1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。500mm(工件最大回轉直徑)數控車床進給系統(tǒng)設計 - 副本課程設計說明書設計題目:500mm（工件最大回轉直徑)經濟型數控車床進給系統(tǒng)設計系別：機械工程學院專業(yè)班：12機自職1姓名：劉歡學號：1210113132指導老師：胡新宇、陳水勝湖北工業(yè)大學2016年1月8日目錄TOCo1-3hzuHYPERLINKl_Toc338162959第一章緒論PAGEREF_Toc338162959h5HYPERLINKl_Toc3381629601.1數控機床的概念、組成、特點PAGEREF_Toc33816296

2、0h5HYPERLINKl_Toc3381629611.2數控機床的發(fā)展趨勢與現狀PAGEREF_Toc338162961h6HYPERLINKl_Toc3381629621.3設計的內容與方法：PAGEREF_Toc338162962h7HYPERLINKl_Toc338162963第二章微型數控系統(tǒng)總體設計方案的擬定PAGEREF_Toc338162963h8HYPERLINKl_Toc3381629642.1畢業(yè)論文的要求和內容PAGEREF_Toc338162964h8HYPERLINKl_Toc3381629652.2總體方案的確定PAGEREF_Toc338162965h8HYPE

3、RLINKl_Toc338162966第三章機床進給系統(tǒng)機械部分設計計算PAGEREF_Toc338162966h10HYPERLINKl_Toc3381629673.1系統(tǒng)脈沖當量及切削力的確定PAGEREF_Toc338162967h10HYPERLINKl_Toc3381629683.2切削力的計算PAGEREF_Toc338162968h10HYPERLINKl_Toc3381629693.3滾珠絲杠螺母副的設計、計算、和選型PAGEREF_Toc338162969h11HYPERLINKl_Toc3381629703.4步進電機的計算和選用PAGEREF_Toc338162970h1

4、4HYPERLINKl_Toc338162971第四章微機數控系統(tǒng)的設計PAGEREF_Toc338162971h19HYPERLINKl_Toc3381629724.1微機數控系統(tǒng)設計的內容PAGEREF_Toc338162972h19HYPERLINKl_Toc3381629734.280C51單片機及其擴展PAGEREF_Toc338162973h20HYPERLINKl_Toc338162975第五章結束語21HYPERLINKl_Toc338162977參考文獻22第一章緒論1.1數控機床的概念、組成、特點1.1.1數控機床的概念數控機床是數字控制機床的簡稱，是指用數字指令來控制機械

5、執(zhí)行預定的動作，通常由硬件電路發(fā)出數字化信號，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作數控折彎機并加工零件。數控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現代機床控制技術的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產品。1.1.2數控機床的組成數控機床一般由控制介質、數控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體組成，其中實線部分表示開環(huán)系統(tǒng)。為提高加J精度，再加入測量裝置，由虛線構成反饋，稱為閉環(huán)系統(tǒng)。主機：他是數控機床的主體，包括機床身、立柱、主軸、進給機構等機械部件。他是用于完

6、成各種切削加工的機械部件。數控裝置：是數控機床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等）以及相應的軟件，用于輸入數字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數據的變換、插補運算以及實現各種控制功能。驅動裝置：他是數控機床執(zhí)行機構的驅動部件，包括主軸驅動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現主軸和進給驅動。當幾個進給聯動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。輔助裝置：指數控機床的一些必要的配套部件，用以保證數控機床的運行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數控轉臺和數控分度頭，

7、還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。編程及其他附屬設備：可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。1.1.3數控機床的特點數控機床較好地解決了復雜、精密、小批、多變的零件加工問題，是一種靈活的、高效能的自動化機床，尤其對于約占機械加工總量80%的單件、小批量零件的加工，更顯示出其特有的靈活性。概括起來，數控機床有以下幾方面的特點：加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質量；可進行多坐標的聯動，能加工形狀復雜的零件；加工零件改變時，一般只需要更改數控程序，可節(jié)省生產備時間；機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產率高（一般為普通機床的35倍）；機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；對操作人員的素質要求較高，

