數(shù)控進(jìn)給系統(tǒng)改裝設(shè)計(jì).doc

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1、數(shù)控技術(shù)論文職業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文（設(shè)計(jì)）題目: 數(shù)控進(jìn)給系統(tǒng)改裝設(shè)計(jì)學(xué) 院： 淮陰廣播電視大學(xué)專 業(yè)： 機(jī)電工程系班 級(jí)： 05機(jī)電五（2） 學(xué) 號(hào)： 0509010439學(xué)生姓名： 徐金龍指導(dǎo)教師： 喻步賢2009 年12月 25 日職業(yè)高校畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）數(shù)控進(jìn)給系統(tǒng)改裝設(shè)計(jì) 摘要中國(guó)是一個(gè)傳統(tǒng)的機(jī)械制造大國(guó)，但其裝備水平落后，特別是一些老的機(jī)械制造廠大多還是比較舊的機(jī)床，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足加工的要求。針對(duì)目前制造業(yè)的技術(shù)裝備現(xiàn)狀，對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)裝備進(jìn)行改造，解決機(jī)械制造業(yè)中的一些技術(shù)問題，用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)對(duì)舊的設(shè)備進(jìn)行改造和提升，是我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展方向。本課題是針對(duì)己報(bào)廢的兩臺(tái)C630普通

2、廢舊車床進(jìn)行數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的的加工工藝目標(biāo)。 隨著數(shù)控機(jī)床越來越多的普及應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益為越來越多的人們所理解。在國(guó)內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改造成為重要方面許多工廠一面購置數(shù)控機(jī)床，一面利用數(shù)控，數(shù)顯，PC技術(shù)改造普通機(jī)床，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)經(jīng)濟(jì)資源有限，國(guó)家大，機(jī)床需用量大，因此不可能拿出相當(dāng)大的資金都去購買全功能數(shù)控機(jī)床，用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造老設(shè)備，在投資少的情況下，使其既能滿足加工需要，又能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，比較符合我國(guó)國(guó)情。我國(guó)計(jì)劃綱要也明確規(guī)定，要積極運(yùn)用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)

3、業(yè)，提高機(jī)械工業(yè)的技術(shù)水平， 現(xiàn)實(shí)意義在于如何尋找一種可行的、有推廣價(jià)值的設(shè)備改造方法，對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造行業(yè)的技術(shù)裝備進(jìn)行技術(shù)提升，以解決目前設(shè)備老化所帶來的問題。C630車床的改裝，主要是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要而提出來的，改裝主要是將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改造成用微機(jī)控制的,能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng);刀架改造成能自動(dòng)換刀的回轉(zhuǎn)刀架.這樣,利用數(shù)控裝置,車床就可以按預(yù)先輸入的加工指令進(jìn)行切削加工.由于加工過程中的切削參數(shù),切削次序和刀具都會(huì)按程序自動(dòng)進(jìn)行和更換,再加上縱向和橫向進(jìn)給聯(lián)動(dòng)的功能,數(shù)控改裝后的車床就可以加工出各種各樣形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件,并能實(shí)現(xiàn)多工序自動(dòng)車削,從而提高了生產(chǎn)效率和加工精度,也能

4、適應(yīng)小批量多品種復(fù)雜零件的加工.本文正是針對(duì)這一問題展開研究的。采用MCS51系列單片機(jī)改造C630車輪車床需要解決以下幾方面問題:1. 機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)改造：主要部分有掛輪架，進(jìn)給箱，溜板箱，溜板，刀架等。2. MCS51單片機(jī)對(duì)硬件電路的控制；本文在對(duì)各種參數(shù)分析后，編制了系統(tǒng)參數(shù)，根據(jù)機(jī)床動(dòng)作要求設(shè)計(jì)了硬件電路圖和進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖經(jīng)反復(fù)調(diào)試和測(cè)量，使各種參數(shù)均滿足工藝要求。機(jī)床設(shè)備的數(shù)控改造研究，尤其是在車床對(duì)加工工藝曲線的實(shí)現(xiàn)這一方面，解決了采用普通靠模方式無法實(shí)現(xiàn)的難題，給工廠的生產(chǎn)注入了新的活力。關(guān)鍵詞數(shù)控；進(jìn)給系統(tǒng)；機(jī)床改裝；MCS-51單片機(jī)目錄摘要IAbstract第1章 緒論

5、71.1 引言71.2 機(jī)床數(shù)控改造的目的71.3 數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展81.3.1 數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展81.3.2 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)81.3.3 對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考91.4 C630車床的數(shù)控改造10第2章 數(shù)控基本原理122.1 概述122.2 插補(bǔ)計(jì)算122.2.1 插補(bǔ)原理122.2.2 插補(bǔ)算法132.3 開環(huán)系統(tǒng)速度計(jì)算142.4 位置控制原理142.4.1 位控分類142.4.2 位置進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置15第3章 MCS51系列單片機(jī)系列介紹163.1 MCS51系列單片機(jī)的基本功能163.2 MCS-51系列各功能介紹163.2.1 8031單片機(jī)引腳介紹163

6、.2.2 中央處理器CPU193.2.3 存儲(chǔ)器193.3 MCS-51指令系統(tǒng)19第4章 微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)214.1 設(shè)計(jì)要求214.1.1 總體設(shè)計(jì)要求214.1.2 微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)要求224.2 微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)234.2.1 MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展234.2.2 外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展264.2.3 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展284.2.4 8031配置8155擴(kuò)展RAM、定時(shí)器和I/O接口設(shè)計(jì)294.2.5 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床硬件電路設(shè)計(jì)31第5章 車床數(shù)控總體改方案及部分機(jī)械設(shè)計(jì)345.1 設(shè)計(jì)要求345.1.1 設(shè)計(jì)基本思路345.1.2 設(shè)備改裝后的性能指標(biāo)345

7、.2 改造方案確定355.2.1 設(shè)計(jì)目的355.2.2 總體設(shè)計(jì)方案355.3 系統(tǒng)改裝設(shè)計(jì)與計(jì)算365.3.1 縱向進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算365.3.2 橫向進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算395.4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇415.4.1 縱向進(jìn)給伺服系統(tǒng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)確定415.4.2 橫向進(jìn)給伺服系統(tǒng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)確定415.5 電動(dòng)刀架的選擇41結(jié)論42致謝43參考文獻(xiàn)44附錄45第1章 緒論1.1 引言機(jī)床數(shù)控技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種機(jī)床自動(dòng)控制技術(shù)。30多年來，隨著電子器件、計(jì)算機(jī)、傳感與檢測(cè)、機(jī)械制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，以電子信息技術(shù)為基礎(chǔ)，集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、成組技術(shù)與現(xiàn)代控制

