譚曉亮畢業(yè)設計

1、通化電大畢業(yè)設計譚曉亮2013年9月外圓柱凸輪加工工作臺的設計專 業(yè)：機械設計制造及其自動化姓 名：譚曉亮 班 級：12機械學 號：37指導教師:尤非 職 稱：畢業(yè)設計（論文）任務書 專業(yè)：機械設計與自動化專業(yè) 班：12春 姓名：譚曉亮畢業(yè)設計（論文）題目：外圓柱凸輪加工工作臺設計 畢業(yè)設計（論文）內容： 1機械設計部分。2數控系統(tǒng)的硬件設計 3數控系統(tǒng)的軟件設計。 畢業(yè)設計（論文）專題部分：圓柱凸輪機構具有體積小、結構緊湊、剛性好、傳動轉矩大等優(yōu)點，因而在自動機械中被廣泛應用. 畢 業(yè) 設 計（論文）成 績 評 定 和 評 語姓名：譚曉亮 班級：機械設計與自動化專業(yè) 學號37.畢業(yè)設計（論文

2、）題目：外圓柱凸輪加工工作臺設計 .指導教師評語及評分評語： 評分： 指導教師： 年 月 日.答辯委員會（小組）評語及評分評語： 評分： 總評成績： 答辯委員會（小組）負責人： 年 月 日目 錄第1章 前言.1.1 本次設計的題目來源. 71.2 本次設計的背景. .81.3 本次設計的任務.91.4 設計方案分析.10第2章 機械設計部分2.1 進給系統(tǒng)傳動形式和結構42.2 滾珠絲桿的傳動計算2.3 軌的設計 2.4 步進電機的選用82.5 步進電機相連的漸開線圓柱齒輪接觸疲勞強度的校核.102.6 擇回轉工作臺的步進電機.122.7 定蝸輪蝸桿的模數及有關尺寸.132.8 輪蝸桿的材料及

3、許用應力.152.9 桿的散熱計算.152.10蝸桿的散熱計算.152.11蝸輪齒根彎曲強度校核(負變位)162.12蝸輪夾緊機構設計.17第3章 數控系統(tǒng)的硬件設計.183.1 定硬件電路總體方案.183.2 工作臺回轉工作臺的控制要求作如下規(guī)定.183.3 控器CPU的設計.193.4 進電機驅動電路的設計.213.5 它輔助電路設計 .25第4章 數控系統(tǒng)的軟件設計4.1 模塊組成 .284.2 緩沖區(qū)設置.284.3 中斷優(yōu)先級. .284.4 模塊說明及流程圖.28總 結.35參考文獻.36致謝.37第1章 前 言1.1 本次設計的題目來源圓柱凸輪機構具有體積小、結構緊湊、剛性好、傳

4、動轉矩大等優(yōu)點，因而在自動機械中被廣泛應用，應用普通機床和機械靠模裝置加工凸輪具有不少的缺點，不但加工出的凸輪型面誤差較大，且易磨損，磨損后，更換周期長，造價高，現在凸輪型面又不斷更新，形狀日趨復雜，因此傳統(tǒng)的方法已不能滿足新產品的發(fā)展的要求。目前，加工圓柱凸輪的較理想的方法是采用帶有一個回轉工作臺的數控銑床加工，我們所設計的外圓柱凸輪加工工作臺是典型的機電一體化產品，本次設計利用機電一體化技術改造了傳統(tǒng)的立式升降臺銑床。隨著數控技術的日趨發(fā)展，各國也都在研制試用于加工凸輪的數控銑床。對于種類多，批量小，產品更新快高精度且形狀復雜的零件進行加工，具有無可比擬的優(yōu)越性。機電一體化是當今世界機械工