8、對維修人員的技術要求更高。1.2數控機床的發(fā)展趨勢與現狀數控機床以其獨特卓越的柔性自動化的性能、優(yōu)異穩(wěn)定的精度、靈活敏捷多樣化的功能引起廣泛的關注，它開創(chuàng)了機械產品并向機電一體化發(fā)展的開始，成為先進制造技術當中的一門核心技術。數字控制系統(tǒng)技術的快速發(fā)展為數控機床的技術進步提供了條件。目前我國的數控機床的發(fā)展趨勢主要體現在，高速、精密、復合、智能和綠色等幾個方面。1、高速、高效，數控機床逐漸向高速化方向發(fā)展，它大大的提高加工效率、降低加工生產成本，并且還達到了提高零件的表面質量及其加工精度。高速化的加工技術對一些企業(yè)制造業(yè)提供了更高效，優(yōu)質，成本低生產比較廣泛適用性。目前在一些發(fā)達的國家數控機床

9、的高速運行，其高速主軸單元，電主軸轉速可/min，快移速度在60120m/min范圍之內，切削進給速度高達60m/min、一系列高性能控制伺服系統(tǒng)以及數控工具系統(tǒng)都有新的突破，數控機床發(fā)展到了更高的水平。2、現在的數控機床比以前的普通車床加工的零件更加的精密，精密加工技術有了相當大的提高，加工精度已從原來的絲級(0.01mm)提升到目前的微米級(0.001mm)，甚至有些品種已達到0.05m左右。超精密數控機床的微細切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達到0.05m左右，形狀精度可達0.01m左右。通過機床結構設計優(yōu)化、機床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫

10、度、振動等動態(tài)誤差補償技術，提高機床加工的幾何精度，降低形位誤差、表面粗糙度等，從而進入亞微米、納米級超精加工時代3、智能化，數控機床的智能化現在又有了新的突破，在數控系統(tǒng)的性能上得到了充分的體現。比如說：自動調整干涉防碰撞功能、高精度加工零件智能化參數選用功能、加工過程自動消除機床震動等功能進入了實用化階段等等，數控機床的智能化提升了機床的功能及其品質。4、現代的數控機床在還有較高的可靠性，而且復合化，多軸化，網絡化等方面都得到了大大的提高。1.3設計的內容與方法：用微機數控技術改造加工零件時，數控改造必須首先擬定總體方案，繪制系統(tǒng)總統(tǒng)框圖，才能覺得各種設計參數和結構，然后選擇數控機床，數控

11、機床的選擇，其進給傳動系統(tǒng)的組成和原理，分析伺服系統(tǒng)的選擇，怎樣達到控制要求，合理的選擇機械傳動方式，數控機床坐標的進給伺服系統(tǒng)既可以采用步進電機驅動也可以用直流或交流伺服電機驅動。數控車床進給系統(tǒng)機械部分的計算，例如，脈沖當量，切削力和滾珠，絲桿削等等一些物理量的計算，還有應該對車床數控系統(tǒng)的硬件分析和設計，比如說：數控系統(tǒng)的總體設計及其一些擴展，存儲和通信的設計，比且還要加以計算，必要時要繪圖分析，數控機床的進給分為橫向進給和縱向進給，本次設計為橫向進給傳動系統(tǒng)設計。通過以上的一些內容完成本次設計課題用微機數控技術改造最大加工直徑為500mm普通車床的橫向進給傳動系統(tǒng)的設計！第二章微型數控

12、系統(tǒng)總體設計方案的擬定2.1畢業(yè)論文的要求和內容1.課題名稱最大加工直徑為500mm輕型車床的主傳動設計2.設計任務與要求：主要技術參數：最大加工直徑（mm）：在床身上：525在床鞍上：273最大加工長度（mm）：7501000溜板及刀架重量（N）：縱向：1100橫向：550刀架快移速度（m/min）：縱向：2橫向：1最大進給速度（m/min）：縱向：0.6橫向：0.3最小分辨率（mm）：縱向：0.01橫向：0.005定位精度（mm）：0.025主電機功率（KW）：5.5起動加速時間（ms）：303.設計的要求1、主軸轉速最低轉速為33.5r/min，轉速級數為18級2、主電機可以選擇Y系列電