8、技術(shù)，傳感測(cè)控技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、液壓氣動(dòng)技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)于一體的數(shù)控技術(shù)得到迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得普通機(jī)械逐漸被高效率、高精度的數(shù)控設(shè)備所替代，從而形成了巨大的生產(chǎn)力，導(dǎo)致了制造業(yè)發(fā)生了根本性變化，數(shù)控技術(shù)己成為現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，其水平高低和數(shù)控機(jī)床擁有量多少是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗行У亟鉀Q了復(fù)雜、精密、小批多變的零件加工問題，能適應(yīng)各種機(jī)械產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的需要，使企業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的能力大大加強(qiáng)，其經(jīng)濟(jì)效益顯著，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: 1. 生產(chǎn)效率高，比普通機(jī)床提高3-5倍; 2. 減少工裝，減少人為誤差

9、，提高加工精度，具有廣泛的適用性和靈活性; 3. 縮短新產(chǎn)品的試制和生產(chǎn)周期，易于組織多品種生產(chǎn)，使企業(yè)能對(duì)市場(chǎng)需求作出快速響應(yīng); 4. 能加工普通機(jī)床不能加工的大型復(fù)雜零件; 5. 能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，節(jié)省人力，能降低勞動(dòng)成本; 6. 可實(shí)現(xiàn)軟件誤差補(bǔ)償和優(yōu)化控制。1.2 機(jī)床數(shù)控改造的目的設(shè)備是企業(yè)發(fā)展生產(chǎn)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)的物質(zhì)基礎(chǔ)。設(shè)備的技術(shù)性能和技術(shù)狀態(tài)不但直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，還關(guān)系工時(shí)、材料和能源的有效利用，同時(shí)對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。設(shè)備的技術(shù)改造和更新直接影響企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)品開發(fā)和市場(chǎng)開拓。因此，從企業(yè)產(chǎn)品更新替代、發(fā)展品種、提高質(zhì)量、降低能耗，提高勞動(dòng)生

10、產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)際出發(fā)，進(jìn)行充分的技術(shù)分析，有針對(duì)性的用新技術(shù)改造和更新現(xiàn)有設(shè)備，是提高企業(yè)素質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的一種有效方法。據(jù)全國(guó)工業(yè)普查的統(tǒng)計(jì)資料介紹，截止到2000年底，數(shù)量較多涉及面較寬的金屬加工機(jī)床的擁有量約為384萬臺(tái)，其中役齡在6-15年的約為153.2萬臺(tái)，約占39.9%，役齡在16年以上約為133.7萬臺(tái)，約占34.8%。這表明我國(guó)工業(yè)制造業(yè)的裝備，乃至各行各業(yè)的設(shè)備仍有相當(dāng)大數(shù)量比較落后，有待改造或更新。鑒于此，采用數(shù)控技術(shù)對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造，尤其適合我國(guó)機(jī)床擁有量大，生產(chǎn)規(guī)模小的具體國(guó)情。1.3 數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展1.3.1 數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展第二次世界大戰(zhàn)后，美

11、國(guó)為革新飛機(jī)制造業(yè)中用于仿形機(jī)床的靠模樣件的加工設(shè)備，開始研制新型機(jī)床。1952年，美國(guó)帕森斯公司(Parsons Co.)與麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室(Serve Mechanics Laboratory of TheMassachusetts Institute of Technology)合作，研制成功第一代數(shù)控系統(tǒng)。用于三坐標(biāo)立式銑床。其插補(bǔ)裝置采用脈沖乘法器，整個(gè)控制裝置由真空管組成。1959年，晶體管元件問世，數(shù)控系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印制板電路，從此數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入第二代。 1965年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，由于其體積較小，功耗低，抗干擾能力較強(qiáng)，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得到進(jìn)一步提高，數(shù)

12、控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。 上述三代數(shù)控系統(tǒng)均為硬接線數(shù)控系統(tǒng)，稱為普通數(shù)控系統(tǒng)(NC)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了以小型計(jì)算機(jī)替代專用硬接線裝置，以控制軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)，使數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入第四代。 1970年前后，美國(guó)英特爾(Intel)公司首先開發(fā)和使用了四位微處理器，1974年美、日等國(guó)首先研制出以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)，由于中、大規(guī)模集成電路的集成度和可靠性高、價(jià)格低廉，所以微處理器數(shù)控系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。這就是微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，從而使數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入了第五代。 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)為了進(jìn)一步擴(kuò)展功能，增強(qiáng)實(shí)時(shí)控制能力和可靠性，常采用多微處理器結(jié)構(gòu)，如SIEMENS公司的SINU

13、MERIK 840D和日本FANUC公司FANUC of系列等。由多個(gè)微處理器構(gòu)成功能模塊，各功能模塊之間的互連與通信，或采用共享總線結(jié)構(gòu)，或采用共享存貯器結(jié)構(gòu)。1.3.2 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)1. 向高速度、高精度發(fā)展 現(xiàn)代機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)多采用32位CPU和多CPU并行技術(shù)，使運(yùn)算速度得到了很大的提高。與高性能數(shù)控系統(tǒng)相配合，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床采用了交流數(shù)字伺服系統(tǒng)。伺服電機(jī)的位置、速度和電流環(huán)都實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。數(shù)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)軸數(shù)多達(dá)9個(gè)，使機(jī)床可以加工較復(fù)雜的空間線型或型面。 2. 可靠性的提高 由于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的模塊化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，便于組織批量生產(chǎn)，故可保證產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)大量采用大規(guī)模集

14、成電路，采用專用芯片及混合式集成電路，提高了集成度，減少了元器件數(shù)量，提高了可靠性。 3. 采用自動(dòng)程序編制技術(shù) 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)利用其自身很強(qiáng)的存貯及運(yùn)算能力，(如SINUMERIK 840DCPU采用Pent iumIII處理器)把很多自動(dòng)編程功能植入數(shù)控系統(tǒng)。在一些新型的數(shù)控系統(tǒng)中，還裝入了小型工藝數(shù)據(jù)庫，使得數(shù)控系統(tǒng)不僅具有在線零件程序編制功能，而且可以在零件程序編制過程中，根據(jù)機(jī)床性能，工件材料及零件加工要求，自動(dòng)選擇最佳刀具及切削用量。 4. 具有更高的通信功能 為了適應(yīng)自動(dòng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，適應(yīng)工廠自動(dòng)化的規(guī)模越來越大的要求，為了滿足不同廠家不同類型數(shù)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)需要，現(xiàn)代機(jī)床數(shù)控系

15、統(tǒng)的通信功能不斷加強(qiáng)，不少系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程診斷功能和Ethernet interface接口。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊功能。美國(guó)通用汽車公司在1983年提出的制造自動(dòng)化協(xié)議(MAP-Manufacture Automation ProtocoL)是眾多通信標(biāo)準(zhǔn)中發(fā)展最快的一個(gè)。MAP的主要特點(diǎn)是提供以開放性為基礎(chǔ)的局部網(wǎng)絡(luò)，使來自許多廠房的設(shè)備可以通過相同的通信協(xié)議而相互連接，由于MAP的出現(xiàn)，推動(dòng)了通信標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程。1.3.3 對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考1.3.3.1 戰(zhàn)略思考我國(guó)是制造大國(guó)，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪國(guó)際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，

