Ф500mm(工件最大回转直径)数控车床进给系统设计.docx

《Ф500mm(工件最大回转直径)数控车床进给系统设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Ф500mm(工件最大回转直径)数控车床进给系统设计.docx（38页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。

1、50Omm（工件最大回转直径）数控车床进给系统设计一副本课程设计说明书设计题目：50Omm（工件最大回转直径）经济型数控车床进给系统设计系别：机械工程学院专业班：12机自职1姓名：刘欢学号：1210113132指导老师：胡新宇、陈水胜湖北工业大学2016年1月8日第一章绪论2LI数控机床的概念、组成、特点2L2数控机床的发展趋势与现状3L3设计的内容与方法：4第二章微型数控系统总体设计方案的拟定52.1 毕业论文的要求和内容52.2 总体方案的确定6第三章机床进给系统机械部分设计计算73.1 系统脉冲当量及切削力的确定73.2 切削力的计算83.3 滚珠丝杠螺母副的设计、计算、和选型834步进

2、电机的计算和选用13第四章微机数控系统的设计184.1 微机数控系统设计的内容184.2 80C51单片机及其扩展20第五章结束语21参考文献22第一章绪论1.1 数控机床的概念、组成、特点1.1.1 数控机床的概念数控机床是数字控制机床的简称，是指用数字指令来控制机械执行预定的动作，通常由硬件电路发出数字化信号，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典

3、型的机电一体化产品。1.1.2 数控机床的组成数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成，其中实线部分表示开环系统。为提高加J精度，再加入测量装置，由虚线构成反馈，称为闭环系统。主机：他是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控装置：是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置：他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下

4、通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。辅助装置：指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。编程及其他附属设备：可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。1.1. 3数控机床的特点数控机床较好地解决了复杂、精密、小批、多变的零件加工问题，是一种灵活的、高效能的自动化机床，尤其对于约占机械加工总量80%的单件、小批量零件的加工，更显示出其特有的灵活性。概括起来，数控机床有以下几方面的特点： 加

5、工精度高，具有稳定的加工质量； 可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件； 加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产备时间； 机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的35倍）； 机床自动化程度高，可以减轻劳动强度； 对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高O1. 2数控机床的发展趋势与现状数控机床以其独特卓越的柔性自动化的性能、优异稳定的精度、灵活敏捷多样化的功能引起广泛的关注，它开创了机械产品并向机电一体化发展的开始，成为先进制造技术当中的一门核心技术。数字控制系统技术的快速发展为数控机床的技术进步提供了条件。目前我国的数控机床的发展趋势

6、主要体现在，高速、精密、复合、智能和绿色等几个方面。1、高速、高效，数控机床逐渐向高速化方向发展，它大大的提高加工效率、降低加工生产成本，并且还达到了提高零件的表面质量及其加工精度。高速化的加工技术对一些企业制造业提供了更高效，优质，成本低生产比较广泛适用性。目前在一些发达的国家数控机床的高速运行，其高速主轴单元,电主轴转速可达15000-100000rmin,快移速度在60-120mmin范围之内，切削进给速度高达60m/niin、一系列高性能控制伺服系统以及数控工具系统都有新的突破，数控机床发展到了更高的水平。2、现在的数控机床比以前的普通车床加工的零件更加的精密，精密加工技术有了相当大的

7、提高，加工精度已从原来的丝级(O.Olmm)提升到目前的微米级(0.001mm),甚至有些品种已达到0.05Um左右。超精密数控机床的微细切削和磨削加工，精度可稳定达到0.05m左右，形状精度可达001m左右。通过机床结构设计优化、机床零部件的超精加工和精密装配、采用高精度的全闭环控制及温度、振动等动态误差补偿技术，提高机床加工的几何精度，降低形位误差、表面粗糙度等，从而进入亚微米、纳米级超精加工时代3、智能化，数控机床的智能化现在又有了新的突破，在数控系统的性能上得到了充分的体现。比如说：自动调整干涉防碰撞功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段

8、等等，数控机床的智能化提升了机床的功能及其品质。4、现代的数控机床在还有较高的可靠性,，而且复合化，多轴化，网络化等方面都得到了大大的提高。1.3设计的内容与方法：用微机数控技术改造加工零件时，数控改造必须首先拟定总体方案，绘制系统总统框图，才能觉得各种设计参数和结构，然后选择数控机床，数控机床的选择，其进给传动系统的组成和原理，分析伺服系统的选择，怎样达到控制要求，合理的选择机械传动方式，数控机床坐标的进给伺服系统既可以采用步进电机驱动也可以用直流或交流伺服电机驱动。数控车床进给系统机械部分的计算，例如，脉冲当量，切削力和滚珠，丝杆削等等一些物理量的计算，还有应该对车床数控系统的硬件分析和设

