【正文】 5k vf H Zp? ?? ? ?? 1000 1 0 0 0 0 . 3 10006 6 0 0 . 0 0 5tt vf H Zp? ?? ? ?? 圖（ 5）、 56BYG250E— ASSBL— 0241 型混合式步進電機矩頻特性圖 當(dāng)快速運動和切削進給時， 56BYG250E— ASSBL— 0241 型混合式步進電機運 行矩頻完全可以滿足要求。 繪制進給伺服系統(tǒng)機械裝配圖 在完成運動及動力計算后，以后確定了滾珠絲杠螺母副、步進電機型號，以及齒輪齒數(shù)、模數(shù)、軸承型號之后，就可以畫橫向機械裝配圖。見附圖（二） 第四章、微機數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計 167。 1 微機數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容 (一 )硬件電路設(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。機床硬件電路由五部分組成： （ 1） 主控制器，即中央處理單元 CPU。 （ 2） 總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。 （ 3） 存儲器，包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。 （ 4） 接口，即輸入 /輸出接口電路。 （ 5） 外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器及光電輸入機等。 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 系列單片機中的 80C51，因為其集成度高，穩(wěn)定性、可靠性好，體積小，而且有很強的外部擴展功能，外圍擴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)擴展電路來構(gòu)成較大規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 存儲器擴展電路設(shè)計 存儲器擴展包括數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器擴展 兩部分。分別選擇兩片 2764 和一片 6264來擴展 16K 的內(nèi)存。 I/O 接口電路設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容包括：據(jù)外部要求選用 I/O 接口芯片，步進電機伺服控制電路，鍵盤、顯示部分以及其他輔助電路設(shè)計（如復(fù)位、掉電保護等）。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。圖中的急停開關(guān)應(yīng)采用那種按下去之后不會彈起、直到再次啟動后操作者用手動拔出的按鈕，此處由于表達方式的限制，僅以普通按鈕表示。 （二）、機床數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件是硬件的補充，確定硬件電路后，根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計軟件 。 軟件設(shè)計步驟分為以下幾步： （ 1） 據(jù)軟件要實現(xiàn)的功能，能制定出軟件技術(shù)要求； （ 2） 將整個軟件模塊化，確定各模塊的編制要求，包括各模塊功能，入口參數(shù)，出口參數(shù)； （ 3） 據(jù)硬件資源，合理分配好存儲單元； （ 4） 分別對各模塊編程，并調(diào)試； （ 5） 連接各模塊，進行統(tǒng)一調(diào)試及優(yōu)化； （ 6） 固化到各程序存儲器中。 數(shù)控系統(tǒng)中常用軟件模塊 （ 1） 軟件實現(xiàn)環(huán)行分配器； （ 2） 插補運算模塊； （ 3） 自動升降速控制模塊。 167。 2 80C51 單片機及其擴展 (一 )80C51 單片機的簡介 1．芯片引腳及片外總線結(jié)構(gòu) 80C51 單 片機采用 40 腳雙直插封裝（ DIP）形式，如圖 (6)所示。 80C51 單片機是高性能單片機，因為受到引腳數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。下面說明這些引腳的名稱和功能。 （ 1） 電源引腳 Vss 和 Vcc Vss(20 腳 )：接地。 Vcc(40 腳 )：主電源 +5V。 （ 2） 時鐘電路引腳 XTAL1`和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）：接外部晶體的一端。在片內(nèi)它是振蕩電路反向放大器的輸入端。在采用外部時鐘時，對于 HMOS單片機，該端引腳必須接地；對于 CHMOS 單片機，此引腳作為驅(qū)動端。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體 的另一端。在片內(nèi)它是一個振蕩電路反向放大電路的輸出端，振蕩電路的頻率是晶體振蕩頻率。若需采用外部時鐘電路，對于 HMOS 單片機，該引腳輸入外部時鐘脈沖；對于 CHMOS 單片機，此引腳應(yīng)懸浮。 圖（ 6） .80C51 引腳圖 （ 3） 控制信號引腳 RST、 ALE//PROG、 PSEN、 /EA/Vpp RST（ 9 腳）：單片機剛接上電源時，其內(nèi)部各寄存器處于隨機狀態(tài)，在該引腳輸入 24個時鐘周期寬度以上的高電平將使單片機復(fù)位（ RESET）。 ALE//PROG：訪問片外存儲器時， ALE 作鎖存擴展地址低位字節(jié)的控制信號（稱允許鎖存地 址）。平時不訪問片外存儲器時，該端也以 1/6 的時鐘振蕩頻率固定輸出正脈沖，供定時或者其他需要使用；在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時會失去一個脈沖。 ALE 端的負(fù)載驅(qū)動能力為 8 個 LSTTL（低功耗高速 TTL）。 /PSEN（ 29 腳） ：在訪問片外程序存儲器時，此端輸出負(fù)脈沖作為存儲器讀選通信號。 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。不過，在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時，這兩個有效的 PSEN 信號不出現(xiàn)。 PSEN 端同樣可驅(qū)動 8 個 LSTTL負(fù)載。