16、我國(guó)制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場(chǎng)為代價(jià)，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國(guó)際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會(huì)嚴(yán)重影響我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。我們應(yīng)站在國(guó)家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會(huì)安全看，因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國(guó)就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國(guó)就業(yè)的壓力，保障社會(huì)的穩(wěn)定;其次從國(guó)防安全看，西方發(fā)達(dá)國(guó)家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國(guó)家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制，“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。1.3.3.2 發(fā)展策略從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā)，以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)

17、濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。 強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)(如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等)帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件(數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等)的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品;沒有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)格低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品;當(dāng)然，沒有規(guī)模中國(guó)的數(shù)控裝

18、備最終難以有出頭之日。在高精尖裝備研發(fā)方面，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo)，按國(guó)家意志實(shí)施攻關(guān)，以解決國(guó)家之急需。 在競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。1.4 C630車床的數(shù)控改造數(shù)控改造一般是指對(duì)普通機(jī)床某些部位做一定的改造配上數(shù)控裝置使機(jī)床具有數(shù)控加工能力其目的是為了提高老設(shè)備的加工精度和生產(chǎn)效率，適應(yīng)多品種和小批量零件的生產(chǎn)同時(shí)可以使技術(shù)等級(jí)較低的工人也能加工出高質(zhì)量的零件減少設(shè)備技術(shù)改造的投資等等。所有這些都是為了提高格性能比，即用較少的錢得

19、到較高的機(jī)械性能和加工能力。因此把普通機(jī)床改造為數(shù)控機(jī)床是一條提高數(shù)控化率的有效途徑。一般來說對(duì)現(xiàn)有普通車床進(jìn)行數(shù)控改造的具體做法是，主傳動(dòng)系統(tǒng)一般不作變動(dòng)，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中采用高精度的滾珠絲杠替換進(jìn)給軸原有l(wèi)的普通絲杠。機(jī)械部分改造完成后配上MCS5l單片機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，用步進(jìn)電機(jī)作驅(qū)動(dòng)元件經(jīng)過一級(jí)減速齒輪驅(qū)動(dòng)X、Z軸的運(yùn)動(dòng)。在我國(guó)數(shù)控機(jī)床改造中，微型計(jì)算機(jī)大多采用MCS51型系統(tǒng)單片微型計(jì)算機(jī)它是超大規(guī)模集成電路發(fā)展的產(chǎn)物，在控制領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，發(fā)展非常迅速。單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)又稱微控制器，是將計(jì)算機(jī)的基本部件微型化，使之集成一塊芯片的微機(jī)。片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM 、并行

20、IO、串行IO、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等。MCS5l單片機(jī)在片內(nèi)存儲(chǔ)器容量、IO的功能以及指令系統(tǒng)功能等方面都大大地得到加強(qiáng)特別適用于實(shí)時(shí)控制智能儀表、主從結(jié)構(gòu)的多機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域，是控制領(lǐng)域中最理想的8位機(jī)。從應(yīng)用角度看，其有如下特性：1)集成度高；2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；3)可靠性高；4)處理功能強(qiáng)速度高；5)容易產(chǎn)品化?？傮w方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行方式，伺服系統(tǒng)的類型，計(jì)算機(jī)的選擇，以及傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。(1) 普通車床數(shù)控化改造應(yīng)具有定位,縱向和橫向的直線插補(bǔ)，圓弧插補(bǔ)功能；還要求能暫停，進(jìn)行循環(huán)加工和螺紋加工等，因此,數(shù)控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。(2) 車床數(shù)控

21、化改裝設(shè)計(jì)后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提下，應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。(3) 根據(jù)普通車床的最大加工尺寸，加工精度,控制速度以及經(jīng)濟(jì)性要求，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床一般采用8位微機(jī)。在8位微機(jī)中，MCS-51系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾能力強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比.因此，可選擇MCS-51系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。(4) 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)除了CPU外，還包括擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，I/O接口電路;包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器；包括光電隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

22、。此外，系統(tǒng)中還包括螺紋加工用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路。(5) 設(shè)計(jì)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路。(6) 縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈，它們由步進(jìn)電機(jī)，齒輪副，伺杠螺母副組成，其傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的分辨率。(7) 為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩檫小，傳動(dòng)效率高的滾珠伺杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙。齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。(8) 采用貼塑軌，以減小導(dǎo)軌的摩檫力。第2章 數(shù)控基本原理2.1 概述數(shù)控系統(tǒng)一般分為由硬件接線數(shù)控系統(tǒng)(NC)和軟件控制系統(tǒng)(CNC)兩種，本章主要介紹CNC系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)具有良好的可變性，由專用計(jì)算機(jī)控制軟件實(shí)現(xiàn)部

23、分或全部數(shù)控功能的數(shù)控系統(tǒng)(CNC)，很容易通過軟件來更改或擴(kuò)充功能，CNC系統(tǒng)的邏輯控制，幾何數(shù)據(jù)處理以及零件程序的執(zhí)行由CPU統(tǒng)一控制。 CNC的控制軟件主要完成如下基本任務(wù)： 1. 系統(tǒng)管理； 2. 操作指令處理； 3. 零件程序的編輯、存貯； 4. 零件程序的輸入、解釋與執(zhí)行、編譯； 5. 系統(tǒng)狀態(tài)顯示； 6. 故障報(bào)警和診斷； 7. 手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入MDI； 8. 通訊。 其中最重要的是控制零件程序的執(zhí)行，這是CNC的核心任務(wù)，其他任務(wù)只是為了更好地完成這項(xiàng)任務(wù)。這個(gè)過程為，一個(gè)零件程序的執(zhí)行，首先要輸入CNC，經(jīng)過編碼、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)、位置控制，由伺服機(jī)構(gòu)執(zhí)行CNC輸入的指令，驅(qū)動(dòng)進(jìn)給

24、機(jī)構(gòu)或主軸，完成整個(gè)加工過程的。本章主要介紹:CNC、插補(bǔ)、位置控制及速度計(jì)算等基本原理。2.2 插補(bǔ)計(jì)算2.2.1 插補(bǔ)原理在數(shù)控機(jī)床中，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡是折線，而不是光滑的曲線。刀具不能嚴(yán)格地沿著要求加工的曲線運(yùn)動(dòng)，只能用折線軌跡逼近要加工的曲線。這就是插補(bǔ)。直線和圓弧是構(gòu)成工件廓形的基本線條，因此CNC一般都具有直線和圓弧的插補(bǔ)功能。但實(shí)際的零件廓線可能既不是直線，也不是圓弧，這是必須采用對(duì)零件的輪廓進(jìn)行直線和圓弧的擬合(即用多段直線、圓弧逼近零件輪廓線)，才能對(duì)零件進(jìn)行插補(bǔ)工作。當(dāng)然在高檔次的數(shù)控系統(tǒng)中還具有拋物線、螺旋線等插補(bǔ)功能。 插補(bǔ)軟件的任務(wù)是要完成在輪廓起點(diǎn)到終點(diǎn)的中間點(diǎn)的坐標(biāo)