9、计,比如说：数控系统的总体设计及其一些扩展，存储和通信的设计，比且还要加以计算，必要时要绘图分析，数控机床的进给分为横向进给和纵向进给，本次设计为横向进给传动系统设计。通过以上的一些内容完成本次设计课题一用微机数控技术改造最大加工直径为500mm普通车床的横向进给传动系统的设计！第二章微型数控系统总体设计方案的拟定2.1 毕业论文的要求和内容1 .课题名称最大加工直径为500mm轻型车床的主传动设计2 .设计任务与要求：主要技术参数：最大加工直径（mm）：最大加工长度（mm）：溜板及刀架重量（N）：刀架快移速度（m/min）：在床身上：525在床鞍上：2737501000纵向：1100横向：5

10、50纵向：2横向：1最大进给速度（m/min）：最小分辨率（）:定位精度（mm）：纵向：0.6横向：0.3纵向：0.01横向：0.0050.025主电机功率（KW）：5.5起动加速时间（ms）：303 .设计的要求1、主轴转速最低转速为33.5rInin,转速级数为18级2、主电机可以选择Y系列电机、也可以使用直流电机和交流变频电机3、最好采用特殊形式的变速系统4、所有的图纸都必须符合国家制定的六项基础标准。图面应正确、完整美观5、说明书一律用规定的纸张按一定的格式单面书写、要求简明扼要、文字精炼语句通顺、字迹工整、图文并茂装订成册。2.2 总体方案的确定1 .系统的运动方试与伺服系统的选择：

11、由于改造后的经济型数控车床具有定位、直线插补、圆弧插补、暂停、循环加工、螺纹加工等功能，所以应该选用连续控制系统。考虑到经济型数控机床加工精度要求不高，为了简化结构、降低成本，采用步进电机开环控制系统。2、计算机系统：根据机床要求，采用8位微机。由于MCS-51系列单片机的特点之一是硬件设计简单，系统结构紧凑。对于简单的应用场合，MCS-51系统的最小系统用一片80C51外扩一片EPROM就能满足功能的要求，对于复杂的应用场合，可以利用MCS-51的扩展功能，构成功能强、规模较大的系统。控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光电隔离电路、步进电机功率放大电路组成，系统的加工程序和控制命

12、令通过键盘操作实现，显示器采用LCD液晶显示器显示加工数据及机床状态等信息。为了实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杠，为了保证一定的传动精度和平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。同时，为了提高传动刚度和消除间隙，采用有预加负载荷的结构。传动齿轮也要采用消除齿侧间隙的结构。系统总体方案框图见图2-1电幅 X 电 隔率 放 动 率 放图21系统总体方案框图第三章机床进给系统机械部分设计计算伺服系统机械部分设计计算内容包括：确定系统的负载，确定系统脉冲当量，运动部件惯量计算，空载起动及切削力矩机计算，确定伺服电机，绘制机械部分装配图及零件工作图等。现分述如下：3.1 系统

13、脉冲当量及切削力的确定脉冲当量是衡量数控机床加工精度的一个基本技术参数。经济型数控车床、铳床常采用的脉冲当量是O.00.005IInnZ脉冲,根据机床精度要求确定脉冲当量：纵向：0.Olmm/step；横向：0.005mmstep3.2 切削力的计算L纵车外圆：主切削力FZ(N)由经验公式(D估算：Fz=60()()()N切/%(V线=90100mmin)式(1)而N切=N额(=0.70.85)式(2)取t7=O.8,则N切=州额=0.855=4.4KW,取V=90mzmin,则进给抗力f=600004.4/90=2933/VX向和Y向根据经验公式(3)(4)确定=05式(3)F=0.6Fz式

