控制硬件部分.docx

《控制硬件部分.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章控制系统硬件设计4.1确定硬件电路的总体方案X-Y数控工作台控制系统硬件框图如下：中央处理单元(CPU)存储器RAM/ROM输入/输出I/O接口信号变换控制对象外设（键盘、显示器、打印机、磁盘机等）4.1.1主控制器CPU的选择随着微电子技术水平的不断提高，单片微型计算机有了飞跃的发展。单片机的型号很多，而目前市场上应用MCS-51芯片及其派生的兼容芯片比较多，MCS-51系列单片机是集中CPU，I/O端口及部分RAM等为一体的功能性很强的控制器。只需增加少量外围元件就可以构成一个完整的微机控制系统，并且开

2、发手段齐全，指令系统功能强大，编程灵活，硬件资料丰富。如目前应用最广的8位单片机8031，价格低廉，而性能优良，功能强大。从本设计的系统来看，选用8031单片可以获得较高的性价比。4.1.2.存储器扩展电路设计①程序存储器的扩展单片机应用系统中扩展用的程序存储器芯片大多采用EPROM芯片。其型号有：2716，2732，2764，27128，27258，其容量分别为2K,4K,8K,16K,32K。在选择芯片时要考虑CPU与EPROM时序的匹配。8031所能读取的时间必须大于EPROM所要求的读取时间。此外，还需要

3、考虑最大读出速度，工作温度以及存储器容量等因素。在满足容量要求时，尽量选择大容量芯片，以减少芯片数量以简化系统。综合以上因素，选择2764芯片作为本次设计的程序存储器扩展用芯片。单片机规定P0口提供8为位地址线，同时又作为数据线使用，所以为分时用作低位地址和数据的通道口，为了把地址信息分离出来保存，以便为外接存储器提高低８位的地址信息，一般采用74LS373芯片作为地址锁存器，并由CPU发出允许锁存信号ALE的下降沿，将地址信息锁存入地址锁存器中。由以上分析，采用2732EPROM芯片的程序存储器扩展电路框图如下

4、所示：A12↓A82732A7↓A0D7↓D0P1.7↓P1.0P2.4↓P2.0ALEP0.7↓P0.0译码电路G74LS372扩展2732电路框图②数据存储器的扩展由于8031内部RAM只有128字节，远不能满足系统的要求。需要扩展片外的数据存储器。单片机应用系统数据存储器扩展电路一般采用6116,6262静态RAM数据存储器。本次设计选用6264芯片作为数据存储器扩展用芯片。其扩展电路如下所示：扩展6264电路框图③译码电路在单片机应用系统中，所有外围芯片都通过总线与单片机相连。单片机数据总线分时的与各个外

5、围芯片进行数据传送。故要进行片选控制。由于外围芯片与数据存储器采用统一编址，因此单片机的硬件设计中，数据存储器与外围芯片的地址译码较为复杂。可采用线选法和全地址译码法。线选法是把单独的地址线接到外围芯片的片选端上，只要该地址线为低电平，就选中该芯片。线选法的硬件结构简单，但它所用片选线都是高位地址线，它们的权值较大，地址空间没有充分利用，芯片之间的地址不连续。对于RAM和I/O容量较大的应用系统，当芯片所需的片选信号多于可利用的地址线的时候，多采用全地址译码法。它将低位地址作为片内地址，而用译码器对高位地址线进行

6、译码，译码器输出的地址选择线用作片选线。④存储器扩展电路设计8031单片机所支持的存储系统起程序存储器和数据存储器为独立编址。该设计选用程序存储器2764和数据存储器6264组成8031单片机的外存储器扩展电路，单片机外存储器扩展电路如下：⑤I/O扩展电路设计(a).通用可编程接口芯片81558031单片机共有4个8位并行I/O接口，但供用户使用的只有P1口及部分P3口线。因此要进行I/O口的扩展。8155与微机接口较简单，是微机系统广泛使用的接口芯片。8155与8031的连接方式如下图所示(b).键盘，显示器接

7、口电路键盘，显示器是数控系统常用的人机交互的外部设备，可以完成数据的输入和计算机状态数据的动态显示。通常，数控系统都采用行列式键盘，即用I/O口线组成行，列结构，按键设置在行列的交点上。数控系统中使用的显示器主要有LED和LCD。下图所示为采用8155接口管理的键盘，显示器电路。它有4X8键和6位LED显示器组成。为了简化秒电路，键盘的列线及ＬＥＤ显示器的字位控制共用一个口，即共用8155的PA口进行控制，键盘的行线由8155C口担任，显示器的字形控制由8155的PB口担任。键盘显示器接口电路如下所示：4.1.3

8、步进电机驱动电路设计①脉冲分配器步进电机的控制方式由脉冲分配器实现，其作用是将数控装置送来的一系列指令脉冲按一定的分配方式和顺序输送给步进电机的各相绕组，实现电机正反转。数控系统中通常使用集成脉冲分配器和软件脉冲分配器。本设计采用集成脉冲分配器YB015。采用YB015硬件环行分配器的步进电机接口线路图如下：②光电隔离电路在步进电机驱动电路中，脉冲分配器输出的信号经放大后