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1、基于单片机的二维数控实验台的设计与实现摘要本设计结合机电一体化课程教学环节需要，设计用单片机作为控制系统的X-Y工作台。通过论述X-Y工作台机械结构设计和控制电路接口设计,阐述了机电一体化设计中的共性和关键技术.基于单片机二维数控系统是以单片机为主体，二维数控实验平台为核心的系统。主要应用单片机作为控制核心，LED点阵显示芯片与数控系统相结合的系统。充分发挥了单片机的性能。其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。该系统设计是一个开环控制系统,其结构简单.实现方便而且能够保证一定的精度.降低成本,是控制技术的最简单的应用.它充分的利用了单片机软
2、件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高.系统设计是利用AT89S51单片机,及27128,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能.其基本思想是:通过单片机控制使电机运动从而实现工作台的移动。关键词：XY工作台；单片机；机电一体化设计NC-based single-chip two-dimensional test-bed design and implementationAbstract The combination of mechanical and electrical design aspec
3、ts of the integration of teaching needs, the design of control systems with single-chip microcomputer as the XY table. XY table through on the design of mechanical structure and control interface circuit design, mechanical-electrical integration on the design of the common and key technologies.Two-d
4、imensional numerical control system based on single-chip based on single-chip microcomputer as the main body, the experimental two-dimensional numerical control system as the core platform. The main application of single-chip microcomputer as control core, LED dot matrix display system chips with a
5、combination of CNC system. Give full play to the single-chip performance. Advantage of simple hardware circuit, software functions, the control system reliable and cost-effective features such as high, with a certain degree of use and reference value.The system design is an open-loop control system,
6、 its simple structure, convenient and can realize. Sure. Reduce cost, is the most simple control technology application. It fully utilize the MCU software and hardware function to realize the control of machine tools, Machine processing expanded, accuracy and reliability is further improved.System d
7、esign is to use 27128,6264，AT89S51 and memory and 8155 chips, hardware composition in the control system of the hardware written procedures to achieve certain processing function. The basic idea is: through the single-chip microcomputer control make motor sports so as to realize the worktable moving