5、業(yè)技術和產品發(fā)展的主要趨勢，廣泛應用機電一體化技術可以提高產品質量和性能。將傳統(tǒng)工業(yè)轉移到新技術的基礎上，滿足國民經濟發(fā)展和人民生活水平提高的要求，同時還可以擴大機電產品的出口，促進對外貿易和交流，因而對于振興我國的優(yōu)越工業(yè)具有重大作用，對于推動我國科學技術的進步和國民經濟的發(fā)展也是有極為深遠的戰(zhàn)略意義。本次設計讓我了解了相關的工業(yè)政策，同時也確立了正確的設計思想，學會了快速運用手冊，標準、規(guī)范等資料。也提高了我獨立分析問題的能力。1.2 本次設計的背景按機電一體化思想，凡是由各種現代高新技術與機械和電子技術相結合而形成的各種技術、產品或系統(tǒng)，均屬于機電一體化范疇。其目的是不斷提高勞動生產率，

6、減輕人們的體力勞動，逐步代替部分腦力勞動。通過這種技術生產出來的是種類繁多的機電一體化產品，這些產品廣泛的應用到國民經濟、科技活動、國防建設和人民生活的各個領域。同時還可以擴大機電產品的出口，促進對外貿易和交流，因而對于振興我國的機械工業(yè)具有重大的作用，對于推動我國科學技術的進步和國民經濟的發(fā)展也具有極為深遠的戰(zhàn)略意義。我國數控機床附件產品可以說還處在一個發(fā)展階段，品種、規(guī)格、可靠性等方面還需要有一個完善的過程，還遠遠沒有達到成熟的程度。因此作為國家應該給予一定的扶持，作為企業(yè)應在適應市場需要、加大產品的開發(fā)力度、提高裝備水平、采用新材料、新工藝、新技術方面多下工夫。我國高檔數控制造水平達到或

7、接近國際水平，在制造手段上已逐步完善并已有頗具實力的開發(fā)生產能力，建立起不同程度的擁有一定規(guī)模的數控機床生產基地。數控機床正朝著高精度、高效率、高自動化、全功能的機電一體化方向發(fā)展。1.3 本次設計的任務此次設計是在原有的升降臺立式銑床增加一個用單片機進行控制的外圓柱凸輪加工工作臺。同時保留原機床的加工能力和主進給功能，具有工進、快進、急停、顯示行程和報警及斷電保護功能。并且保證其線性位移定位、角度位移定位精度；達到快速進給速度和切削時最大速度。設計要求：1) 設計成果應符合國家標準和相關規(guī)范；2) 總體方案，主要部件結構合理；3) 控制系統(tǒng)功能完全； 1.4 設計方案分析 所設計的凸輪加工工

8、作臺放置在原有的立式升降臺銑床上，工作臺縱向運行由原來的手動進給，工作臺的橫向進給運動由步進電機帶動一對齒輪進行傳動，回轉工作臺通過步進電機帶動蝸輪蝸桿進行轉動。數控銑床與一般的數控機床一樣，圖1-1所示為開環(huán)控制的數控銑床框圖?？刂平橘|數控裝置伺服系統(tǒng)機床本體圖1-1 開環(huán)控制數控銑床框圖工作過程是將機床工作臺運動的位移量、位移速度、位移方向、位移軌跡等參量通過控制介質輸入給機床數控裝置，數控裝置根據這些參量指令計算得出進給脈沖序列，然后經伺服系統(tǒng)轉換放大，最后控制工作臺按所要求的速度、軌跡、方向和距離移動。微 機環(huán)形分配器環(huán)行分配器光電偶合器光電偶合器功率放大器功率放大器步進電 機步進電

9、機X工作臺執(zhí)行文件X工作臺執(zhí)行文件圖1-2 工作臺的工作原理框圖存 儲 系 統(tǒng)電機接口顯示器鍵盤主控制器圖1-3 工作臺X控制系統(tǒng)框圖主控制器：單片機 存儲器：EPROM、RAM I/0接口：鍵盤、顯示器、步進電機第2章 機械部分設計2.1 進給系統(tǒng)傳動形式和結構數控銑床對進給系統(tǒng)的要求有三點：即傳動精度、系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈敏度。為確保數控銑床這三點要求，對進給驅動裝置機械結構總的要求是消除間隙、減少摩擦、減少運動慣量、提高部件精度和剛度。X向工作臺移動采用滾珠螺旋機構，可以滿足運動靈敏度和精度的要求，為使傳動穩(wěn)定可靠，采用絲杠傳動，螺母帶動工作臺移動的傳動形式。2.2 滾珠絲桿的傳動計算滾珠絲

