通用兩維運動平臺設(shè)計

1、 學(xué)號：201280191課程設(shè)計說明書題 目：通用兩維運動平臺設(shè)計 學(xué)生姓名：學(xué) 院：機(jī)械學(xué)院專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級：指導(dǎo)老師： 2016年01月10日20 / 24摘 要X-Y工作臺是指能分別沿著X向和Y向移動的工作臺。數(shù)控機(jī)床的加工系統(tǒng)、立體倉庫中堆垛機(jī)的平面移動系統(tǒng)、平面繪圖儀的繪圖系統(tǒng)等,盡管結(jié)構(gòu)和功能各不相同,但基本原理相同。機(jī)電一體化系統(tǒng)是將機(jī)械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)結(jié)合而形成的一個有機(jī)整體。本文通過對X-Y工作臺的機(jī)械系統(tǒng)、限制系統(tǒng)及接口電路的設(shè)計,闡述了機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計中共性和關(guān)鍵的技術(shù)。本次課程設(shè)計，主要設(shè)計和探討工作臺及其電氣原理圖。確定工作臺的傳動系統(tǒng)，并且

2、選擇了螺旋傳動，驗算了螺旋傳動的剛度、穩(wěn)定性，壽命等參數(shù)；還設(shè)計了導(dǎo)軌，依據(jù)其用途和運用要求，選擇了直線滾動導(dǎo)軌副，確定了其類型、轉(zhuǎn)動力矩、轉(zhuǎn)動慣量。利用8031、6264、2764、373、8155、8255等MCS51單片機(jī)設(shè)計其硬件電路圖。關(guān)鍵詞：滾珠絲杠螺母副；直線滾動導(dǎo)軌副；步進(jìn)電機(jī)；MCS51單片機(jī)目 錄摘 要1第一章 兩維運動平臺總體方案設(shè)計1 1.1系統(tǒng)的運動方式和伺服系統(tǒng)的選擇1 1.2機(jī)械傳動方式1 1.3計算機(jī)系統(tǒng)1其次章 二維運動平臺進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計計算22.1 確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量22.2 確定系統(tǒng)切削力22.3直線滾動導(dǎo)軌副的計算和選型22.4 滾珠絲杠螺母副的

3、計算和選型32.5 計算減速比i62.6步進(jìn)電動機(jī)的計算和選型6第3章 微機(jī)數(shù)控硬件電路設(shè)計11 3.1 MCS51系列單片機(jī)簡介113.1.1 MCS51系列指令系統(tǒng)簡介113.1.2 定時器/計數(shù)器123.1.3 中斷系統(tǒng)133.2 存儲器擴(kuò)展電路設(shè)計133.2.1 程序存儲器的擴(kuò)展133.2.2 數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展133.2.3 譯碼電路設(shè)計143.3 I/O接口電路及協(xié)助電路設(shè)計153.3.1 8155 通用可編程接口芯片153.3.2 8255 通用可編程接口芯片153.3.3 鍵盤顯示接口電路183.3.4 電機(jī)接口及驅(qū)動電路183.3.5 協(xié)助電路18參考文獻(xiàn)20第一章 兩維運動平

4、臺總體方案設(shè)計1.1系統(tǒng)的運動方式和伺服系統(tǒng)的選擇為了滿意二維運動平臺實現(xiàn)X.Y兩坐標(biāo)聯(lián)動，隨意平面曲面的加工，自動換象限，越位報警和急停等功能，故選擇連續(xù)限制系統(tǒng)?？紤]到工作臺的加工范圍，只對毛坯料進(jìn)行初加工，不考慮誤差補(bǔ)償，故采納開環(huán)限制系統(tǒng)，由于任務(wù)書規(guī)定的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到0.001mm,定位精度也未達(dá)到微米級，空載最快移動速度也只有1000，因此，本設(shè)計不必采納高檔次的伺服電動機(jī)，如溝通伺服電動機(jī)或直流伺服電動機(jī)等，可以選用性能好一些的步進(jìn)電動機(jī)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，以降低成本，提高性價比。1.2機(jī)械傳動方式伺服電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動須要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運動，要滿意0.01mm的脈沖當(dāng)量和0