13、機、也可以使用直流電機和交流變頻電機3、最好采用特殊形式的變速系統(tǒng)4、所有的圖紙都必須符合國家制定的六項基礎標準。圖面應正確、完整美觀5、說明書一律用規(guī)定的紙張按一定的格式單面書寫、要求簡明扼要、文字精煉語句通順、字跡工整、圖文并茂裝訂成冊。2.2總體方案的確定1.系統(tǒng)的運動方試與伺服系統(tǒng)的選擇：由于改造后的經濟型數控車床具有定位、直線插補、圓弧插補、暫停、循環(huán)加工、螺紋加工等功能，所以應該選用連續(xù)控制系統(tǒng)?？紤]到經濟型數控機床加工精度要求不高，為了簡化結構、降低成本，采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。2、計算機系統(tǒng)：根據機床要求，采用8位微機。由于MCS-51系列單片機的特點之一是硬件設計簡單，系統(tǒng)

14、結構緊湊。對于簡單的應用場合，MCS-51系統(tǒng)的最小系統(tǒng)用一片80C51外擴一片EPROM就能滿足功能的要求，對于復雜的應用場合，可以利用MCS-51的擴展功能，構成功能強、規(guī)模較大的系統(tǒng)。控制系統(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進電機功率放大電路組成，系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實現，顯示器采用LCD液晶顯示器顯示加工數據及機床狀態(tài)等信息。為了實現機床所要求的分辨率，采用步進電機經齒輪減速再傳動絲杠，為了保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。同時，為了提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加負載荷的結構。傳動齒輪也要采用消除齒側間隙的結構。系

15、統(tǒng)總體方案框圖見圖2-1圖2-1系統(tǒng)總體方案框圖第三章機床進給系統(tǒng)機械部分設計計算伺服系統(tǒng)機械部分設計計算內容包括：確定系統(tǒng)的負載，確定系統(tǒng)脈沖當量，運動部件慣量計算，空載起動及切削力矩機計算，確定伺服電機，繪制機械部分裝配圖及零件工作圖等?，F分述如下：3.1系統(tǒng)脈沖當量及切削力的確定脈沖當量是衡量數控機床加工精度的一個基本技術參數。經濟型數控車床、銑床常采用的脈沖當量是0.010.005mm/脈沖,根據機床精度要求確定脈沖當量：縱向：0.01mm/step；橫向：0.005mm/step3.2切削力的計算1.縱車外圓：主切削力（N）由經驗公式（1）估算：式（1）而式（2）取，則，取，則進給抗

16、力X向和Y向根據經驗公式（3）（4）確定式（3）式（4）則得：2.橫切端面：主切削力可取縱切的一半，即此時走刀抗力，吃刀抗力依然按上述經驗公式粗略計算：則得：3.3滾珠絲杠螺母副的設計、計算、和選型（一）橫向進給絲杠：1.計算進給軸向力橫向導軌為雙燕尾形，有如下計算式：式（5）式中：K考慮顛覆力矩影響的實驗系數，綜合型導軌取K=1.4；滑動導軌摩擦系數：取=0.2；G溜板及刀架重力，由已知G=550N則代入已知得：2.計算最大動負載Q計算如下：式（6）式（7）式（8）式中：為滾珠絲杠導程,初選絲杠導程=6mm；Vs最大切削力下的進給速度,可取最高進給速度的1/21/3,此處為0.3m/min;