14、(4)则得：Fx=0.5%=1467NF=0叫=1760N2.横切端面：主切削力E可取纵切的一半，即W=gx%=1467N此时走刀抗力R(N),吃刀抗力R(N)依然按上述经验公式粗略计算：E：R:R=I:0.5:0.661则得：氏=734N4=88ON3.3 滚珠丝杠螺母副的设计、计算、和选型(-)横向进给丝杠：L计算进给轴向力横向导轨为双燕尾形，有如下计算式：E=KE+/(同+2尺+G)式(5)式中：K一考虑颠覆力矩影响的实验系数，综合型导轨取K=L4；7一滑动导轨摩擦系数：取/”=0.2；G一溜板及刀架重力，由已知G=550N贝!)代入已知得：Fl=1.48800.2(1467273455

15、0)=1929TV2.计算最大动负载Q计算如下：Q=f式(6)l-OnT/(式(7)%,式(8)式中：LO-为滚珠丝杠导程,初选丝杠导程=6mm;VS一最大切削力下的进给速度,可取最高进给速度的1213,此处为O.3mmin;T一使用寿命,按15000h;fw一运转系数,按一般运转取fw=1.2L5;此处取fw=l.2；L一寿命以转好为1单位.603015000=27J|：M=1000V=1000x0,3x0.5/5=30IO6=271.2x1929=6944/V3 .滚珠丝杠螺母副的选型：查阅数控机床系统设计中附表L可采用W1L2005外循环螺纹调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，1列2.5圈,其额

16、定动负载为8800N,精度等级按滚珠9丝杠行程公差表，选为3级(大致相当于老表准E级)%p=121O3777?4 .传动效率计算n=tan/tan(+)式中：Y一螺旋升角,W1L2005的螺旋升角丫=430,一摩擦角取10,滚动摩擦系数0.0030004贝(I：n=tantan(+)=tan4o30,/tan(430,+10,)=0.9645,刚度校核先画出此横向进给滚珠丝杠支承方式草图，如下图3-1所示：图3-1横向进给滚珠丝杠支承方式草图贝UL支承=L行程+G母总长+乙轴承宽度+A间隙=500+84+2,512+16=630mm式(9)支承间距L=530mm,最大轴向力为1919N。(1)

17、、丝杠的拉伸或压缩变形量d根据：Fm=1929NtD0=20mm,A=(16.78/)2=221.4,对刚：E=20.6xl()4Nmm2,总长度L=i60mm,丝杠上的变形量可：A/产I1929.,=-L=-L=X630=26.6xlOFmZt)EA20.6104221.4(2)滚珠与螺纹滚道间接触变形当:由d=3.15mm,Fm=92.9KgfZ=2.5l=49.47,P3.175由于对滚珠丝杠副施加预紧力，且预紧力茸为轴向载荷的1/3,则变形:=0.0013 4=0.0()13 X33.17549.472192.9=3.16103mm(3)滚珠丝杠总的弹性变形量3：根据以下经验公式：(1

18、0)则可得：5=包土生=266x10+3J6xl_33.07X10Tmm0.90.9(4)定位误差4=+p=(33.07+12)103=0.04507mm0.02mm显然，变形量已大于定位精度(002mm)要求，应该采取相应的措施修改，因横向溜板限制，不宜加大滚珠丝杠直径,故采用贴塑导轨(/,=0.04),减小摩擦力，从而减小轴向力：E=I.4x+(娉+2凡+G)=1.4880+0.04(14672734+550)13717V此时的变形量为：=1.89102mm2=2.5210-3mm=23.8W3mm/U.V则定位误差为：=dV00p=23.8103+1210-3=0.036mm仍不能满足精

19、度要求0.02mu如果将顾主丝杠再进行预拉伸，则丝杠刚度可提高四倍，则定位误差为:= + 匕 00=%在+同81031210-3=0.02mm=0.02mm满足要求。(-)横向滚珠给丝杠副几何参数:其几何参数见表3-1表3-1横向滚珠给丝杠副几何参数名称符号W1L2506W1L2005公称直径d。2520导程1。65接触角4o22l4o30l钢球直径dq3.9693.175滚道法面半径RR=0.524,2.0641.651偏心距ee=R-dq/2)sin0.0560.045螺纹rr=arctgLi/九4o22l4o30l升角螺杆外径dd=do-(O.20.25)0.24.219.4螺杆内径4c

20、l、=d()+2e2R20.98416.788螺杆接触直径dz%=4YCOS/17.02713.835螺母螺纹直径DD=d0-2e+2R32.82623.212螺母内径Q,=(0.2-0.52)25.820.6353.4步进电机的计算和选用横向机构初选步进电机：L计算步进电机负载转矩TmZ7XT=F5nT=w(夕/180)不(11)19290.005(0.9/180)x3.14=0.6147V JH式中:b一脉冲当量(Inm/step);E一进给牵引力(N);仇一步距角,初选双拍制为0.9。；2 .初选步进电机型号根据北=0.614N.m在网上查混合式步进电机技术数据表初选步进电机型号为56B