10、桿螺母副是回轉運動與直線運動相互轉換的一種新型傳動裝置，在數控銑床上得到了廣泛的應用。它的結構特點是在具有螺旋槽的絲桿螺母間裝有滾珠，使絲桿與螺母之間的運動成為滾動，以減少摩擦，提高了傳動效率與傳動精度。已知條件：1）所加工的圓柱凸輪外形尺寸為350500mm； 2）立銑刀直徑10： 3）工件材料為碳鋼=0.637GPa.查表得硬度合金銑刀銑削力計算公式：Fc=9.812.5ac0.85af0.75ap1.02do-0.73n0.13600.13 3選擇式中參數：（1） 銑刀寬度 ac=10mm；（2） 銑削深度 ap=6mm；（3） 每齒進給量 af=0.1mm/齒；（4） 銑刀齒數 z=3

11、齒；（5） 銑刀直徑 do=10mm；（6） 銑刀轉速 n=1000v/do=10000.9/10=28.6轉/分=0.48r/s:把以上條件帶入式中：Fc=9.8112.5100.850.10.7561.0310-0.730.480.13600.13=801N修正系數：KFc=（b/b）=（0.637/0.736）0.3=0.958故實際的圓周切削力為Fc為8010.958=768N，銑削加工對主切削力Fc與銑削進給抗力Fs之間比值由機床設計手冊查得：Fs/Fc=1.01.2，取Fs/Fc=1，所以Fs=Fc=768N，垂直分力與Fc的比值為0.750.8，取Fz/Fc=0.75，則Fz=0

12、.75768=576N。（1） 最大動載荷Q的計算3查表：fw負荷性質系數.取fw=1.3； FH硬度影響系數 HRC58，取fM=1.0對于矩形導軌的機床：F=f（2Fz+G+2FY）+KFx(b)其中：FYY方向上的切削力；G工作臺總重量，取G1500N選用直接導軌f=0.02； K取1.4由機械制造工藝設計手冊查得銑削力分解及比例關系，取Fy=2576=1152N，代入(b)式：F1.4576+0.02(576+1500+21152)=894N L=60nT/106查表：T=15000h N=60v/it=(6015/60)/(1.256103)=200r/min所以：L=6020015

13、00/106=180。把條件代入(a)式：Q=由最大動載荷Q值選擇LD型外循環(huán)螺旋槽式雙螺母墊片預緊滾珠桿螺母副，型號為LD326-2.5-3，額定負荷15KNQ預緊力Fo=0.251500=375N一般銑削時載荷Fa=1000+(mz+mz件)g 3 =1000+0.02(1500+200) =1034NF01/3 Fa =1/31034=344.7N(2) 絲桿螺紋部分長度螺桿工作長度L應滿足控制系統(tǒng)中的行程要求：LL1+H+L3L1控制系統(tǒng)需要的行程 L1=510mmH螺母長度 H=160mmL3滿足行程以外的余量60mm所以：L510+160+60=730mm 取L=838(3) 支承

14、距離L lL 取L=880mm(4) 軸承選擇： 軸端結構：采用兩端固定 軸承型號：推力球軸承 8205型 深溝球軸承 105型(5) 臨界壓縮載荷：對兩端軸向固定受壓縮的滾珠絲杠，應進行壓桿穩(wěn)定性校核計算。不發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮載荷稱為臨界壓縮載荷，所以以Fc表示。Fc=3.41010-f1d24/LO2(N)其中d2絲杠螺紋底徑：d2d0=32-1.53.5=27.8mm f1支承方式系數：f1=2.00 l0最大受壓長度：l0=612mm代入上式： Fc=3.4101020.02784/0.6122=1154N Fa SHmin, 故安全2.6 選擇回轉工作臺的步進電機(1) 確定脈沖當量