17、T使用壽命,按15000h;fw運轉系數,按一般運轉取fw=1.21.5;此處取fw=1.2；L壽命以轉為1單位.則：3.滾珠絲杠螺母副的選型：查閱數控機床系統(tǒng)設計中附表1，可采用W1L2005外循環(huán)螺紋調整預緊的雙螺母滾珠絲杠副，1列2.5圈,其額定動負載為8800N,精度等級按滾珠絲杠行程公差表，選為3級(大致相當于老表準E級)4.傳動效率計算=tan/tan(+)式中：螺旋升角,W1L2005的螺旋升角=430摩擦角取10滾動摩擦系數0.0030.004則：=tan/tan(+)=tan430/tan(430+10)=0.9645.剛度校核先畫出此橫向進給滾珠絲杠支承方式草圖，如下圖3-

18、1所示：圖3-1橫向進給滾珠絲杠支承方式草圖則式（9）支承間距L=530mm，最大軸向力為1919N。（1）、絲杠的拉伸或壓縮變形量根據：，對剛：，總長度L=1160mm，絲杠上的變形量：（2）滾珠與螺紋滾道間接觸變形：由，由于對滾珠絲杠副施加預緊力，且預緊力為軸向載荷的1/3，則變形：（3）滾珠絲杠總的彈性變形量：根據以下經驗公式：式（10）則可得：（4）定位誤差顯然，變形量已大于定位精度（0.02mm）要求，應該采取相應的措施修改，因橫向溜板限制，不宜加大滾珠絲杠直徑，故采用貼塑導軌（），減小摩擦力，從而減小軸向力：此時的變形量為：則定位誤差為：仍不能滿足精度要求0.02mm。如果將顧主絲

19、杠再進行預拉伸，則絲杠剛度可提高四倍，則定位誤差為：滿足要求。（二）橫向滾珠給絲杠副幾何參數：其幾何參數見表3-1表3-1橫向滾珠給絲杠副幾何參數名稱符號W1L2506W1L2005公稱直徑2520導程65接觸角鋼球直徑3.9693.175滾道法面半徑2.0641.651偏心距0.0560.045螺紋升角螺桿外徑24.219.4螺桿內徑20.98416.788螺桿接觸直徑17.02713.835螺母螺紋直徑32.82623.212螺母內徑25.820.6353.4步進電機的計算和選用橫向機構初選步進電機：1.計算步進電機負載轉矩Tm式（11）式中:脈沖當量(mm/step);進給牽引力(N);

20、步距角,初選雙拍制為0.9;2.初選步進電機型號根據=0.614N.m在網上查混合式步進電機技術數據表初選步進電機型號為56BYG250D-SASSBL-0241，其中，,保持轉矩為1.72N.m.3.等效轉動慣量計算根據簡圖，即圖3-1，計算傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的轉動慣量運動件的轉動慣量可由下式計算:式（12）式中、齒輪、的轉動慣量()滾珠絲杠轉動慣量()=式中D圓柱體直徑(cm);L圓柱體長度(cm);代入上式:4.電機轉矩計算機床在不同的工況下,在,下面分別按各階段計算:1)快速空載起動慣性矩在快速空載起動階段，加速力矩所占的比例較大，具體計算公式如下：式（12）式（13）又：式（

21、14）代入得：折算到電機軸上的摩擦力矩:式（15）式中：傳動鏈總效率,一般可取0.70.85此處取0.8;i傳動比;貼塑導軌摩擦系數，取=0.04附加摩擦力矩：式（16）式中：傳動鏈總效率,一般可取0.70.85此處取0.8;i傳動比;Fpo滾珠絲杠預加負荷,一般取1/3Fm,Fm為進給牽引力(N);o滾珠絲杠未預緊時的傳動效率,一般取0.9,此處取o=0.9所以：2)快速移動所需力矩式（17）=1.96+4.84=6.8N.cm3)最大切削載時所需力矩式（18）從上面計算可以看出、三種工況下,以快速空載起動慣性矩最大,即以此項作為校核步進電機轉矩的依據.查得：當步進電機為兩相四拍時，=0.7