5、.10mm的定位精度，滑動絲杠副無能為力，只有選用滾珠絲杠螺母副才能達(dá)到。同時，為提高傳動剛度和消退傳動間隙，采納有預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。1.3計算機(jī)系統(tǒng)依據(jù)設(shè)計要求，采納8位微機(jī)。由于MCS51系列單片機(jī)具有集成度高、牢靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾實力強(qiáng)，具有很高的性能價格比等特點，確定采納MCS51系列的8031、80C31、8086、DSP、基于DSP的運動限制芯片，ARM嵌入式微處理器技術(shù)。限制系統(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路。系統(tǒng)的加工程序和限制吩咐通過鍵盤操作實現(xiàn)，顯示器采納數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息。數(shù)控機(jī)床總體方案設(shè)計，X.Y數(shù)控工作臺總體方案設(shè)計見圖

6、1.1圖1.1 X.Y數(shù)控工作臺總體方案設(shè)計其次章 二維運動平臺進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計計算伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計計算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量、區(qū)定系統(tǒng)的負(fù)載、，運動部件慣量計算，空載起動及切削力矩計算，確定伺服電機(jī)，傳動及導(dǎo)向元件的設(shè)計、計算及選用，繪制機(jī)械部分裝配圖等?，F(xiàn)分述如下：2.1 確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量一個進(jìn)給脈沖，使運動部件產(chǎn)生的位移量，稱為脈沖當(dāng)量。脈沖當(dāng)量是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個基本技術(shù)參數(shù) 。依據(jù)設(shè)計要求，二維運動平臺采納的脈沖當(dāng)量是0.01mm/step。2.2 確定系統(tǒng)切削力依據(jù)設(shè)計要求，機(jī)床的切削負(fù)載為：X向1200N；Y向1400N；Z向1800N；G為1800N。

7、2.3直線滾動導(dǎo)軌副的計算和選型 1、滑塊承受工作載荷的計算及導(dǎo)軌型號的選取 工作載荷是影響直線滾動導(dǎo)軌運用壽命的重要因素。本課題中的X-Y工作臺為水平布置，采納雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的狀況，即垂直于臺面的工作載荷全部由一個滑塊擔(dān)當(dāng)，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為：其中，移動部件重量G=1800N，外加載荷1800N，代入上式，得最大工作載荷=2250=2.25。 查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表3-41，依據(jù)工作載荷=2.25，初選直線滾動導(dǎo)軌副的型號為KL系列的JSA-LG25型，其額定動載荷=35.1，額定靜載荷=47.2。 2 距離額定壽命L的計算 上述選取的KL系

8、列JSA-LG型導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC,工作溫度不超過100,每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為4級，工作速度較低，載荷不大，查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表3-36表3-40，分別取硬度系數(shù)=1.0、溫度系數(shù)=1.00、接觸系數(shù)=0.81、精度系數(shù)=0.9、載荷系數(shù)=1.5，代入式，得距離壽命： 遠(yuǎn)大于期望值100km,故距離額定壽命滿意要求.2.4 滾珠絲杠螺母副的計算和選型1、計算最大工作載荷查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表3-29，取顛覆力矩影響系數(shù)K=1.1，滾動導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)=0.005，已知G=1800N，。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷： 2、計算最大動負(fù)載 式中 滾

9、珠絲杠導(dǎo)程，初選=5mm； 最大切削力下的進(jìn)給速度此處 =0.8m/min； 運用壽命，按15000h； 運轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運轉(zhuǎn)取=1.21.5； 壽命、以轉(zhuǎn)為1單位3、滾珠絲杠螺母副的選型依據(jù)計算出的最大動載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表3-31，選擇濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的G系列3205-3型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱直徑為32mm，導(dǎo)程為5mm,循環(huán)滾珠為3圈×2列，精度等級取5級，額定動載荷為10678N，大于C，滿意要求。4、傳動效率計算 將公稱直徑mm，導(dǎo)程，代入得絲杠螺旋升角=,將摩擦角，代入下式得；5、剛度驗算先畫