15、P=0.05mm/step,步矩角Qb=1.5/step(2) 步進電機啟動力矩的計算(3) 確定步進電機的最高工作頻率fmax=1000V/P (2.6.1)其中：V=0.9m/min=0.015m/s所以fmax=10000.015/0.05=300Hz初選110BF003電機(4) 求齒輪傳動比因為，即0.05= 1.5所以=30取Z1=2，Z2=60最小齒數27所以傳動比合適，確定選用110BF003電機2.7 確定蝸輪蝸桿的模數及有關尺寸在數控轉臺中，蝸輪副的嚙合側隙對其分度定位精度影響最大，由于雙導程蝸桿傳動具有改變嚙合側隙的特點，能夠始終保持正確的嚙合關系，并且結構緊湊，調整方便

16、。雙導程蝸桿與普通蝸桿的區(qū)別是：雙導程蝸桿齒的左右兩側面具有不同的齒距(導程)；而同一側面的齒距是相等的。因此，該蝸桿的齒原從蝸桿的一端均勻的逐漸增厚或減薄，所以又稱變齒厚蝸桿。故可用軸向移動蝸桿的方法消除或調整蝸輪副之間的嚙合間隙。表2-2 蝸輪蝸桿的模數及有關尺寸名稱代號公式蝸桿頭數Z1Z1=2蝸輪齒數Z2Z2= Z1i=230=60齒形角X=n=20模數mm=4蝸輪變位系數X2X2=-1蝸桿分度圓直徑d1d1=mz1/tgr=30導程角rr=73533中心距aa=( d1+d2+22m)/2=139蝸輪分度圓直徑d2d2=mz2=460=240蝸輪喉圓直徑da2da2=d2+2ha2=2

17、40+24=248蝸輪齒根圓直徑df2df2=d2-2hf2=230.4蝸輪齒頂高ha2ha2=(da2-d2)/2=4蝸輪齒根高hf2hf2=(d2-df2)/2=4.8齒輪頂圓直徑de2de2da2+1.5m=254蝸輪齒寬b2b20.75da1=28.5蝸桿齒頂圓直徑da1da1=d1+2ha1=38蝸桿齒根圓直徑df1df1=d1-2hf1=20.4蝸桿齒高h1h1=1/2(da1-df1)=8.8頂隙CC=0.2m=0.8(1) 公稱模數：m=4；(2) 齒厚增量系數KS：為蝸桿軸向移動單位長度內的軸向齒厚變化量。KS據Z2，fB值從表2-2中選取KS=0.04(3) 齒厚調整量S：

18、為補償制造誤差和蝸輪最大允許磨損量所形成的側隙選取。S=0.15mm(4) 模數差與節(jié)數差：模數差m為左、右齒面模數m左、m右與與公稱模數m之間差的絕對植。m=0.5mksm左=m+m=(1+0.5ks)m=4.08m右=m-m=(1-0.5ks)m=3.68同樣，節(jié)距差t值，左面齒距和右面齒距分別為：t=0.5mks=0.5tks=0.25t左=(1+0.5Ks)m=(1+0.5Ks)t=12.82 t右=(1-0.5Ks)m=(1-0.5Ks)t=11.56綜上：當數控轉臺副側隙要減少0.12m，可以調整算出蝸桿軸向調整為0.12/RS1=0.12/0.041=3mm，可以把調整環(huán)磨薄3m

19、m，再裝上可準確的減少側隙。2.8 蝸輪蝸桿的材料及許用應力蝸桿：材料40Gr，硬度4555HRC，取50 熱處理表面淬火，齒面粗糙度：Ra=1.0m蝸輪：材料ZCuSn5Pb5Zn5機械性能：許用接觸應力許用彎曲應力2.9 蝸桿的散熱計算12其中:n1蝸桿傳動的嚙合效率 n1=tgr/tg(r+R)=tg735/tg(735+309)=0.71n2考慮攪油損耗的效率，取n2=0.96n3軸承效率，每對滾動軸承0.980.99，取n3=0.98=0.710.960.98=0.672.10 蝸桿的散熱計算傳動工作中損耗的功率為:PS=P1(1-n)W，其中P1輸入功率WP1FCV=7680.9/