21、YG250D-SASSBL-O241,其中，Jm=O.46心.的?，保持转矩为.72N.m.3 .等效转动惯量计算根据简图，即图3-1,计算传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量J运动件的转动惯量七可由下式计算：式中7,J2.J3、人一齿轮乙、Z2、Z3、Z”的转动惯量Ug.cm2)JS一滚珠丝杠转动惯量(kgc)J1=0.78103t14Ln=0.78103442=0.2kg.cJ2=0.78X10*送L=0.78103642=1.01kg.cm2J3=0.7810-3d；L=0.781034.842=0.41kg.cm2J4=0.78XlOTXdM=0.78103842=6.39kg.cm2

22、Js=0.781032453=0.66kg.ctn2Jm=0.46kg.cm2式中D一圆柱体直径(Cm);L一圆柱体长度(cm);代入上式：Jz=J+*7l+/)(4+4)(令)24+Js)+()2=3.5kg.cm14 .电机转矩计算机床在不同的工况下,在,下面分别按各阶段计算:D快速空载起动惯性矩MQ在快速空载起动阶段，加速力矩所占的比例较大，具体计算公式如下：MQ=M.max+Mf+M。式(12)Me=JEwaL式(13)60%又：%x=(曦AM4/360。)=(IoOO0005)他.9。/360。)=500rmin式(14)ta=30mS=0.03S代入得，M.ax =4=3.5124

23、5。XO=52.5N.ctn60x0.03折算到电机轴上的摩擦力矩,：M/=1.96N.cmFoL/(%+W)4)0.04x(734+500)2ri2Z2/Z120.81.5(15)式中：。一传动链总效率,一般可取0.70.85此处取0.8;i传动比；产一贴塑导轨摩擦系数，取尸=0.04附加摩擦力矩M：M。=筹”硝式(16)l319190.5lZ2/ Z1(1-硝=1/3x1919x0.52万X ().8 X 2.5(1-0.92)= 4.84xw式中：11一传动链总效率,一般可取0.70.85此处取0.8;i传动比；FPO一滚珠丝杠预加负荷,一般取l3Fm,Fm为进给牵引力(N);。一滚珠丝

24、杠未预紧时的传动效率,一般取力0.9,此处取o=0.9所以：MQ=M.max+M+Mo=52.5+1.96+4.84=59.3N.cm2）快速移动所需力矩MK%=监+M）式（17）=1.96+4.84=6.8N.cm3）最大切削载时所需力矩M切式（18）734x05=1.964.84归一=36.02N.cm24X0.8X2.5从上面计算可以看出M。、Mk.M切三种工况下，以快速空载起动惯性矩MQ最大,即以此项作为校核步进电机转矩的依据.查得：当步进电机为两相四拍时，2=Mqx=0.707故最大静力矩Mja=59.3/0.707N.m=0.839N.cm,而电机保持转矩为L72N.m,大于最大静

25、力矩Mznm,所以满足要求!但还必须进一步考核步进电机起动矩频特性和运转矩频特性。计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率=IOOOHZIOOOv,1000x0.360p60x0.005图3-556BYG250EASSBL-0241型混合式步进电机矩频特性图当快速运动和切削进给时，56BYG250EASSBL-0241型混合式步进电机运行矩频完全可以满足要求。5.绘制进给伺服系统机械装配图在完成运动及动力计算后，以后确定了滚珠丝杠螺母副、步进电机型号,以及齿轮齿数、模数、轴承型号之后，就可以画横向机械装配图。见附图（一）第四章微机数控系统的设计4.1 微机数控系统设计的内容(一)硬件电路设计

26、内容硬件是组成系统的基础,也是软件编制的前提,数控系统硬件的设计包括以下几部分内容：L绘制系统电气控制结构框图据总体方案及机械结构的控制要求，确定硬件电路的总体方案，绘制电气控制结构图。机床硬件电路由五部分组成：(1) 主控制器，即中央处理单元CPU。(2) 总线，包括数据总线、地址总线和控制总线。(3) 存储器，包括程序存储器和数据存储。(4) 接口，即输入/输出接口电路。(5) 外围设备，如键盘、显示器及光电输入机等。2 .选择中央处理单元CPU的类型CPU的种类很多，在此处选择MCS51系列单片机中的80C5L因为其集成度高，稳定性、可靠性好，体积小，而且有很强的外部扩展功能，外围扩展电