10、出此縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖如圖3所示。最大牽引力為1345N，由螺母裝配總長度為46mm,絲杠螺紋長度取900mm,預(yù)料支承長度為1300mm，絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)載的1/3。 GJ ML圖2.1 縱向進(jìn)給系統(tǒng)計算簡圖 (1)、絲杠的拉伸或壓縮變形量查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表3-31得，滾珠直徑,絲杠底徑，絲杠橫截面積S=624.3 ,已知=1345。將各個數(shù)據(jù)代入下式得=0.02359mm。（2）、滾珠和螺紋滾道間接觸變形依據(jù)公式,求得單圈滾珠數(shù)Z=29；該型號絲杠為單螺母滾珠的圈數(shù)×列數(shù)為3×2，代入公式：×圈數(shù)

11、5;列數(shù)，得滾珠總數(shù)量=174。絲杠預(yù)緊時，取軸向預(yù)緊力N,代入下式得 因為絲杠加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的13，所以變形量可減小一半，取=0.00055。（3）將以上算出的和代入=，求得絲杠總變形量=0.023590.00055=0.02414 本課題中，絲杠的有效行程為900，由機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表3-37可知，五級精度滾珠絲杠有效行程在8001000時，行程偏差允許達(dá)到40,可見絲杠剛度足夠，且小于13的開環(huán)系統(tǒng)定位精度值0.033，滿意要求。 6、穩(wěn)定性校核查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表3-34得，取支承系數(shù)=1；由絲杠底徑，求得截面慣性矩；壓桿穩(wěn)定平安系數(shù)K取3；滾

12、動螺母至軸向固定處的距離a取最大值1300。代入下式得=1345N，故絲杠不會失穩(wěn)。綜上所述。初選的滾珠絲杠副滿意運用要求。2.5 計算減速比i 已知工作臺的開環(huán)脈沖當(dāng)量，滾珠絲杠的導(dǎo)程，初選步進(jìn)電動機(jī)的步矩角，代入下式得 =1.04取。 2.6步進(jìn)電動機(jī)的計算和選型1、計算加在步進(jìn)步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 已知滾珠絲杠的公稱直徑,總長，導(dǎo)程，材料密度；移動部件總重力，由公式得滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量；由公式得拖板折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動慣 ，傳動比i=1。初選步進(jìn)電動機(jī)型號為90BYG2602,為兩相混合式，由常州寶馬集團(tuán)公生產(chǎn)，二相八拍驅(qū)動時步矩角為，查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表4-5得該

13、型號電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。則加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為： 2、計算加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 分快速空載起動和承受最大工作負(fù)載兩種狀況進(jìn)行計算1）快速空載起動時電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩由公式可知,包括三部分：一部分是快速空載起動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩；一部分是移動部件運動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩；還有一部分是滾珠絲杠和今后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩。因為滾珠絲杠副傳動效率很高，依據(jù)公式可知，相對于和很小，可以忽視不計。則有： = 依據(jù)公式，考慮傳動鏈的總效率，計算快速空載起動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩： ×式中 - 對應(yīng)空載最快移動速

14、度的步進(jìn)電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速，單位為； - 步進(jìn)電動機(jī)由靜止到加速至轉(zhuǎn)速所需的時間，單位為s。 其中： 式中 - 空載最快移動速度，任務(wù)書指定為2000； - 步進(jìn)電動機(jī)步矩角，預(yù)選電動機(jī)為； - 脈沖當(dāng)量，任務(wù)書指定為（開環(huán)系統(tǒng)）。將以上各值代入式中，得=417r/min。設(shè)步進(jìn)電動機(jī)由靜止到加速至轉(zhuǎn)速所需時間=0.4s,傳動鏈總效率=0.7。則由公式×求得 0259Nm由式=可知，移動部件運動時，折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為 =式中 - 導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)，滾動導(dǎo)軌取0.005； - 垂直方向的銑削力，空載時取0 - 傳動鏈總效率，取1。則由式=求得 0.0717最終由式=，求得快速空載

15、起動時電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩： =0.33072）最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 由式可知，包括三部分：一部分是折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩；一部分是移動部件運動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩，相對于和很小，可以忽視不計。則有： 其中，這算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩由式計算。本課題中對滾珠絲杠進(jìn)行計算的時候，已知沿著絲杠軸線方向的最大進(jìn)給負(fù)載=1200N，則有： = 再由式=計算垂直方向承受最大工作負(fù)載（）狀況下，移動部件運動時這算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩：=最終由，求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承