20、60=11.52W,取P1=12WPS=12(1-0.67)=3.96W由于PS很小，可以采取自然通風的冷卻方法。2.11 蝸輪齒根彎曲強度校核(負變位)(1) 確定許用應力 知VS=0.01m/s采用浸油潤滑，EVS=0.7輪齒應力循環(huán)次數：其中n2蝸輪轉速 n2=1.43n/minLh使用壽命5年每年工作300d每天工作8h0.4nL=601.451530080.4=4.4105Zn=YN=1.0(2) 齒輪彎曲強度校核按表齒根彎曲強度驗算公式：6FP (2.11-3)其中按YFS=4.5 YB=1r/180=17.58/120=0.94KA使用系數0.9KV動載系數1.1KB齒向載荷系數

21、1.1將上述諸值代入式2.113中：所以滿足條件。2.12 蝸輪夾緊機構設計參照裝配圖的主視圖：蝸輪89下部的內、外面裝有夾緊瓦72、90，數控轉臺的底座上的固定支座內均布6個油缸85。油缸上端進壓力油，柱塞89下行，并通過鋼球88推動夾緊瓦90、72，將蝸輪夾緊，從而將數控轉臺夾緊。數控轉臺不需要夾緊時，控制系統(tǒng)首先發(fā)出指令，使油缸上的油液流回油箱。由于彈簧的作用，把鋼球抬起，于是夾緊瓦就松開蝸輪。然后，啟動功率步進電機，并照指令脈沖的要求來確定數控轉臺的回轉方向、回轉速度，當數控轉臺為分度用時，分度回轉結束后，要把蝸輪夾緊，以保證定位的可靠性，并提高承受負載的能力。第3章 數控系統(tǒng)的硬件設

22、計 3.1 確定硬件電路總體方案任何一個微機控制系統(tǒng)都由硬件和軟件的部分組成，有了硬件才有軟件運行的基礎，而只有配置了軟件的硬件才是可工作的控制系統(tǒng)硬電路的可靠性將直接影響數控系統(tǒng)的性能指標。 所設計的外圓柱凸輪加工工作臺數控系統(tǒng)的基本硬件由以下幾部分組成。(1) 中央處理單元，即CPU(2) 總線，包括數據總線(DB)，地址總線(AB)和控制總線（CB）(3) 存儲器，包括可編程存儲器EPROM和隨機讀寫存儲器 RAM.(4) 輸入/輸出接口電路 其中CPU是整個系統(tǒng)的核心，是控制其它各部分協調工作的“大腦”，存儲器則是軟件（監(jiān)控系統(tǒng)）及系統(tǒng)運行中各種數據的存儲庫。I/O接口電路是系統(tǒng)與外界

23、進行信息交換的橋梁，總線則是聯接CPU，存儲器和I/O接口電路的紐帶，是各部進行通信的線路。 3.2 X工作臺，回轉工作臺的控制要求作如下規(guī)定： (1) X工作臺用步進電機作驅動機構，步進電機選用3相六拍，0其脈沖當量為0.01mm/step. 回轉工作臺用步進電機作驅動機構，步進電機選用3相6拍，其脈沖當量為0.05mm/step (2) 能用鍵盤輸入命令，控制工作臺沿X的方向自由運動，運動范圍為：0500mm (3) 具有當工作臺超越邊界時，能以指示燈報警，并停止運行。 (4) 具有急停，顯示和掉電保護等功能。 3.3 主控器CPU的設計電氣控制系統(tǒng)的設計（一） 控制系統(tǒng)方案及框圖1、 總

24、體組成根據前面需要，設計如圖21所示的控制系統(tǒng)。 主 控 儲存系統(tǒng) 制單機接口圖XY控制系統(tǒng)框圖主控器：單片機。存儲器：EPROM、RAMI/O接口：鍵盤，顯示及步進電機系統(tǒng)總體確定后，進行各部分具體設計。2、 軟硬件任務合理分配涉及軟、硬件任務分配的有:控制步進電機的脈沖發(fā)生與脈沖分配；數碼顯示的字符發(fā)生；鍵盤掃描管理。上述三個都可以用專用硬件芯片實現，也可以用軟件編程實現，用硬件實現，編程時較簡單。但同時增加了硬件成本及故障源。用軟件實現，可節(jié)省芯片降低成本，但增加了編程難度。在決定用何種方法實現時，應統(tǒng)籌兼顧 同時還應根據設計者軟、硬件方面的實際經驗及能力。此處決定如下：控制步進電機用的