27、路芯片大多是一些常规芯片，用户很容易通过标准扩展电路来构成较大规模的应用系统。3 .存储器扩展电路设计存储器扩展包括数据存储器和程序存储器扩展两部分。分别选择两片2764和一片6264来扩展16K的内存。4.1/0接口电路设计设计内容包括：据外部要求选用I/O接口芯片，步进电机伺服控制电路,键盘、显示部分以及其他辅助电路设计（如复位、掉电保护等）。经考虑，选择8255为I/O接口芯片，液晶显示控制器LR-IO4VRAM来控制LCD。图中的急停开关应采用那种按下去之后不会弹起、直到再次启动后操作者用手动拔出的按钮，此处由于表达方式的限制，仅以普通按钮表示。（二）机床数控系统软件设计软件是硬件的补

28、充，确定硬件电路后，根据系统功能要求设计软件。L软件设计步骤分为以下几步：（1） 据软件要实现的功能，能制定出软件技术要求；（2） 将整个软件模块化，确定各模块的编制要求，包括各模块功能，入口参数，出口参数；（3） 据硬件资源，合理分配好存储单元；（4） 分别对各模块编程，并调试；（5） 连接各模块，进行统一调试及优化；（6） 固化到各程序存储器中。2.数控系统中常用软件模块（1） 软件实现环行分配器；（2） 插补运算模块；（3） 自动升降速控制模块。4. 280C51单片机及其扩展（）80C51单片机的简介1 .芯片引脚及片外总线结构80C51单片机采用40脚双直插封装（DlP）形式，如图4

29、-1所示。PO.7巾，IHIIu ：!.IrIPDI：LAAppALE/丽雨P2.7图4-180C51引脚图80C51单片机是高性能单片机，因为受到引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。下面说明这些引脚的名称和功能。（1） 电源引脚VSS和VCCVss（20脚）：接地。Vcc（40脚）：主电源+5VPSEN、EAVpp1丁（9脚）：单片机刚接上电源时，其内部各寄存器处于随机状态，在该引脚输入24个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位（RESET）。ALE/PROG：访问片外存储器时，ALE作锁存扩展地址低位字节的控制信号（称允许锁存地址）。平时不访问片外存储器时，该端也以1/6的时钟振

30、荡频率固定输出正脉冲，供定时或者其他需要使用；在访问片外数据存储器时会失去一个脉冲。ALE端的负载驱动能力为8个LSTTL（低功耗高速TTL）。/PSEN（29脚）：在访问片外程序存储器时，此端输出负脉冲作为存储器读选通信号。CPU在向片外存储取指令期间，PSEN信号在12个时钟周期中两次生效。不过，在访问片外数据存储器时，这两个有效的PSEN信号不出现。PSEN端同样可驱动8个LSTTL负载。我们根据PSEN、ALE和XTAL2输出是否有信号输出，可以判别80C51是否在工作。EAVpp（31脚）：当EA端输入高电平时，CPU从片内程序存储器地址OOOOH单元开始执行程序。当地址超过4KB时

31、,将执行片外程序存储器的程序。当EA输入低电平时，CPU仅访问片外程序存储器。（4）输入/输出引脚（PO.PKP2和P3端口引脚）P0P3是4个寄存器，也称为4个端口，是80C51单片机与外界联系的4个8位双向并行I/O口。由于在数据的传输过程中，CPlJ需要对接口电路输入输出数据的寄存器进行读写操作，所以在单片机中对这些寄存器象对存储单元一样进行编址。通常把接口电路中这些已编址并能进行读写操作的寄存器称为端口（PORT）,或简称口。PO.0-P0.7（3932脚）：PO是一个8位漏极开路型双向I/O端口。在访问片外存储器时，它分时提供低8位地址和8位双向数据，故这些I/O线有地址线/数据线之