25、計(jì)算。對(duì)于輪廓控制系統(tǒng)而言，可以說插補(bǔ)是整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)控制軟件的核心。插補(bǔ)程序的運(yùn)行時(shí)間和計(jì)算精度影響著整個(gè)CNC性能指標(biāo)。 目前應(yīng)用的插補(bǔ)算法可分為兩大類，即脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)字增量插補(bǔ)。 1、脈沖增量插補(bǔ) 脈沖增量插補(bǔ)也稱為行程標(biāo)量插補(bǔ)，就是用軟件模擬NC系統(tǒng)常用的逐點(diǎn)比較法，DDA積分法以及這兩種算法的改型算法。其特點(diǎn)是每次插補(bǔ)結(jié)束僅產(chǎn)生一個(gè)行程增量，以一個(gè)個(gè)脈沖的方式輸送給進(jìn)給電機(jī)。脈沖增量插補(bǔ)在插補(bǔ)計(jì)算過程中，不斷向各個(gè)坐標(biāo)發(fā)出進(jìn)給脈沖，驅(qū)動(dòng)各坐標(biāo)軸的電機(jī)運(yùn)動(dòng)。在數(shù)控系統(tǒng)中，通常用脈沖當(dāng)量來表示一個(gè)脈沖所產(chǎn)生的坐標(biāo)移動(dòng)量。其符號(hào)為s。脈沖當(dāng)量s是脈沖分配的基本單位，按機(jī)床設(shè)計(jì)的加工精度選

26、定。普通精度的機(jī)床取s=0.01mm，較精密機(jī)床取s =1PM或0. 5Nm 2、數(shù)字增量插補(bǔ) 數(shù)字增量插補(bǔ)也稱時(shí)間分割插補(bǔ)，其算法的特點(diǎn)是插補(bǔ)運(yùn)算分兩步進(jìn)行。第一步為粗插補(bǔ)，它是在給定起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線之間插入若干個(gè)點(diǎn)，即用若干條微小直線段來逼近給定曲線，每一微小直線段的長(zhǎng)度L相等，且與給定進(jìn)給速度有關(guān)，粗插補(bǔ)在每個(gè)插補(bǔ)運(yùn)算周期中計(jì)算一次，所以L與進(jìn)給速度指令F和插補(bǔ)周期T有關(guān)，即L=FT。第二步為精插補(bǔ)，它是在粗插補(bǔ)算出的每一條微小直線段上再做“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”工作，這一步是對(duì)直線進(jìn)行脈沖增量插補(bǔ)。2.2.2 插補(bǔ)算法根據(jù)插補(bǔ)采用計(jì)算方法的不同有許多種插補(bǔ)方法，各適用于不同的場(chǎng)合，本文簡(jiǎn)單介紹

27、一下常用的兩種，其余算法基本上是由這種算法派生出來的。 1、逐點(diǎn)比較法 逐點(diǎn)比較法的基本思想是被控制對(duì)象在數(shù)控裝置的控制下，按要求的軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，每走一步都要和規(guī)定的軌跡比較，根據(jù)比較結(jié)果決定下一步移動(dòng)的方向。逐點(diǎn)比較法現(xiàn)可以作直線插補(bǔ)，又可以作圓弧插補(bǔ)。這種算法的特點(diǎn)是運(yùn)算直觀，插補(bǔ)誤差最大不超過一個(gè)脈沖當(dāng)量，而且輸出脈沖均勻，輸出脈沖的速度變化小，調(diào)節(jié)方便，常用于兩坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)中。 2、數(shù)字積分法 數(shù)字積分法是利用數(shù)字積分的方法，計(jì)算刀具沿各坐標(biāo)軸的位移，使得刀具沿著所加工的曲線運(yùn)動(dòng)，其原理如下： 從t=0到t求函數(shù)x=f (t)曲線所包圍的面積時(shí)，可用積 分公式；若將0t的時(shí)間劃為間隔為t

28、子區(qū)間，當(dāng)t足夠小時(shí)可得近似公式：式中x，為t=t*的f (t)值。此式表明:求積分的過程可以用數(shù)的累加近似表達(dá)。在幾何上就是用一系列的微小矩形面積之和近似表示出的f (t)以下的面積。數(shù)字運(yùn)算時(shí)，t一取最小的基本單位“1”則式(2-1)可簡(jiǎn)化為: 利用數(shù)字積分的原理構(gòu)成的插補(bǔ)裝置叫做數(shù)字積分器(Digital Differential Analyzer)簡(jiǎn)稱DDA。數(shù)字積分器具有運(yùn)算速度快，脈沖分配均勻，易于實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行空間直線插補(bǔ)及描繪平面各種函數(shù)曲線的特點(diǎn)。因此，數(shù)字積分器在輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)中，有著廣泛應(yīng)用。2.3 開環(huán)系統(tǒng)速度計(jì)算速度計(jì)算因系統(tǒng)不同而異。在開環(huán)系統(tǒng)中，坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)

29、速度是通過控制向步進(jìn)電機(jī)輸出脈沖的頻率來實(shí)現(xiàn)的，速度計(jì)算的任務(wù)是根據(jù)編程F值來確定這個(gè)頻率值。系統(tǒng)每輸出一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過一定的角度，從而驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)軸進(jìn)給一定的距離脈沖當(dāng)量s (mm)。插補(bǔ)程序根據(jù)零件輪廓要求向各個(gè)坐標(biāo)軸分配脈沖，提供位置指令。而脈沖發(fā)送到步進(jìn)電機(jī)的頻率則確定了進(jìn)給速度，進(jìn)給速度V與脈沖發(fā)送頻率f有下列關(guān)系: V=f60 式中:V一進(jìn)給速度(mm/min)；f一脈沖發(fā)送頻率HZ；一脈沖當(dāng)量(mm);由式中可看出:可由進(jìn)給率F即編程速度確定脈沖發(fā)送頻率。 CNC系統(tǒng)常用下述方法獲得要求的頻率f: (1)、軟件模擬DDA的方法，將所計(jì)算的f值作為被積函數(shù)，在一定容量的累加器中

30、按一定頻率累加，在有進(jìn)位時(shí)輸出一個(gè)脈沖。 (2)、采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷的方法，按照所計(jì)量的f值配置適當(dāng)?shù)膶?shí)時(shí)時(shí)鐘，從而產(chǎn)生頻率為f的定時(shí)中斷。2.4 位置控制原理2.4.1 位控分類位置控制是伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它是保證位置控制精度的重要環(huán)節(jié)。位置控制按其結(jié)構(gòu)分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩大類。2.4.1.1 開環(huán)控制開環(huán)控制是指不帶位置檢測(cè)反饋裝置。CNC裝置輸出的指令脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路的功率放大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。2.4.1.2 閉環(huán)控制閉環(huán)控制是指帶有位置檢測(cè)反饋裝置，位置檢測(cè)裝置安裝在機(jī)床工作臺(tái)用以檢測(cè)機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行位置，并與CNC裝置的指令位置進(jìn)行比用差值進(jìn)行