25、脈沖發(fā)生器硬件采用國產YB104環(huán)形分配器實現。字符發(fā)生及鍵盤掃描均由軟件實現。3、 主控器主控芯片選擇：此XY工作臺數控系統(tǒng)選用美國Intel公司的MCS51系列單片機。MCS51系統(tǒng)單片機的基本特性：單片機是集CPU、 I/O端口及部分RAM于一體的功能很強的控制器?，F在用得較為廣泛的是MCS51系列。該系列包含三個產品：8031、8051和8071。三者的引腳完全兼容，僅在結構上有一些差異，主要是：8031是無ROM的8051，而8751則是用EPROM代替ROM的8051。通常所說的MCS51單片機是該系列的簡稱。用的最多的是該系列中的8031，故主控芯片選用8031。8031具有以下

26、特點：、具有功能很強的8位中央處理單元CPU。、片內時鐘電路6MHZ或12MHZ每執(zhí)行一條命令時間為2s或1s。、片內有128字節(jié)RAM。、可擴展有64K字節(jié)的外部數據存儲器和64K字節(jié)的外部程序存儲器。、具有21個特殊功能寄存儲器。、具有4個I/O口，32個I/O線。、具有2個16位定時/計數器。、具有五個中斷源，配備2個中斷優(yōu)先級。、具有一個全功能串行接口。、具有位尋址能力，適用邏輯運算。4、 控制系統(tǒng)方案的設計此設計控制系統(tǒng)采用8031芯片，并擴展一片程序存儲器，一片數據存儲器，一片I/O接口芯片，X向和Y向電機采用硬件環(huán)形分配器，開環(huán)控制，控制系統(tǒng)如圖22。RAMEPROM微機外設鍵盤

27、顯示I/O接口功率放大步進進電機光電隔離隔離喚醒反配器控制系統(tǒng)圖5.1.1存儲器擴展電路的設計由于主芯片8031無片內ROM，RAM也只有128字節(jié)，遠不能滿足使用要求所以必須外設一片程序存儲器并擴展一片RAM。（1）外部存儲器的操作時序CPU由外部程序存儲器取指令時，16位地址由P0口輸出高8位地址，低8位地址由P2口輸出，而指令由P0口輸入，P0口的分時復用的地址/數據總線當不訪問外部數據存儲器時，P2口具有鎖存功能，可直接接至外部存儲器的地址端，無需再加鎖存器。當系統(tǒng)中訪問外部存儲器時，時序有此變化。ALE由高變低時，P0總線出現的將不再是有效的PCL的值，而是DPL值，同時在P2口出現

28、有效的DPL值。當RD或WR有效時P0總線上將出現有效的輸入或輸出數據。（2）芯片選擇1EPROM型號的確定根據設計要求，ROM的容量選8K字節(jié)。在容易確定時，選擇EPROM的型號，主要考慮因素是讀取速度，這是決定系統(tǒng)能否正確工作的前提，根據CPU與EPROM的時序配用要求，應滿足這樣一個關系；即8031所提供的讀數時間大于EPROM所要求的讀取時間。 8031訪問EPROM時，其所能提供的讀取時間才會與所選用的晶體時鐘有關，約為3T，其中T為時鐘周期，本系統(tǒng)中選用的晶體頻率為6MHZ，則t=480S的芯片在時序均能滿足要求。 查有關資料，選擇EPROM的型號為QD2864。 QD2864的主

29、要參數：容量8K8工作速度250s電源電壓：5V5%工作溫度：02702RAM的選擇 RAM分為靜態(tài)RAM，靜態(tài)RAM無需考慮保存數據，而設置刷新電路，擴展電路簡單，單片機擴展RAM多選用靜態(tài)RAM，在選擇RAM時，主要考慮RAM的讀寫速度，與CPU所提供的讀寫時間的匹配要求類似，它也應滿足這樣一個關系即：8031所提供的讀寫時間大于RAM所要求的讀寫時間。 8031所提供的對RAM的讀寫時間與選擇的時鐘頻率有關，其大致關系為: TR=4T,TW=5T其中TR，TW ，T 分別為：讀時間，寫時間，及時鐘周期。本系統(tǒng)選用6MHZ的時鐘頻率，則TR=660S，TW=800S，一般常用RAM都能滿足