22、07故最大靜力矩=59.3/0.707N.m=0.839N.cm，而電機保持轉矩為1.72N.m，大于最大靜力矩，所以滿足要求！但還必須進一步考核步進電機起動矩頻特性和運轉矩頻特性。計算步進電機空載起動頻率和切削時的工作頻率圖3-556BYG250EASSBL0241型混合式步進電機矩頻特性圖當快速運動和切削進給時，56BYG250EASSBL0241型混合式步進電機運行矩頻完全可以滿足要求。5.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、模數、軸承型號之后，就可以畫橫向機械裝配圖。見附圖（一）第四章微機數控系統(tǒng)的設計4.1微機數控系

23、統(tǒng)設計的內容(一)硬件電路設計內容硬件是組成系統(tǒng)的基礎,也是軟件編制的前提,數控系統(tǒng)硬件的設計包括以下幾部分內容：1.繪制系統(tǒng)電氣控制結構框圖據總體方案及機械結構的控制要求，確定硬件電路的總體方案，繪制電氣控制結構圖。機床硬件電路由五部分組成：主控制器，即中央處理單元CPU。總線，包括數據總線、地址總線和控制總線。存儲器，包括程序存儲器和數據存儲器。接口，即輸入/輸出接口電路。外圍設備，如鍵盤、顯示器及光電輸入機等。2.選擇中央處理單元CPU的類型CPU的種類很多，在此處選擇MCS51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

24、大多是一些常規(guī)芯片，用戶很容易通過標準擴展電路來構成較大規(guī)模的應用系統(tǒng)。3.存儲器擴展電路設計存儲器擴展包括數據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的內存。4.I/O接口電路設計設計內容包括：據外部要求選用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計（如復位、掉電保護等）。經考慮，選擇8255為I/O接口芯片，液晶顯示控制器LR104VRAM來控制LCD。圖中的急停開關應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）機床數控系統(tǒng)軟件設計軟件是硬件的補充，確定硬

25、件電路后，根據系統(tǒng)功能要求設計軟件。1.軟件設計步驟分為以下幾步：據軟件要實現的功能，能制定出軟件技術要求；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，出口參數；據硬件資源，合理分配好存儲單元；分別對各模塊編程，并調試；連接各模塊，進行統(tǒng)一調試及優(yōu)化；固化到各程序存儲器中。2.數控系統(tǒng)中常用軟件模塊（1）軟件實現環(huán)行分配器；（2）插補運算模塊；（3）自動升降速控制模塊。4.280C51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構80C51單片機采用40腳雙直插封裝（DIP）形式，如圖4-1所示。圖4-180C51引腳圖80C51單片機是高性能單片機，

26、因為受到引腳數目的限制，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。電源引腳Vss和VccVss(20腳)：接地。Vcc(40腳)：主電源+5V。時鐘電路引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）：接外部晶體的一端。在片內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，此引腳作為驅動端。XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。在片內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，此引腳應懸浮?？刂菩盘栆_R

27、ST、ALE/PROG、PSEN、/EA/VppRST（9腳）：單片機剛接上電源時，其內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；在訪問片外數據存儲器時會失去一個脈沖。ALE端的負載驅動能力為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

28、個時鐘周期中兩次生效。不過，在訪問片外數據存儲器時，這兩個有效的PSEN信號不出現。PSEN端同樣可驅動8個LSTTL負載。我們根據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EA端輸入高電平時，CPU從片內程序存儲器地址0000H單元開始執(zhí)行程序。當地址超過4KB時，將執(zhí)行片外程序存儲器的程序。當EA輸入低電平時，CPU僅訪問片外程序存儲器。輸入/輸出引腳（P0、P1、P2和P3端口引腳）P0P3是4個寄存器，也稱為4個端口，是80C51單片機與外界聯系的4個8位雙向并行I/O口。由于在數據的傳輸過程中，CPU需要對接口電路輸入輸

29、出數據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。P0.0P0.7（3932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位雙向數據，故這些I/O線有地址線/數據線之稱，簡寫為AD0AD7。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)（驗證時，要外接上拉電阻）。P1.0P1.7（18腳）：P1是一個帶內部上拉電阻的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。P2.0P2.7（2128腳）：P2