32、称，简写为AD0AD7.在EPROM编程时，从PO输入指令字节，在验证程序时，则输出指令字节（验证时，要外接上拉电阻）。Pl.0-P1.7（18脚）：PI是一个带内部上拉电阻的8位双向1/0端口。在EPROM编程和验证程序时，它输入低8位地址。P2.0P2.7（21-28脚）：P2是一个带内部上拉电阻的8位双向1/0端o在访问片外存储器时，它输出高8位地址，即A8A15在对EPRoM编程和验证程序时，它输入高8位地址。P3.0P3.7（1017脚）：P3是一个带内部上拉电阻的8位双向1/0端口。在整个系统中，这8个引脚还具有专门的第二功能，如表4-1所示。表P3口各位的第二功能表4-1P3口各

33、位的第二功P3口的各位第二功能P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7RXD（串行口输入）TXD（串行口输出）INTO（外部中断。输入）INTl（外部中断1输入）TO（定时器/计数器0的外部输入）Tl（定时器/计数器1的外部输入）WR（片外数据存储器写选通控制输出）RD（片外数据存储器读选通控制输出）（-）单片机的系统扩展概述80C51片内只有4KB程序存储器地址空间、256B的片内数据存储器的地址空间（用8位地址，其中128B的专用寄存器地址空间仅有21个字节有实际意义）。所以需扩展。1 .扩展概述80C51的片外总线结构：所有的外部芯片都通过三组总线进行扩展。（1）

34、数据总线（DB）：由PO口提供，数据总线要连到连接的所有外围芯片上，但在同一时间只能够有一个是有效的数据传送通道。（2）地址总线（AB）：16位，可寻址范围为64K字节，AB由PO口提供低8位地址，与数据分时传送,传送数据时将低8位地址锁存；高8位地址由P2口提供。（3）控制总线（CB）：系统扩展用控制总线有WR、RD、PSEN、ALE、EAo2 .系统扩展能力片外数据存储器与程序存储器的操作使用不同的指令和控制信号，允许两者的地址重复。故据地址的宽度，片外可扩展的存储器与程序存储器分别为64KB。此处扩展了16K的程序存储器和16K的地址存储器，且没有使用片内存储器。25 6 9 25691

35、1 11 OI 23m5)67 QQQQ QQ QQ 201Vtx一-IDo熙 W-ID7 3 47 8347 8IlllGNDOE图4-274HC373引脚图扩展的I/O口与片外数据存储器统一编址，不再另外提供地址线。3 .地址锁存器因为PO口是分时提供低8位地址和数据信息的，所以必须用锁存器把地址锁存住。本次设计使用带三态缓冲输出的8D锁存器74HC373。其引脚见图4-2。D0D7信号输入端QOQ7信号输出端G：下降沿时，将Dn)8锁存于内部E：使能端，E=O时，三态门处于导通状态，输出端Q0Q7与输入端D0D7连通，当E=I时，输出三态门断开，输入数据锁存。4.地址译码器80C51扩展

36、电路中，都牵涉到外部地址空间的分配问题，即当80C51数据总线分时与多个外围芯片进行数据传送时，首选要进行片选，然后再进行片内地址选择。地址译码实现片选的方法目前常用的有两种：线选法和译码法。此处采用74HC139译码器组成的译码电路对系统的高位地址进行译码。74HC139是双“2-4”译码器，每个译码器仅有1个使能端G,0电平选通。有2个选择输入端，4个译码输出端，输出0电平有效。2个输入信号A、B译码后有4个输出状态，其引脚与真值表如下所示。表4-274HC139真值表表4-274HC139真值表输入输出使能选择0123/GBA1XX000001010011()存储器扩展交后OJ2764一

37、CO CM Z图4-32764引脚图此处采用两片EPROM芯片6264(8K8)扩展程序存储器，数据存储器选用静态RAM62648(8K8)o其引脚见图4-3。80C51芯片与存储器的连接存储器扩展实质是三总线的连接。(1)据芯片存储容量的大小确定数据、地址线的根数。此处为13根。(2)数据线的连接将80C51的芯片的PO.O-PO.7按位与RAM数据线DoD7直连。（3）地址总线的连接据确定的地址线根数，将相应低地址线相连，剩余高位地址线作为片选。（4）控制总线的连接对应控制线相连。（四）I/O口的扩展MCS-51单片机共有四个8位并行I/O口，可提供给用户使用的只有Pl口和部分P3口线，因