31、比較控制。2.4.2 位置進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置由于本系統(tǒng)采用的是步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置，本文也重點(diǎn)介紹一下步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理。 步進(jìn)電機(jī)是典型的開環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置，它將插補(bǔ)輸出的進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換為具有一定方向、大小和速度的機(jī)械角位移，并帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。2.4.2.1 基本原理(1). 定子繞組通電狀態(tài)每改變一次，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度，即步距角a: a=360/mzk式中:a一步距角;III-繞組相數(shù)，常用的繞組為三、四、五相;k=拍數(shù)/相數(shù);z一轉(zhuǎn)子齒數(shù)。廠家對(duì)每種步進(jìn)電機(jī)給出兩種步距角，彼此相差一倍。 (2). 定子繞組通電狀態(tài)改變?cè)娇?，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度越快，即通電狀態(tài)的變化頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高。 (3). 改變定

32、子繞組的通電順序，將導(dǎo)致其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的改變，從而改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。2.4.2.2 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)主要由步進(jìn)電機(jī)控制器、步進(jìn)電機(jī)等組成。其中步進(jìn)電機(jī)控制器由緩沖寄存器、環(huán)形分配器、控制邏輯及正、反轉(zhuǎn)控制門、加減速電路等組成。典型控制系統(tǒng)如圖2-5所示。環(huán)形分配器的作用是把來自CNC插補(bǔ)輸出的指令脈沖按一定規(guī)律分成若干路電信號(hào)，去激勵(lì)步進(jìn)電機(jī)的幾個(gè)定子繞組，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子按順時(shí)針或逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng);加減速電路的作用是使控制加到環(huán)形分配器的指令脈沖的頻率平滑上升或下降，以適應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)特性;功率放大器的作用是將通電狀態(tài)弱電信號(hào)經(jīng)過功率放大，控制步進(jìn)電機(jī)各相繞組電

33、流按一定順序切換，使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。第3章 MCS51系列單片機(jī)系列介紹3.1 MCS51系列單片機(jī)的基本功能單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)，作為微型計(jì)算機(jī)家族中的一員、發(fā)展中的一個(gè)分支，以獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)，越來越深受各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)注和重視，應(yīng)用十分廣泛，發(fā)展極快。1980年Intel公司在MCS-48系列的基礎(chǔ)上推出了8位高檔MCS-51系列單片機(jī)。它與MCS-48系列相比，硅片面積擴(kuò)大為原來的1.4倍，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM）容量擴(kuò)大為原來的4倍，RAM容量擴(kuò)大為原來的1倍，工作寄存器組擴(kuò)大了1倍，設(shè)有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；并行I/O接口增至4個(gè)口共32線，增設(shè)有全雙工串行I/

34、O接口；擴(kuò)充了指令功能，提高了執(zhí)行速度；存儲(chǔ)器尋址空間分別擴(kuò)大到64KB等。可見，其功能有了很大的提高。MCS-51系列是功能極強(qiáng)的8位高檔單片機(jī)，他既可用于簡(jiǎn)單的測(cè)控系統(tǒng)，又可適用于復(fù)雜的測(cè)控系統(tǒng)，特別是邏輯控制。由于它功能/價(jià)格比高，組成應(yīng)用系統(tǒng)靈活、方便，所以是當(dāng)前國(guó)內(nèi)普遍選用的機(jī)種。MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部包含如下功能部件：(1) 8位CPU(2) 震蕩器和時(shí)鐘電路；(3) 4K/8K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器ROM或EPROM；(4) 128/256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM；(5) 可尋址外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器各64K字節(jié)；(6) 二十多個(gè)特殊功能寄存器；(7) 32線并行I/O口(8)

35、2/3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器5/6個(gè)中斷源，有2個(gè)優(yōu)先級(jí)，同級(jí)中斷則按優(yōu)先順序查詢具有較強(qiáng)功能的位處理能力。3.2 MCS-51系列各功能介紹3.2.1 8031單片機(jī)引腳介紹8031單片機(jī)的外形結(jié)構(gòu)為40引腳雙列直插式封裝。其引腳排列如圖3-1所示。采用HMOS工藝的8031單片機(jī)都采用40引腳雙列直插方式，這里對(duì)其各引腳功能簡(jiǎn)要介紹如下：1） 主電源引腳 Vss：電路地電平。Vcc：正常運(yùn)行和編程校驗(yàn)為+5V電源。2） 外接晶振或外部震蕩器引腳XTAL1：接外部晶振的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反向放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)震蕩器。當(dāng)采用外部震蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。XTAL2：

36、接外部晶振的另一個(gè)引腳。在片內(nèi)接至震蕩器的反向放大器的輸出和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。當(dāng)采用外部震蕩器時(shí)，則此引腳接外部震蕩信號(hào)的輸入。圖3-1 8031引腳圖 3） 控制、選通或電源復(fù)用引腳RST：RST即RERST（復(fù)位）信號(hào)輸入端。震蕩器工作時(shí)，由該引腳輸入脈寬2個(gè)以上機(jī)器周期的高電平復(fù)位單片機(jī)。當(dāng)外部在RST與Vcc之間接一個(gè)電容和在RST與Vss之間接一個(gè)電阻，就可以實(shí)現(xiàn)加電復(fù)位功能。ALE：ALE，允許地址鎖存信號(hào)輸出。當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE信號(hào)的負(fù)跳變將P0口上的低8位地址送入鎖存器。在非訪問外部存儲(chǔ)器期間，ALE仍以1/6震蕩頻率固定不變的速率輸出，因而它能作為外部時(shí)鐘或定時(shí)

37、信號(hào)用。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將以1/12震蕩頻率輸出。PSEN：訪問外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，高電平有效。在訪問外部程序存儲(chǔ)器讀取指令碼時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生兩次PSEN信號(hào)。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，不產(chǎn)生PSEN信號(hào)；在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也不產(chǎn)生PSEN信號(hào)。EA：EA為訪問內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)。當(dāng)EA保持高電平時(shí)，為訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)程序指針PC植超過片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器繼續(xù)運(yùn)行；當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則只能訪問外部存儲(chǔ)器。因此，對(duì)8031而言，EA必須接低電平。4） 多功能I/O引腳P0口：8位漏極開路雙向并行I/O端口。當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，

38、它是地址總線（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用；外部不擴(kuò)展而用單片應(yīng)用時(shí)，則作雙向I/O口用；它在進(jìn)行片內(nèi)程序檢驗(yàn)期間，作指令代碼輸出用，可帶8個(gè)LSTTL負(fù)載。P1口：8位準(zhǔn)雙向并行I/O端口。在片內(nèi)程序校驗(yàn)期間，作低8位地址用。P2口：8位準(zhǔn)雙向并行I/O端口。當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)作高8位地址用；不作外部功能擴(kuò)展時(shí)，則作準(zhǔn)雙向I/O口用；在片內(nèi)程序存儲(chǔ)器校驗(yàn)時(shí)作高8位地址線用。它可帶4個(gè)LSTTL負(fù)載。P3口：具有內(nèi)部上拉電路的8位準(zhǔn)雙向并行I/O端口。它還提供特殊的第二功能。它的每一位均可獨(dú)立定義第一功能的I/O口和第二特殊功能。第二特殊功能具體含義：P3.0：串行數(shù)據(jù)接收端。P3.1：串行數(shù)據(jù)發(fā)送