16、受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： =1.154經(jīng)過上述計算后，得到加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為 3、步進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 考慮到步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當(dāng)輸入電壓降低時，其輸出轉(zhuǎn)矩會下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，依據(jù)來選擇步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時，須要考慮平安系數(shù)。本課題中取平安系數(shù)K=4，則步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿意： 上述初選的步進(jìn)電動機(jī)型號為90BYG2602, 由機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表4-5查得該型號電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩=?？梢?，滿意上式要求。4、步進(jìn)電動機(jī)的性能校核1）最快工進(jìn)速度時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺最快工進(jìn)速度，脈沖當(dāng)量，由式

17、求出電動機(jī)對應(yīng)的運行頻率。在此頻率下，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩5.3N,遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載 ，滿意要求。2）最快空載移動時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺最快空載移動速度，仿照式求出電動機(jī)對應(yīng)的運行頻率。從上圖中可以查得，在此頻率下，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，大于快速空載起動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，滿意要求。 3）最快空載移動時電動機(jī)運行頻率校核 和最快空載移動速度對應(yīng)的電動機(jī)運行頻率為。查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表4-5可知90BYG2602電動機(jī)的空載運行頻率可達(dá)20000Hz,可見沒有超出上限。 4）起動頻率的計算 已知電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，電動機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時的空載起動

18、頻率（查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表4-5）。則由可以求出步進(jìn)電動機(jī)克服慣性負(fù)載的起動頻率： Hz 此式說明，要想保證步進(jìn)電動機(jī)起動時不失步，任何時候的起動頻率小于683.8Hz。事實上，在采納軟件升降時，起動頻率選得更低，通常只有100Hz(即100step/s)。 綜上所述，本課題中工作臺的進(jìn)給傳動選用90BYG2602步進(jìn)電動機(jī)，完全滿意設(shè)計要求。第三章 微機(jī)數(shù)控硬件電路設(shè)計3.1 MCS51系列單片機(jī)簡介硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ)，機(jī)床硬件電路由以下五部分組成：、主限制器，即中心限制單元CPU；、總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和限制總線；、存儲器，包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器；、接口，即I

19、/O輸入/輸出接口電路； 、外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器及光電輸入機(jī)等?？紤]到系統(tǒng)應(yīng)用場合、限制對象對各種參數(shù)的要求，及經(jīng)濟(jì)價格比等經(jīng)濟(jì)性的要求。因此，在經(jīng)濟(jì)數(shù)控銑床中，舉薦運用MCS51系列單片機(jī)作主限制器。存儲器擴(kuò)展電路設(shè)計應(yīng)當(dāng)包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展。 在選擇程序存儲器芯片時，要考慮CPU和EPROM時序的匹配，還應(yīng)考慮最大讀出速度、工作溫度及存儲器的容量等問題。 在存儲器擴(kuò)展電路的設(shè)計中還應(yīng)包括地址鎖存器和譯碼電路的設(shè)計。3.1.1 MCS51系列指令系統(tǒng)簡介 MCS51系列指令系統(tǒng)共有111條基本指令，其中單字節(jié)指令有49條，雙字節(jié)指令有45條，單字節(jié)指令有17條。1、MCS51

20、系列指令系統(tǒng)的七種尋址方式簡介：（1）、馬上尋址 跟在操作碼后的一個字節(jié)就是實際操作數(shù)。（2）、干脆尋址 指令中干脆給出參與運算或傳送的數(shù)的地址?？梢栽L問三種地址：特別功能寄存器SFR、內(nèi)部RAM128字節(jié)個單元、221個地址空間。 （3）、寄存器尋址 指定某一可尋址的寄存器的內(nèi)容為操作數(shù)。尋址空間是R0R7、A、B、DPTR。（4）、寄存器間接尋址 由指令指定某一寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù)地址，選定R0、R1、SP、DPTR（16位）來存放地址，運用時前加。（5）、變址尋址 由爭辯指定的偏移量寄存器或稱變址寄存器和基址寄存器DPTR或PC相加所得結(jié)果作為操作數(shù)地址。（6）、相對尋址 在指令中給定