38、此不可避免地要进行I/O口的扩展。这里采用8255（可编程的RAM/I0扩展接口电路）。I/O口扩展采用总线扩展方法，数据输入线取自80C51的PO口。这种扩展方法分时占用PO口，不影响PO口与其它扩展芯片的连接操作。8255具有3个8位的并行的I/O口，分别为PA、PB、PCO,其中PC口又分为高4位（PC7PC4）和低4位（PC3PCO）O（五）步进电机驱动电路采用细分驱动电路，根据所选电机说明，选取合适的驱动器，纵向驱动器和横向驱动器均为SH20806N。其接线图如下：瞄：为了更好的使用本驱动器，用户在系统接线时应遵循功率线（电机相线，电源线）与弱电信号线分开的原则，以避免控制信号被干扰

39、.在无法分别布线或有强干扰源（变频器，电磁阀等）存在的情况下，最好使用屏蔽电缆传送控制信号；采用较高电平的控制信号对抵抗干扰也有一定的意义。图4-4电动机驱动器连线图（六）液晶显示控制器：使用由上海朗睿电子科技有限公司研制生产的工业彩色液晶（VRAM型）显示器，型号为LR-IO4VRAM。1、简介：彩色液晶显示器采用超大规模集成电路，以数字方式驱动，可以从根本上消除传统CRT显示器的屏幕闪烁现象。具有高亮度、高对比度、高可靠性、抗恶劣环境等优点；并且体积小、厚度小、功耗低、无辐射、抗干扰能力强。随着彩色液晶技术的日趋成熟，正在逐步取代CRT显示器，成为许多高要求行业的首选，被越来越多地应用到电

40、力、医疗、仪表、电梯、工业控制等领域。2、基本原理：LRTo4VRAM真彩色液晶显示器，采用VRAM显示方式。VRAM（VideoRandom-AccessMemory）视频存储技术是近年来比较流行的专门用于图形处理的双端口存储技术，常用于中、高档显示卡。采用缓存、逻辑仲裁、存储阵列，实现两个设备同时对同一存储阵列访问而不需要等待，且互不干扰。该显示器接口采用并行总线方式（数据总线、地址总线以及选、读、写等信号），可以很方便地连接到单片机或微处理器的总线上，用户可以象使用普通存储器一样使用它。或者可以把显示器看成是自己设备外挂的一个RAM。LR-IO4VRAM存储器地址单元同液晶屏幕上的像素点

41、一一对应，用户可以把这个存储器理解为“显示映像”存储器。如果希望在液晶屏幕上某一位置显示文字或图形，只需要向存储器内对应区域写入相应的数据即可。VRAM存储器的一个字节由8位构成，显示器屏幕上的一个“像素”点由R、G、B三个“点”来组成。3、原理框图：LR-104VRAM显示器的基本原理框图如图4-5所示，DC/DC电压变换器产生液晶所用各种驱动电压DC/AC逆变器则用来点亮冷阴极背光灯（CCFL）。分时技术让显示与写入数据同时进行，实现了画面的高速更新，且互不干扰。图4-5LR-104VRAM显示器的基本原理框图4、性能指标：视域对角线10.供寸外型尺寸246.5179.338视域尺寸211

42、.2(H)X158.4(V)mm图像点阵640XRGBX480行像素点尺寸0.33(H)X0.33(V)mm像素结构垂直条纹接口方式总线方式VRAM容量128KX8位显示颜色TFT64色/256色视野角度左75度，右75度,上60度，下50度工作电压DC8V15V消耗功率小于8W工作环境温度-IOC+65C保存温度-30C+70C亮度400cdf液晶屏寿命大于5万小时（连续工作）背光灯寿命大于25000小时（连续工作）净重克毛重克包装数量只/箱内包装尺寸mm外包装尺寸mm5、接口方法：LR-104VRAM的接口方式为总线方式。外部引线包括有地址总线、数据总线和片选读写输入，可以直接挂接到单片机

43、、计算机的总线上，通过译码分配作为主机的某部分内存来使用。如果主机无法分配较大的空间而直接使用时，也可以采用分页操作技术，高位地址用来页面切换，低位地址则可直接操作。内存的数据位与屏幕显示的色点一一对应，只要把适当的数据写入内存中去，屏幕上即可显示出相应的文字图形。接口采用34针双列防反插插座（间距为标准2.54mm）,引脚定义如下表4-3所示：表4一3引脚定义引脚号引脚定义引脚号引脚定义引脚号引脚定义1DO13GND25A52Dl14GND26A63D215RDCS27A74D316Al528A85D417+12V29A96D518+12V30A107D691留保1311A8D702留保2312A9SWC12Al3313A01OSECL2