30、是一個帶內部上拉電阻的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A8A15。在對EPROM編程和驗證程序時，它輸入高8位地址。P3.0P3.7（1017腳）：P3是一個帶內部上拉電阻的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4-1所示。表P3口各位的第二功能表4-1P3口各位的第二功能P3口的各位第二功能P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7RXD（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/計數器0的外部輸入）T1（定時器/計數器1的外部輸入）WR（片外數據存儲器寫

31、選通控制輸出）RD（片外數據存儲器讀選通控制輸出）（二）單片機的系統(tǒng)擴展概述80C51片內只有4KB程序存儲器地址空間、256B的片內數據存儲器的地址空間（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的片外總線結構：所有的外部芯片都通過三組總線進行擴展。（1）數據總線（DB）：由P0口提供，數據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據傳送通道。（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，與數據分時傳送，傳送數據時將低8位地址鎖存；高8位地址由P2口提供。（3）控制總

32、線（CB）：系統(tǒng)擴展用控制總線有WR、RD、PSEN、ALE、EA。2.系統(tǒng)擴展能力片外數據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。故據地址的寬度，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，且沒有使用片內存儲器。圖4-274HC373引腳圖擴展的I/O口與片外數據存儲器統(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位地址和數據信息的，所以必須用鎖存器把地址鎖存住。本次設計使用帶三態(tài)緩沖輸出的8D鎖存器74HC373。其引腳見圖4-2。D0D7信號輸入端Q0Q7信號輸出端G：下降沿時，將D1

33、D8鎖存于內部E：使能端，E=0時，三態(tài)門處于導通狀態(tài)，輸出端Q0Q7與輸入端D0D7連通，當E=1時，輸出三態(tài)門斷開，輸入數據鎖存。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80C51數據總線分時與多個外圍芯片進行數據傳送時，首選要進行片選，然后再進行片內地址選擇。地址譯碼實現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“2-4”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

34、表如下所示。表4-274HC139真值表表4-274HC139真值表輸入輸出使能選擇Y0Y1Y2Y3/GBA111110000111001101101011010111110（三）存儲器擴展圖4-32764引腳圖此處采用兩片EPROM芯片6264（8K8）擴展程序存儲器，數據存儲器選用靜態(tài)RAM62648（8K8）。其引腳見圖4-3。80C51芯片與存儲器的連接存儲器擴展實質是三總線的連接。據芯片存儲容量的大小確定數據、地址線的根數。此處為13根。數據線的連接將80C51的芯片的P0.0P0.7按位與RAM數據線D0D7直連。地址總線的連接據確定的地址線根數，將相應低地址線相連，剩余高位地址線

35、作為片選?？刂瓶偩€的連接對應控制線相連。（四）I/O口的擴展MCS-51單片機共有四個8位并行I/O口，可提供給用戶使用的只有P1口和部分P3口線，因此不可避免地要進行I/O口的擴展。這里采用8255（可編程的RAM/IO擴展接口電路）。I/O口擴展采用總線擴展方法，數據輸入線取自80C51的P0口。這種擴展方法分時占用P0口，不影響P0口與其它擴展芯片的連接操作。8255具有3個8位的并行的I/O口，分別為PA、PB、PC口，其中PC口又分為高4位（PC7PC4）和低4位（PC3PC0）。（五）步進電機驅動電路采用細分驅動電路，根據所選電機說明，選取合適的驅動器，縱向驅動器和橫向驅動器均為S

36、H20806N。其接線圖如下：圖4-4電動機驅動器連線圖（六）液晶顯示控制器：使用由上海朗睿電子科技有限公司研制生產的工業(yè)彩色液晶（VRAM型）顯示器，型號為LR-104VRAM。1、簡介：彩色液晶顯示器采用超大規(guī)模集成電路，以數字方式驅動，可以從根本上消除傳統(tǒng)CRT顯示器的屏幕閃爍現象。具有高亮度、高對比度、高可靠性、抗惡劣環(huán)境等優(yōu)點；并且體積小、厚度小、功耗低、無輻射、抗干擾能力強。隨著彩色液晶技術的日趨成熟，正在逐步取代CRT顯示器，成為許多高要求行業(yè)的首選，被越來越多地應用到電力、醫(yī)療、儀表、電梯、工業(yè)控制等領域。2、基本原理：LR-104VRAM真彩色液晶顯示器，采用VRAM顯示方式