21、的地址偏移量和本指令所在單元地址（即PC內(nèi)容）相加，即得到真正有效的單元地址。（7）、位尋址 對內(nèi)部RAM的128位和SFR塊內(nèi)的93位進(jìn)行位操作。2、MCS51系列指令系統(tǒng)主要指令簡介：MCS51系列指令系統(tǒng)111條指令可分為五類：（1）、數(shù)據(jù)傳送類 29條 （2）、算術(shù)操作類 24條（3）、邏輯操作類 24條 （4）、限制程序轉(zhuǎn)移類 17條（5）、布爾變量操作類 17條3.1.2 定時器/計數(shù)器MCS51系列單片機(jī)供應(yīng)兩個十六位可編程的定時器/計數(shù)器，即T0和T1。他們具有兩種工作方式和四種模式。定時器/計數(shù)器的核心是加一計數(shù)器，加一計數(shù)器脈沖有兩個來源，一個是外部脈沖源，另一個是系統(tǒng)的時

22、鐘振蕩器。有兩個模擬開關(guān)，前一個開關(guān)就是特別寄存器TMOD的相應(yīng)位，后一個模擬開關(guān)就是特別寄存器TCON的相應(yīng)位。TMOD和TCON是特地用于定時器/計數(shù)器的限制寄存器。用戶可以用指令對其各位進(jìn)行寫入或更改操作，從而選擇不同的工作狀態(tài)或啟動時間，并可設(shè)置相應(yīng)的限制條件。這兩個限制寄存器各位的功能：1、TMOD限制寄存器GATE門控位或叫選通位。C/T計數(shù)器方式或定時器方式的選擇位。M1和M0工作模式限制位。00 模式0：TLX中的低5位和THX的高8位構(gòu)成13位計數(shù)器。01 模式1：TLX和THX構(gòu)成16位計數(shù)器。10 模式2：可自動再裝入的8位計數(shù)器。11 模式3：把定時器0分成兩個8位計數(shù)

23、器，關(guān)閉定時器1。2、TCON限制寄存器TF0、TF1定時器T0、T1溢出標(biāo)記位，為1時申請中斷。TR0、TR1定時器T0、T1運行限制位，有軟件設(shè)定，來限制定時器/計數(shù)器開啟或關(guān)閉。IE0、IE1外部中斷源的標(biāo)記，為1時表示外部中斷源向CPU申請中斷。IT0、IT1外部中斷源觸發(fā)限制位。3.1.3 中斷系統(tǒng)MCS51系列單片機(jī)供應(yīng)五個中斷源，配備兩個中斷優(yōu)先級，INT0、INT1輸入外部中斷懇求，兩個片內(nèi)定時器/計數(shù)器T0和T1溢出中斷懇求TF0和TF1，一個片內(nèi)串行口中斷懇求TI和RI。各中斷源所對應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址和優(yōu)先級如下：中斷源 人口地址 優(yōu)先級INT0 0003H 0T0

24、 000BH 1INT1 0013H 2T1 001BH 3串行口中斷 0023H 43.2 存儲器擴(kuò)展電路設(shè)計3.2.1 程序存儲器的擴(kuò)展1、常用的ROM芯片及引腳：（1）常用的半導(dǎo)體ROM芯片有：2716（2K*8）、2732A（4K*8）、2764、（8K*8）、27128（16K*8）、27256（32K*8）、27512（64K*8）。2764、27128、27256、27512芯片均有28腳雙列直插式平封裝芯片。引腳向下兼容。（2）地址鎖存器常用的地址鎖存器芯片是74LS373。74LS373是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器。其真值表見表3.1。表3.1 真值表74LS373EGDQL

25、HHHLHLLLLXQ0 3.2.2 數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展常用數(shù)據(jù)存儲器及引腳常用的靜態(tài)RAM芯片有6116（2K*8）、6264（8K*8）、62256（32K*8）等，6264、62256均采納CMOS工藝、28腳雙列直插式平封裝。3.2.3 譯碼電路設(shè)計1、MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的地址譯碼規(guī)則（1）程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器獨立編址。程序存儲器地址和數(shù)據(jù)存儲器地址可以重疊運用。都是從0000HFFFFH。（2）外圍I/O芯片和擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址外圍I/O芯片占用數(shù)據(jù)存儲器地址單元，且運用數(shù)據(jù)存儲器的讀/寫限制信號和讀/寫指令。（3）CPU在訪問外部存儲器時地址編碼CPU的P2口供應(yīng)高