8、.Key words: X-Y table; singlechip; mechatronics design目 录第1章 绪 论 .1 1.1课题意义.1 1.2课题研究主要内容 .1 第2章 机械系统设计. 2 2.1 设计参数的确定 2 2.2 总体方案设计 2 2.2.1传动部件的选择3 2.2.2控制系统的设计3 2.2.3步进电机的选用4 2.2.4滚珠丝杠的设计计算 5 2.2.5滚动导轨的参数确定 72.2.6 滚动轴承选型 .82.2.7 滚动导轨刚度及预紧. 9 2.2.8 步进电机惯性负载的计算 9 第3章 控制系统设计 113.1 硬件配置 11 3.2 总体接口设计 1
9、7 3.2.1键盘设计17 3.2.2 显示器设计 .19 3.3 步进电机驱动电路和工作原理.22 3.4总体程序控制. 23 第4章 基于单片机的二维数控实验台的实现 26 4.1 搭建单片机电路 264.2 调试程序 274.3 单片机控制完成，实现功能要求 28总结 29致谢30 参考文献. 31第1章 绪 论1.1课题意义二维数控实验平台系统设计是一个开环控制系统,其结构简单.实现方便而且能够保证一定的精度.降低成本,是控制技术的最简单的应用.它充分的利用了单片机软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高.1.2课题研究主要内容二维数控实验平台系
10、统设计是利用AT89S51单片机,及27128,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能.其基本思想是:通过单片机控制使电机运动从而实现工作台的移动。 经济型数控机床驱动电机采用步进电机，多数采用开环控制，需要选择和计算主要机械传动部件，如滚珠丝杠，螺母副和步进电机等，绘制机床进给传动机构装配图，绘制单片机控制系统的硬件线路图。第2章 机械系统设计2.1 设计参数的确定系统分辨率 （即脉冲当量） 0.01mm 由静止到最大快进速度过度时间 0.1s0.3s 工作台行程 纵向 350mm 横向 300mm最大快进速度 纵向和横向 5m/min2
11、.2 总体方案设计进给伺服系统总体方案 ：单片机光电隔离光电隔离功率放大功率放大步进电 机步进电 机X向图2-1进给伺服系统总体方案方框图Y向脉冲当量即系统分辨率。本设计中，0.01mm当1时，可使步进电机直接与丝杠联接，有利于简化结构，提高精度。因此本设计中取1。2.2.1传动部件的选择1导轨副的选用 要设计的二维工作台式用来配套轻型的立式数控铣床的，需要承受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不已爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。2丝杠螺母副的选用 伺服电机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.01mm的脉冲当
12、量和mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高，预紧后可消除反向间隙。3伺服电动机的选用 因本设计的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，可以选用性能好一些的步进电机，如混合式步进电机，以降低成本，提高性价比。考虑到X、Y两个方向的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置，以及伺服电机拟采用相同的型号与规格。2.2.2控制系统的设计设计的二位数控工作台，其控制系统应该有单坐标定位、两坐标直线插补
13、与圆弧插补的基本功能，所以控制系统应该设计成连续控制型。因本设计所选的精度对于步进电机来说不算高，电机在运转过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用开环控制。要设计一台完整的控制系统，在选择控制器后，还需要扩展存储器，键盘与显示电路、I/O接口电路等。选择合适的驱动，与步进电动机配套使用2.2.3 步进电机的选用步进电动机又称脉冲电动机或为阶跃电动机，目前，随着电子技术，控制技术以及电动机本体的发展和变化，传统的电机分类的间界面越来越模糊；步进电动机的传动定义为：根据输入的脉冲信号，每改变一次励磁状态就前进一定角落，若不改变励磁状态则保持一定的状态而静止；广义的定义为，步进电动机是一种受
14、电脉冲信号控制的无刷式直流电动机，也可看作是在一定频率范围内转速与控制脉冲频率同步的电动机。步进电动机的机理是基于最基本的电磁铁作用，其原始模型起源于1830年至1860年间。在20世纪60年代后期，随着永磁材料的发展，各种实用型的步进电动机应运而生，半导体的发展使得步进电动机得到了广泛的应用。我国的步进电动机开始于21世纪50年代后期，其发展过程大致经历了四个阶段：第一阶段从50年代后期到60年代后期主要是高等院校和科研机构开发并使用少量的步进电机，以多段结构三相反应式步进电动机为主；第二阶段，70年代初期反映在步进电机的生产和研究发展到了一个水平；第三阶段，70年代中期至80年代后期新产品