我們根據(jù) PSEN、 ALE 和 XTAL2 輸出是否有信號輸出 ，可以判別 80C51 是否在工作。 /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。當(dāng)?shù)刂烦^ 4KB 時，將執(zhí)行片外程序存儲器的程序。當(dāng) EA 輸入低電平時，CPU 僅訪問片外程序存儲器。 （４） 輸入 /輸出引腳（ P0、 P P2 和 P3 端口引腳） P0~P3 是 4 個寄存器，也稱為 4 個端口，是 80C51 單片機與外界聯(lián)系的 4 個 8 位雙向并行 I/O 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)的寄存器進行讀寫操作，所以在單片機中對這些寄存器象對存儲單元一樣進行編址。 通常把接口電路中這些已編址并能進行讀寫操作的寄存器稱為端口（ PORT），或簡稱口。 ~（ 39~32 腳）： P0是一個 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口。在訪問片外存儲器時，它分時提供低 8 位地址和 8 位雙向數(shù)據(jù)，故這些 I/O 線有地址線 /數(shù)據(jù)線之稱，簡寫為AD0~AD7。在 EPROM 編程時，從 P0輸入指令字節(jié)，在驗證程序時，則輸出指令字節(jié)（驗222124232539PSENEA/VppALE/PROG32292726283031343335373638 Vcc401234687510151614121311917181920RSTXTAL1VssXTAL274HC373 13 18 17 14 GGNDOE 11 10 1D7D6D5D4Q7Q6Q5Q4 8 7 4 3 VccD0D3D2D1Q3Q2Q1Q020 2 5 6 91619121580C51GND1G 8 1Vcc1A1B74HC1391Y 01Y 21Y 1 5 4 6 3 2 16PB3 22 24 25 23PB6PB7PB4PB5 19 20 21 18PB1PB2PB0RESET 9 A0 A1 8 7GND 35 26Vcc 3PA1D1 338255PC0 14PC5 12 10 11PC7PC6 17 13 15 16PC2PC3PC4PC1D6 28 27D7 30 29 31 32D3D5D4D2 38PA6 37PA7 39 40 1 2PA5PA4PA3PA2 346D0 CS PA0 4536WR RD證時，要外接上拉電阻）。 ~（ 1~8 腳）： P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。在 EPROM 編程和驗證程序時，它輸入低 8 位地址。 ~（ 21~28 腳）： P2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。在對 EPROM 編程和驗證程序時，它輸入高 8 位地址。 ~（ 10~17 腳）： P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。在整個系統(tǒng)中，這 8 個引腳還具有專門的第二功能，如表（ 3）所示。 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） （二） 單片機的系統(tǒng)擴展概述 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)有實際意義）。所以需擴展。 1． 擴展概述 80C51 的片外總線結(jié)構(gòu)：所有的外部芯片都通過三組總 線進行擴展。（ 1）數(shù)據(jù)總線（ DB）：由 P0口提供，數(shù)據(jù)總線要連到連接的所有外圍芯片上，但在同一時間只能夠有一個是有效的數(shù)據(jù)傳送通道。（ 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。（ 3）控制總線（ CB）：系統(tǒng)擴展用控制總線有 WR、 RD、 PSEN、 ALE、 EA。 2． 系統(tǒng)擴展能力 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)。故據(jù)地址的寬度，片外可擴展的存儲器與程序存儲器分別為 64KB。此處擴展了 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。 擴展的 I/O 口與片外數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址，不再另外提供地址線。 3． 地址鎖存器 因為 P0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。本次設(shè)計使用帶三態(tài)緩沖輸出的 8D 鎖存器74HC373。其引腳見圖（ 7）。 10 1GND OEG11181714138743D0D1D2D3D4D5D6D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Vcc2025691215161974LS373圖（ 7）、 74HC373 引腳圖 D0~D7 信號輸入端 Q0~Q7 信號輸出端 G：下降沿時，將 D1~D8 鎖存于內(nèi)部 E：使能端， E=0 時，三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出端 Q0~Q7 與輸入端 D0~D7 連通，當(dāng)E=1 時，輸出三態(tài)門斷開，輸入數(shù)據(jù)鎖存。 4． 地址譯碼器 80C51 擴展電路中，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行數(shù)據(jù)傳送時，首選要進行片選，然后再進行片內(nèi)地址選擇。 地址譯碼實現(xiàn)片選的方法目前常用的有兩種：線選法和譯碼法。此處采用 74HC139 譯碼器組成的譯碼電路對系統(tǒng)的高位地址進行譯碼。 74HC139 是雙“ 24”譯碼器，每個譯碼器僅有 1 個使能端 G， 0 電平選通。有 2 個選擇輸入端， 4 個譯碼輸出端，輸出 0 電平有效。2 個輸入信號 A、 B 譯碼后有 4 個輸出狀態(tài)，其引腳 與真值表如下所示。 表（ 4）、 74HC139 真值表 輸入 輸出 使能 選 擇 Y0 Y1 Y2 Y3 /G B A 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 （三） 存儲器擴展 此處采用兩片 EP