26、8位地址，P0口經(jīng)外部地址鎖存器后供應(yīng)低8位地址。2、地址譯碼方法（1）線選法利用單片機(jī)地址總線高位中的一根線作為選擇某一片存儲器芯片的片選信號。此法用于規(guī)模較小的系統(tǒng)。其優(yōu)點是不須要地址譯碼器，可節(jié)約硬件，降低成本。缺點是可尋址的芯片數(shù)目受到很大的限制，且地址空間不連續(xù)，不能充分利用。（2）全地址譯碼法對容量較大的系統(tǒng)，擴(kuò)展的外圍芯片較多，芯片所需的片選信號多于可利用的地址線時，就須要用這種全地址譯碼法。常采納的譯碼器是74LS138。表3.2是其地址譯碼表。表3.2 74LS138邏輯功能表G1 G2A G2BC B AY7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y01 0 01 0 01

27、0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 0其 他 狀 態(tài)0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1X X X1 1 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 13.3 74LS138地址譯碼表器 件地 址 選 擇 線片內(nèi)地址單元（字節(jié)）地 址 編 碼2764000X XXXX XXXX XXXX8K0000H1FFFH62640

28、01X XXXX XXXX XXXX8K2000H3FFFH8155RAM0101 1110 XXXX XXXX2565E00H5EFFHI/O0101 1111 1111 1XXX65FF8H5FFFH82550111 1111 1111 11XX46FFCH6FFFH3.3 I/O接口電路及協(xié)助電路設(shè)計常用外圍接口芯片有：8155：可編程的RAM/IO擴(kuò)展接口電路（256個RAM、兩個8位口、一個6位口、一個14位的定時器/計數(shù)器）8255：可編程的通用并行接口電路（3個8位口）8279：可編程的鍵盤、顯示接口電路3.3.1 8155 通用可編程接口芯片1、8155引腳及其功能8155 的

29、結(jié)構(gòu)具有40條引腳，采納雙列直插式風(fēng)裝，各引腳功能見表3.4。 表3.4 8155引腳功能引腳含義引腳含義引腳含義AD0AD7PA0PA7PB0PB7PC0PC5TIMER IN地址、數(shù)據(jù)線A口B口C口定時輸入TIMER OUTIO/MALERDWR定時輸出IO/RAM口選擇地址鎖存讀寫CERESETVSSVCC片選復(fù)位地電源2、8155 初始化程序格式如下：MOV DPTR ， 限制口地址MOV A ， 吩咐字MOVX DPTR ，AMOV DPTR ， 計數(shù)初值入口地址MOV A， 計數(shù)初值 MOVX DPTR ，AINC DPTR MOV A ， 計數(shù)初值高位MOVX DPTR ，A 3

30、.3.2 8255 通用可編程接口芯片1、8255 引腳及其功能 8255 引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖3.9，其引腳功能見3.5：2、8255 工作方式的設(shè)定 8255 有三種工作方式：方式0、方式1、方式2。方式0基本的輸入輸出方式方式1應(yīng)答式輸入輸出方式方式2應(yīng)答式雙向輸入輸出方式 表3.5 8255引腳功能引 腳含 義D0D7PA0PA7PB0PB7PC0PC7A0、A1RDWRCERESETGNDVCC數(shù)據(jù)線A口B口 C口地址線讀寫片選復(fù)位地電源 圖3.9 8255引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255 IO的工作方式選擇通過對其內(nèi)部吩咐寄存器設(shè)定方式選擇限制字來實現(xiàn)。其格式及工作方式見圖3.10。C口置/復(fù)位限制字格式如圖3.11所示。3、8255 初始化程序格式如下：MOV AL ， 限制字；定義工作方式OUT 限制口地址，ALIN AL ， 初值OUT 輸出口地址，AL B組下C口：0輸出 1輸入B口： 0輸出 1輸入模式選擇：0模式0 1模式1 A組上C口：0輸出 1輸入A口： 0輸出 1輸入模式選擇：00模式0 01模式1 X1模式2 限制選擇 1=模式選擇 圖3.10 吩咐寄存器方式選擇限制字格式及工作方式置位0=復(fù)位 1=置位 位選擇