi) ROM 還是使用片外 ROM。 5） XTAL1 和 XTAL2： 片內(nèi)振蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來(lái)外接石英晶體和微調(diào)電容。所謂復(fù)位狀態(tài)是指 系統(tǒng)進(jìn)入默認(rèn)狀態(tài)或稱原始狀態(tài)。 （ 2） 單片機(jī)復(fù)位電路 復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化，也可以是死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動(dòng)。為了保證系統(tǒng)可 靠的復(fù)位，一般使 RST 引腳保持 10ms 的高電平，單片機(jī)可以循環(huán)復(fù)位。復(fù)位有效期間 ， ALE和 PSEN 引腳輸出高電平。不管采用那種復(fù)位都要保證在RST 引腳上提供 10ms 以上的高電平。復(fù)位的時(shí)間與充電的時(shí)間有關(guān)，充電時(shí)間越長(zhǎng)復(fù)位時(shí)間越長(zhǎng)。按鍵的時(shí)間決定復(fù)位的時(shí)間。 8155 用于鍵盤 /LED顯示器接口， 2764 作為 8031 的外部 ROM 存儲(chǔ)器， 74LS373 作為 2764ROM 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展芯片。 8031 單片機(jī)片內(nèi)無(wú) A/D 部件，系統(tǒng)中各傳感器輸出的是模擬信號(hào)，故需外接 A/D 轉(zhuǎn)換器，根據(jù)轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速率、模擬信號(hào)輸入通道數(shù)以及成本、供貨來(lái)源全面考慮，本系統(tǒng)采用 ADC0809。輸入設(shè)備用于向計(jì)算機(jī)輸入信息，輸出設(shè)備用于輸出程序和運(yùn)算結(jié)果。為了滿足各種不同外設(shè)對(duì) CPU 的不同要求， I/O 接口電路的型式和種類也多種多樣。8155 內(nèi)部有一個(gè)地址鎖存器，所以在與單片機(jī)接口時(shí)，不用外接地址鎖存器，只要將單片機(jī)的 ALE 信號(hào)連到 8155 的 ALE 端即可。 I/O 接口的作用 （ 1）實(shí)現(xiàn)和不同外設(shè)的速度匹配 不同外設(shè)的工作速度差別很大，但大多數(shù)外設(shè)的速度很慢，無(wú)法和微秒級(jí)的 CPU 媲美， CPU 和外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送方式有同步、異步、中斷、 DMA 等四種，通常采用 I/O 接口采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)，以提高 CPU 的工作效率。 I/O 數(shù)據(jù)有并行和串行兩種傳送方式。因此， CPU 在和采用串行傳送數(shù)據(jù)的外設(shè)連機(jī)工作時(shí)必須采用能夠改變數(shù)據(jù)傳送方式的 I/O 接口電路。 （ 3）改變信號(hào)的性質(zhì)和電平 CPU 和外設(shè)間交換的信息有兩種：一種是數(shù)據(jù)型的，如程 序代碼、地址和數(shù)據(jù)；另一種是狀態(tài)和命令型的，狀態(tài)信息反映外設(shè)工作狀態(tài)，命令信息用于控制外設(shè)的工作。 I/O 接口的類型 I/O 接口有并行接口和串行接口兩種。 （ 2）并行 I/O 接口 16 并行 I/O 接口用于并行傳送 I/O 數(shù)據(jù)的設(shè)備，例如打印機(jī)、鍵盤、 A/D、 D/A 芯片等都要通過(guò) I/O接口才能和 CPU聯(lián)機(jī)工作。也就是說(shuō)，并行 I/O 接口并不改變數(shù)據(jù)傳送方式，只是實(shí)現(xiàn) CPU和外設(shè)間速度和電平的匹配以及起到 I/O數(shù)據(jù)的緩沖作用。 MSC— 51 內(nèi)部集成有四個(gè) I/O 口（ P0— P3），而且還可在它的 I/O 口上外接其它并行 I/O 接口電路，以擴(kuò)展并行 I/O 端口的數(shù)目 。在編程方式下，O7— O0上編程信息是在控制電路控制下寫(xiě)入存儲(chǔ)陣列的相應(yīng)存儲(chǔ)單元的。 圖 2764 管腳結(jié)構(gòu) （ 2）引腳功能（ 28 條） 1）地址輸入線 A12— A0： 2764 的存儲(chǔ)容量為 8KB，故按照地址線條數(shù)和存儲(chǔ)容量的關(guān)系，共需 13 條地址線，編號(hào)為 A12— A0。 2）數(shù)據(jù)線 O7— O0： O7— O0 是雙向數(shù)據(jù)總線， O7 為