30、要求。 這里選用大容量的RAM6264（8K8）一片。1、 地址分配及譯碼。1地址分配8031單片機所支持的存儲系統(tǒng)，其程序存儲器與數據存儲器獨立編址。因此，EPROM和RAM地址分配比較自由，不必考慮是否發(fā)生沖突。由于8031復位后從0000H單元開始執(zhí)行程序，故程序存儲器地址應從0000H開始，因此8K EPROM的地址為0000H1FFFH。擴展RAM的地址與I/O口及外圍設備實行統(tǒng)一編址，任何擴展的I/O接口及外圍設備均占用數據存儲器的地址空間。對于設計本系統(tǒng)，RAM容量及擴展I/O外圍設備數量不是很多，64K空間只需很小一部分，為便于RAM和I/O的統(tǒng)一譯碼。作如下安排：RAM占00

31、00HFFFFHI/O占2000H1FFFH其余未作分配8K的RAM可以分配在0000H1FFFH。各芯片的地址范圍見表21.芯 片地 址 范 圍容 量286462640000H1FFFH0000H1FFFH8K8K表21 EPROM ，RAM地址分配表2譯碼線路的設計 地址譯碼有線性譯碼法，譯碼器譯碼法等。由于EPROM 、RAM和I/O擴展片各有一片，故可用線性譯碼法。用8031的P2口的高位線R5做為譯碼線， RAM和I/O統(tǒng)一譯碼，而P0。EPROM的CE直接接地（因為送外部存儲器），其詳細連接如圖23。圖23 8031與EPROM的聯接3 EPROM、RAM與8031的聯接存儲器與單

32、片機的聯接，主要是三總線的聯接。應考慮單片機總線的驅動能力是否足夠，若不夠應加適當的驅動，如加總線驅動器 74LS244 ，74LS245等。根據前面介紹的單片機8031的驅動特性可知，在此不必在加驅動。 EPROM ，RAM與8031的具體聯接如下: 將A0A12與EPROM的A0A12一一對應相聯，A0A12與RAM的A0A12一一對應相聯，其余地址線經譯碼線使用。 數據線的連接是將D0D7分別與存儲器的D0D7一一對應聯接。 單片機訪問EPROM和RAM的控制信號重要有:PSEN: 外部EPROM取指令信號WR: 即P3.6，外部RAM寫信號RD: 即P3.7，外部RAM讀信號這樣可以得

33、到如圖22所示的8031及其擴展存儲器的聯線圖。5.1.2 I/O接口的設計 在單片機系統(tǒng)中，同時需要使用鍵盤和顯示器做在一起，以節(jié)省I/O線，本設計選用8155可編程接口芯片管理鍵盤和顯示。8155芯片內具有256字節(jié)的RAM兩個8位，一個16位的可編程的I/O和14位計數器。的結構框圖2568 RAMBCCCCC控制寄存器定 時 器A ./ 0-7 8 D0 8 C 8具有條引腳的雙列直插式芯片,其各引腳功能見表.引腳含義引腳含義地址 數據線地址 鎖存讀寫片選定時輸入復位定時輸出地址/選擇電源的和/地址編碼的內部和/口選擇由引腳/控制,當/=時,訪問.的低位編址為,/=時,訪問/口,其低位編址見表./口編址 /口 命令狀態(tài)寄存器命令/狀態(tài)口 口 PB口 口 定時器低位X 定時器高位81工作方式選擇/口方式選擇通過對內搞活內部命令寄存器(命令口)設定命令控制字實現.命令寄存器格式及對應工作方式見圖-/口有四種方式,可能選擇即:,.其中各符號說明如下:口中斷,請求輸入信號高電平有效,口中斷,請求輸入信號高電平有效,()-口.口緩沖器滿狀態(tài)標志輸出線(緩沖器有數據時,為高電平,()-口