39、端。P3.2：外部中斷0請(qǐng)求端，低電平有效。P3.3：外部中斷1請(qǐng)求端，低電平有效。P3.4：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部事件記數(shù)輸入端。P3.5：定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部事件記數(shù)輸入端。P3.6：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通，低電平有效。P3.7：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通，低電平有效。3.2.2 中央處理器CPU8031單片機(jī)的核心部件是一個(gè)8位高性能中央處理器CPU，它是計(jì)算機(jī)中運(yùn)算器和控制器組合在一起的總稱，是計(jì)算機(jī)的中樞，故稱之為中央處理器。它是8031單片機(jī)的指揮中心、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它的作用是讀入和分析每條指令，根據(jù)每條指令的功能要求，控制單片機(jī)的每個(gè)部件具體地執(zhí)行指定的操作。它是由8位運(yùn)算器（算術(shù)/邏輯運(yùn)算器部件

40、、ALU、布爾處理器、定時(shí)/控制部件和若干寄存器等主要部件組成。3.2.3 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是組成計(jì)算機(jī)的三大主要部件之一，使計(jì)算機(jī)能夠快速地、自動(dòng)地進(jìn)行各種復(fù)雜而煩瑣的運(yùn)算。這是因?yàn)槟苁孪劝呀忸}程序及數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器中，在運(yùn)行過程中再由存儲(chǔ)器中快速的提供給主機(jī)進(jìn)行處理。存儲(chǔ)器的功能是存儲(chǔ)信息即程序和數(shù)據(jù)。這些信息被有序地存放在存儲(chǔ)器的各個(gè)存儲(chǔ)單元中。存儲(chǔ)器按配置方法分：主存（通常稱為內(nèi)存）和外存。主存用于存放當(dāng)前執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)，主機(jī)能直接訪問，存取速度快；外存用來存放當(dāng)前暫不執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)，主機(jī)則不能直接訪問外存，存取速度慢。前者存儲(chǔ)容量小，而后者則存儲(chǔ)容量大。目前，單片機(jī)主要配置主存。3.3

41、 MCS-51指令系統(tǒng)指令是主機(jī)識(shí)別和接受并指揮計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令。一臺(tái)計(jì)算機(jī)所有指令的集合，稱為該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)自身最基本的語言，一條指令可以用兩種語言形式表示：機(jī)器語言和匯編語言指令。機(jī)器語言指令用二進(jìn)制代碼表示，故又稱之為指令代碼或機(jī)器代碼。機(jī)器語言是計(jì)算機(jī)自身固有的語言，能被主機(jī)直接識(shí)別并加以分析和執(zhí)行。缺點(diǎn)是不便于記憶，編程繁瑣、不易閱讀且易出錯(cuò)。匯編語言面向機(jī)器，它與計(jì)算機(jī)的機(jī)器語言指令一一對(duì)應(yīng)，不同機(jī)器語言的匯編語言也不同，所以匯編語言源程序通用性差。匯編語言的特點(diǎn)是直觀、易學(xué)習(xí)、易記憶、好理解和閱讀，編程方便。它與高級(jí)語言比，程序結(jié)構(gòu)緊、靈活，占用存儲(chǔ)

42、空間少，執(zhí)行速度快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。其缺點(diǎn)是通用性差，編程工作量大。因此，匯編語言適用于實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)，自動(dòng)化、智能化系統(tǒng)，所以目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)普遍采用匯編語言。 MCS-51的指令集功能強(qiáng)、指令多，需要多種助記符來標(biāo)征30多種基本指令功能。由于功能助記符需定義諸如程序存儲(chǔ)器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等，同一種功能需要幾個(gè)助記符來表示，例如MOVC、MOV、MOVX等。通過這些助記符和指令中的源、目的操作數(shù)或地址、組合成功能極強(qiáng)、極豐富的111條指令。MCS-51指令系統(tǒng)由49條單字節(jié)指令、45條雙字節(jié)指令和17條3字節(jié)指令組成，這樣可提高程序存儲(chǔ)器的利用率。對(duì)于大多數(shù)運(yùn)算類和轉(zhuǎn)移類指令，可根

43、據(jù)具體要求選用短地址、相對(duì)地址或長(zhǎng)地址指令，以提高運(yùn)算速度、編程效率和節(jié)省存儲(chǔ)器單元，MCS-51大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間是較快的。以下對(duì)MCS-51的指令系統(tǒng)按其功能歸納為五類進(jìn)行介紹，即數(shù)據(jù)傳送類、算術(shù)運(yùn)算類、邏輯運(yùn)算類、控制轉(zhuǎn)移類、布爾處理類?，F(xiàn)將MCS-51匯編語言指令表示格式中常用符號(hào)注釋如下：Rn當(dāng)前選定的工作寄存器組的R0-R7工作寄存器。其中n=0-7.#data指令中的8位二進(jìn)制立即數(shù)。其中“#”為立即數(shù)標(biāo)示符#data16指令中的16位二進(jìn)制立即數(shù)。data8位二進(jìn)制內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元選址。它可以是內(nèi)部RAM（O-127或0-256）的某個(gè)單元地址或一個(gè)特殊功能寄存器的地址。Ri

44、以當(dāng)前工作寄存器R0或R1作間接尋址寄存器，以間接尋址（0-256）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元。其中“”為間接尋址標(biāo)示符，i=0或1。addr 1616位二進(jìn)制碼地址。提供長(zhǎng)調(diào)用（LCALL）或長(zhǎng)轉(zhuǎn)移（LJMP）指令16位二進(jìn)制碼地址，使之可轉(zhuǎn)向或調(diào)用64KB程序存儲(chǔ)器地址空間的任務(wù)單元。addr 1111位二進(jìn)制碼地址。提供絕對(duì)調(diào)用（ACALL）或絕對(duì)轉(zhuǎn)移（AJMP）指令低11位（0-10）二進(jìn)制碼地址，高五位維持原值不變，因而只能使程序轉(zhuǎn)向或調(diào)用包含該ACALL或AJMP指令的下一條指令的第一字節(jié)在內(nèi)的2KB范圍內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址空間。direct直接尋址方式符號(hào)。rel帶符號(hào)的8位二進(jìn)制偏移量的符號(hào)。

45、常用于相對(duì)轉(zhuǎn)移指令中，其轉(zhuǎn)移范圍相當(dāng)于當(dāng)前PC值的-128+127個(gè)字節(jié)單元的地址空間。bit布爾處理指令的直接尋址位符號(hào)。表示可直接位尋址的內(nèi)部RAM或特殊功能寄存器的位地址。C最高進(jìn)位標(biāo)志位或布爾處理累加器。（X）表示X單元中的內(nèi)容。（X）表示以X單元中的內(nèi)容為地址進(jìn)行間接尋址。第4章 微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)要求4.1.1 總體設(shè)計(jì)要求普通車床C630是金屬切削加工最常用的一類機(jī)床.當(dāng)工件隨主軸回轉(zhuǎn)時(shí),通過刀架的縱向和橫向移動(dòng),能加工出外圓柱面,圓錐面,端面,螺紋面等.借助成型工具,還能加工成形回轉(zhuǎn)表面.普通車床刀架的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)掛輪傳遞而來,通過進(jìn)給