37、。VRAM（VideoRandom-AccessMemory）視頻存儲技術是近年來比較流行的專門用于圖形處理的雙端口存儲技術，常用于中、高檔顯示卡。采用緩存、邏輯仲裁、存儲陣列，實現兩個設備同時對同一存儲陣列訪問而不需要等待，且互不干擾。該顯示器接口采用并行總線方式（數據總線、地址總線以及選、讀、寫等信號），可以很方便地連接到單片機或微處理器的總線上，用戶可以象使用普通存儲器一樣使用它?；蛘呖梢园扬@示器看成是自己設備外掛的一個RAM。LR-104VRAM存儲器地址單元同液晶屏幕上的像素點一一對應，用戶可以把這個存儲器理解為“顯示映像”存儲器。如果希望在液晶屏幕上某一位置顯示文字或圖形，只需要向

38、存儲器內對應區(qū)域寫入相應的數據即可。VRAM存儲器的一個字節(jié)由8位構成，顯示器屏幕上的一個“像素”點由R、G、B三個“點”來組成。3、原理框圖：LR-104VRAM顯示器的基本原理框圖如圖4-5所示，DC/DC電壓變換器產生液晶所用各種驅動電壓DC/AC逆變器則用來點亮冷陰極背光燈（CCFL）。分時技術讓顯示與寫入數據同時進行，實現了畫面的高速更新，且互不干擾。圖4-5LR-104VRAM顯示器的基本原理框圖4、性能指標：視域對角線10.4英寸外型尺寸246.5179.338mm視域尺寸211.2(H)158.4(V)mm圖像點陣640RGB480行像素點尺寸0.33(H)0.33(V)mm像

39、素結構垂直條紋接口方式總線方式VRAM容量128K8位顯示顏色TFT64色/256色視野角度左75度，右75度,上60度，下50度工作電壓DC8V15V消耗功率小于8W工作環(huán)境溫度-10+65保存溫度-30+70亮度400cd/液晶屏壽命大于5萬小時（連續(xù)工作）背光燈壽命大于25000小時（連續(xù)工作）凈重克毛重克包裝數量只/箱內包裝尺寸mm外包裝尺寸mm5、接口方法：LR-104VRAM的接口方式為總線方式。外部引線包括有地址總線、數據總線和片選讀寫輸入，可以直接掛接到單片機、計算機的總線上，通過譯碼分配作為主機的某部分內存來使用。如果主機無法分配較大的空間而直接使用時，也可以采用分頁操作技術

40、，高位地址用來頁面切換，低位地址則可直接操作。內存的數據位與屏幕顯示的色點一一對應，只要把適當的數據寫入內存中去，屏幕上即可顯示出相應的文字圖形。接口采用34針雙列防反插插座（間距為標準2.54mm）,引腳定義如下表4-3所示：表4-3引腳定義引腳號引腳定義引腳號引腳定義引腳號引腳定義1D013GND25A52D114GND26A63D215RDCS27A74D316A1528A85D417+12V29A96D518+12V30A107D619保留31A118D720保留32A129WCS21A133A1310CLOSE22A234A1411A023A312保留24A46、應用程序：將屏幕清成

41、040H代碼所表示的顏色VRAM的片選地址（E000，FFFFH）A13，14，15=P1.O,P1.1,P1.2ORG0000HLJMPMAINORG0090HMAIN:MOVSP,#60H;LCALLINITLCD;MOVR1,#040H;LCALLCLEAR1RETERN:SJMPRETERNINITLCD:LCALLLCDRETLCD:MOVR2,#08HMOVR3,#00HLCD1:MOVP1,R3MOVDPTR,#0E000HMOVR4,#20HLCD2:MOVR5,#00HMOVA,#00HLCD3:MOVXDPTR,AINCDPTRDJNZR5,LCD3DJNZR4,LCD2INCR3