46、箱變速后,由光杠或絲杠帶動(dòng)溜板箱,縱溜板,橫溜板移動(dòng).進(jìn)給參數(shù)要靠手工預(yù)先調(diào)整好,改變參數(shù)時(shí)要停車進(jìn)行操作.刀架的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不能聯(lián)動(dòng),切削次序也由人工控制.對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造,主要是將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改造成用微機(jī)控制的,能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng);刀架改造成能自動(dòng)換刀的回轉(zhuǎn)刀架.這樣,利用數(shù)控裝置,車床就可以按預(yù)先輸入的加工指令進(jìn)行切削加工.由于加工過程中的切削參數(shù),切削次序和刀具都會(huì)按程序自動(dòng)進(jìn)行和更換,再加上縱向和橫向進(jìn)給聯(lián)動(dòng)的功能,數(shù)控改裝后的車床就可以加工出各種各樣形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件,并能實(shí)現(xiàn)多工序自動(dòng)車削,從而提高了生產(chǎn)效率和加工精度,也能適應(yīng)小批量多品種復(fù)雜零

47、件的加工.總體方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行方式,伺服系統(tǒng)的類型,計(jì)算機(jī)的選擇,以及傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等.普通車床數(shù)控化改造應(yīng)具有定位,縱向和橫向的直線插補(bǔ),圓弧插補(bǔ)功能;還要求能暫停,進(jìn)行循環(huán)加工和螺紋加工等,因此,數(shù)控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng). (1) 車床數(shù)控化改裝設(shè)計(jì)后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,在保證一定加工精度的前提下,應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),降低成本.因此,進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng).(2) 根據(jù)普通車床的最大加工尺寸,加工精度,控制速度以及經(jīng)濟(jì)性要求,經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床一般采用8位微機(jī).在8位微機(jī)中,MCS-51系列單片機(jī)具有集成度高,可靠性好,功能強(qiáng),速度快,抗干擾能力強(qiáng),具有很高的性能

48、價(jià)格比.因此,可選擇MCS-51系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng).(3) 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求,微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)除了CPU外,還包括擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器,擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,I/O接口電路;包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤,能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器;包括光電隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路.此外,系統(tǒng)中還包括螺紋加工用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路.(4) 設(shè)計(jì)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路.(5) 縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈,它們由步進(jìn)電機(jī),齒輪副,伺杠螺母副組成,其傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的分辨率.(6) 為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性,選用摩檫小,傳動(dòng)效率高的滾珠伺杠螺母副,并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu),以提高傳動(dòng)剛

49、度和消除間隙.齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu).(7) 采用貼塑軌,以減小導(dǎo)軌的摩檫力.4.1.2 微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)要求1.控制系統(tǒng)功能要求： （1）Z向和X向進(jìn)給伺服運(yùn)動(dòng)控制，（2）自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架控制，（3）螺紋加工控制，（4）行程控制，（5）鍵盤及顯示，（6）面板管理等 （7）其它功能：光電隔離、功率放大、報(bào)警、急停、復(fù)位等。2.微機(jī)控制單元 選用型號(hào)為MCS51-8031的集成芯片再配以外圍電路進(jìn)行開發(fā)，作為數(shù)控車床的微機(jī)控制單元。單片微型計(jì)算機(jī)就是將微處理器(CPU)，隨機(jī)存取器(RAM)，只讀存儲(chǔ)器(ROM)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)，一塊芯片

50、就構(gòu)成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它已成為工業(yè)控制領(lǐng)域、智能儀器儀表、日常生活中最廣泛使用的微型計(jì)算機(jī)。MCS51-8031單片機(jī)非常適合于電機(jī)控制的功能，通過選擇硬件和軟件模式，可方便地達(dá)到所需要的控制目的，而且其價(jià)格低廉，抗干擾性強(qiáng)，非常適合作為控制芯片。我們正是采用它作為車床雙軸控制系統(tǒng)的控制芯片，在數(shù)控改裝中加以應(yīng)用。3. 硬件電路組成（1） CPU采用8031芯片；（2） 擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器2764兩片；擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264兩片；（3） 擴(kuò)展可編程接口芯片8155兩片；（4） 地址鎖存器、譯碼器各一片；（5） 鍵盤電路、顯示電路；（6） 光電隔離電路，功率放大電路；（7） 越程報(bào)警電路、急停電路、復(fù)

51、位電路；（8） 面板管理電路。4. MCS51-8031數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)及主要技術(shù)指標(biāo)(1)是以單片機(jī)為核心的兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng); (2)圖形跟蹤C(jī)RT或LCD顯示; (3)最小輸出增量:X軸0.005mm, Z軸0.01 mm ; (4)具有直線、圓弧、螺紋插補(bǔ)和間隙、刀具補(bǔ)償功能; (5)程序輸人方式:鍵盤、RS-232Co MCS51-8031數(shù)控系統(tǒng)原理為：1/0接口主要實(shí)現(xiàn)與編程器接口、步進(jìn)電機(jī)控制接口和開關(guān)量輸人輸出接口。具體接口插座選型及用法如下: 1)主軸編程器反饋信號(hào)接口:9芯D插座;接受主軸編碼器的頭脈沖、碼道脈沖。2) X軸、Z軸及主軸控制接口:巧芯D插座;用來控制X軸

52、、Z軸步進(jìn)電運(yùn)動(dòng)和主軸的轉(zhuǎn)速。 3)開關(guān)量輸人輸出接口:37芯D型插座;其輸人輸出類型有冷卻液控制口、輔助輸人輸出口、主軸控制信號(hào)、主軸換檔控制口、超程信號(hào)輸人口、回零信號(hào)輸人口。 4.2 微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4.2.1 MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展MCS-51系列單片機(jī)在片內(nèi)以構(gòu)成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)的主要部件，只需外加電源和震蕩器件，配上相對(duì)應(yīng)的程序，即可在應(yīng)用系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)信息處理和測(cè)控功能，充分顯示出體積小、價(jià)廉、功能強(qiáng)、使用方便等突出的優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)是“面向測(cè)控”。一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)總是包含兩大部分：硬件和軟件，首先必須進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，軟件是在硬件基本設(shè)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。1） 主機(jī)的選

53、擇總體功能以及有關(guān)技術(shù)指標(biāo)的確定，為主機(jī)的選擇提供了可靠的依據(jù)。為選擇合適的機(jī)型，應(yīng)考慮以下因素：主機(jī)功能必須滿足總體對(duì)它的要求。例如：存儲(chǔ)容量、運(yùn)算速度、I/O口、中斷、定時(shí)/計(jì)數(shù)器等。（1） 環(huán)境對(duì)主機(jī)的要求。大多數(shù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)均工作于現(xiàn)場(chǎng)因此，對(duì)工作環(huán)境中的溫、濕度、強(qiáng)電干擾、化學(xué)成分、電源等因素應(yīng)加以考慮，以保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。（2） 功能/價(jià)格比。在滿足總體要求的前提的情況下應(yīng)盡可選擇功能/價(jià)格比高的機(jī)型，以降低整個(gè)系統(tǒng)的成本。2） 硬件系統(tǒng)配置通過對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的分析、論證，在總體方案已初步擬定，主機(jī)也選定的基礎(chǔ)上就可考慮硬件系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及其配置。（1） 主機(jī)功能的分配單片機(jī)本

54、身具有很強(qiáng)的功能，根據(jù)總體要求對(duì)其進(jìn)行分配和劃定。例如，對(duì)存儲(chǔ)器的要求及對(duì)地址空間的分配，I/O端口的安排與分配，定時(shí)/計(jì)數(shù)器的安排與分配，中斷源及其優(yōu)先級(jí)的分配和設(shè)定。（2） 外部功能部件的擴(kuò)展與配置當(dāng)前單片機(jī)大致分為兩類：不具備外部擴(kuò)展功能，僅限于單片應(yīng)用。這類產(chǎn)品持發(fā)展趨勢(shì)，以滿足諸如儀器儀表、微型通訊、小家電等的自動(dòng)化、智能化的需要。 具備外部擴(kuò)展功能，可配置成各種不同的應(yīng)用系統(tǒng)。其缺點(diǎn)是根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)要求進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)及制版。 MCS-51系列的8031是典型的后者，一般考慮如下功能部件的擴(kuò)展與配置：外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展與配置由于單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開，因此擴(kuò)展也需分別考慮。

55、*程序存儲(chǔ)器。由于受集成度的限制，片內(nèi)只能集成容量有限的程序存儲(chǔ)器。由于8031內(nèi)部無程序存儲(chǔ)器必須進(jìn)行外部擴(kuò)展。*數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。8031的內(nèi)部集成128B，因此，可根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，決定是否需外部擴(kuò)展。I/O口的擴(kuò)展與配置單片機(jī)的重要特點(diǎn)之一是設(shè)有功能極強(qiáng)而端口眾多的并行I/O口，是主機(jī)對(duì)外部信息的采集以及與外圍部件信息流通的接口。因此需根據(jù)總體要求合理安排與分配。如果一經(jīng)外部功能擴(kuò)展，則I/O口就所剩無幾。例如，8031型主機(jī)，一般就只剩下P1口的8位I/O口，而且應(yīng)盡可能作位測(cè)控之用，其它所需I/O口均需進(jìn)行外部擴(kuò)展。外圍部件的擴(kuò)展與配置 由于單片機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，其應(yīng)用環(huán)境與目標(biāo)也各不

56、相同，則所需外圍部件的配置也大不相同。例如，要求信息采集，則就要配置對(duì)應(yīng)的傳感器、信息放大器、A/D轉(zhuǎn)換器等；要求鍵盤/顯示（LED或LCD），則需配置I/O口或?qū)Ｓ面I盤/顯示接口芯片及鍵盤、顯示器。3） 外部總線當(dāng)單片機(jī)進(jìn)行外部功能擴(kuò)展時(shí)就需配置相應(yīng)的部器件，這些部器件必須從屬于主機(jī)，受主機(jī)支配和指揮。因此，主機(jī)與各外部擴(kuò)展的部器件之間必須互相連接，溝通信息流通。連接各擴(kuò)展部件的公共信息線稱為總線。每個(gè)部器件必須賦予對(duì)應(yīng)的地址，因此應(yīng)設(shè)置地址總線。MCS-51的外部總線為16位，故而其尋址空間可達(dá)64KB。一般，主機(jī)與部器件之間有數(shù)據(jù)信息流通，故而需設(shè)有數(shù)據(jù)總線。 MCS-51的外部數(shù)據(jù)總線

57、為8位。各外部擴(kuò)展的部器件從屬于主機(jī)，因而主機(jī)必須對(duì)外部器件實(shí)施控制，即控制總線?？刂瓶偩€數(shù)量不定，有公用總線，如讀/寫線；有專用線，如PSEN等線。4） 地址空間的分配由于MCS-51系列單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開，因此各64KB的尋址空間。對(duì)于程序存儲(chǔ)器，包含片內(nèi)共64KB，而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片外可擴(kuò)展至64KB。但是，MCS-51的外部地址總線只有一組共16位，可尋址64KB。為此，用讀選通信號(hào)PSEN和片選信號(hào)CS相結(jié)合訪問外部程序存儲(chǔ)器；用讀/寫選通信號(hào)RD/WR和片選CS信號(hào)相結(jié)合訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；用MOV類指令訪問內(nèi)部RAM，而用MOVX類指令訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間。外部

58、程序存儲(chǔ)器EPROM一般獨(dú)占64KB、56KB或60KB存儲(chǔ)空間。對(duì)于64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間，由于外部擴(kuò)展的功能部器件（除EPROM外）均需分配一個(gè)地址空間，主機(jī)按指定的地址訪問各功能部件。 在外部擴(kuò)展多片存儲(chǔ)器和功能部件接口芯片時(shí)，主機(jī)通過地址總線發(fā)出的地址用來選擇某一個(gè)存儲(chǔ)器單元或某一個(gè)功能部件接口芯片，有完成這一功能，必須有兩種選擇：一是必須選擇出指定的芯片，稱為片選；二是必須選擇出該芯片的某一存儲(chǔ)單元，稱為字選。通常有兩種地址選擇方法；線性選擇法和地址譯碼法。應(yīng)根據(jù)不同情況選擇。線性選擇法線性選擇法是將空余的地址總線中的某一根地址線作為選擇某一片存儲(chǔ)器或某一功能部件接口芯片的片

59、選信號(hào)線。因此，每一塊芯片均需占用一根地址線。這種方法適用于存儲(chǔ)器容量小、外擴(kuò)芯片較少的小系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是不需要地址譯碼器，硬件節(jié)省、成本低、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、體積小。地址譯碼法由于線選法一根高位地址線只能選通一個(gè)部件，每個(gè)部件都占用了很大的地址空間，從而限制了外部擴(kuò)展部件的數(shù)量。采用地址譯碼法的目的是減少各部件所占有的地址空間，以增加擴(kuò)展部件數(shù)量。例如，選用3位地址線即譯出0-7共8種狀態(tài)，每種狀態(tài)選通一個(gè)擴(kuò)展部件，這就可由3種功能部件擴(kuò)大到8種功能部件。但是譯碼法需增用譯碼器件，增加研制成本。常用的譯碼器有74LS138、139、156以及Intel公司的8205等。最常用的是74LS138，它是8種取1譯碼器，如圖4-1為74LS138的引腳圖。一般將地址線的高三位（P2.5、P2.6、P2.7）與74LS138的A、B、C端口相連，