15、种高性能电动机层出不穷，各种混合式步进电动机及驱动器作为产品得到广泛应用。步进电动机的特点 步进电机有三大部分组成：步进电动机本体，步进电动机控制器及步进电动机驱动器。其特点如下：用数字信号直接进行开环控制，整个系统简单廉价。 位移与输入脉冲数相对应，步距误差不长期积累，可以组成结构简单又具有一定精度的开环控制系统，也可在要求更高组成闭环控制系统。无刷，电动机本体部件少，可靠性高。抑郁启动正反转和变速停止，影响性好。平滑性好，步距角选择范围大，停止时可有自锁能力步进电机的步距角取系统脉冲当量，初选步进电机步距角。步进电机启动力矩的计算设步进电机等效负载力矩为T，负载力为P，根据能量守恒原理，电
16、机所做的功与负载力做功有如下关系式中： 电机转角； 移动部件的相应位移； 机械传动效率。若取 ，则，且，所以式中： 移动部件负载（N）；G移动部件重量（N）； 与重量方向一致的作用在移动部件上的负载力（N）； 导轨摩擦系数；步进电机步距角，（rad）；T电机轴负载力矩本例中，取（淬火钢滚珠导轨的摩擦系数），为丝杠牵引力，。考虑到重力影响，Y向电机负载较大，因此取，所以若不考虑启动时运动部件惯性的影响，则启动力矩取安全系数为0.3，则 对于工作方式为三相六拍的三相步进电机步进电机的最高工作频率查表选用两个45BF005-型步进电机。2.2.4 滚珠丝杠的设计计算滚珠丝杠的负荷包括铣削力及运动部件
17、的重量所引起的进给抗力。应按铣削时的情况计算。最大动负载Q的计算 查表得系数，寿命值查表得使用寿命时间T=15000h，初选丝杠螺距t=4mm，得丝杠转速所以 X向丝杠牵引力 =1.414x0.01x550=7.77NY向丝杠牵引力=1.414x0.01x800=11.312N所以最大动负荷X向 Q(X)=6.2x1x1x7.77=48.174NY向 Q(Y)=6.2x1x1x11.312=70.13N查表，取滚珠丝杠公称直径 ，选用滚珠丝杠螺母副 的型号为 SFK1004，其额定动载荷为390N，足够用。滚珠丝杠螺母副几何参数计算传动效率计算式中：摩擦角；丝杠螺纹升角。刚度验算滚珠丝杠受工作
18、负载P引起的导程的变化量Y向所受牵引力大，故应用Y向参数计算 所以 丝杠因受扭矩而引起的导程变化量很小，可以忽略。所以导程总误差查表知E级精度的丝杠允许误差，故刚度足够。稳定性验算由于丝杠两端采用止推轴承，故不需要稳定性验算。2.2.5滚动导轨的参数确定导轨是数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度，精度与精度保持性。目前的数控机床采用导轨形式的主要有：滑动导轨，滚动导轨，静压导轨三类。1导轨的分类：滑动导轨： 滑动导轨主要有：金属对金属，金属对塑料，后者较为常用。后者的化学稳定性好，摩擦系数抵，静摩擦系数小，耐磨损，耐腐蚀，吸振性好，比重小，强度大，加工成型简单，能在任何液体
19、或者无润滑条件下工作。其缺点是：耐热性差，导热率低，须注意散热，刚性也比较差，吸湿性大易影响尺寸的稳定，应选用在水或者油中尺寸稳定且能耐酸和弱碱的塑料。滚动导轨：滚动导轨的技术要求两导轨面见的不平行度不小于3m导轨平面度不小于5m滚动体的直径差一般机床全部滚动体为2m。每组滚动体为1m；精密机床全部滚动体为1m，每组滚动体为0，5m。滚柱的锥度：0，5-1m。表面粗糙度：普通机床，磨削不抵于0，40（m），精密机床磨削不抵于0，20（m）滚动导轨的结构形式按滚动体种类分，可有以下几种；滚珠导轨。这种导轨的承载能力小，刚度低。导轨面上容易出现凹坑，但对加工精度影响不大，其材料一般为淬火钢。滚柱导
20、轨。它的承载能力比上述的大，适合载荷较大的机床，但滚柱导轨对安装的偏斜较为灵敏，易引起侧移和侧向滑动从而使导轨磨损加快或者降低精度。滚针导轨。这种导轨的特点是尺寸小，结构紧凑。合适导轨受限的机床。动导轨的支承在数控机床上使用的滚动导轨有两种形式；滚动滑块式滚柱导轨和组装式直线滚针导轨。静压导轨这样导轨的优点是：工作表面完全处于纯液体摩擦状态下，所以其摩擦系数极低，能使驱动功率降低；导轨的运动不受负载和速度的限制，且低速时运动均匀，不出现爬行现象。使用的寿命小。抗振性好；承载能力大；摩擦发热小，导轨的温升小。它的结构形式有开式和闭式两种。2导轨选择：导轨为直线滚动矩形导轨，本设计中共用4条导轨，
21、每条导轨用2个滑块，根据纵向最大动载荷C=3710.317N,横向最大动载荷C3771.270N，通过查机电综合设计指导表2-10P33，初选4条导轨的型号都为GDA20TW。其部分参数如下：根据工作台的长度和工作台的行程，从机电综合设计指导表2-10中查得公式。式中为支座长度；为导轨两孔之间的距离。可算得纵向导轨的12，横向导轨的11。估算出导轨的长度为：纵向进给的导轨长度为800mm，横向进给的导轨为700mm。2.2.6 直线滚动轴承的选型上导轨 G(x)=550N下导轨G(Y)=800N采用双排两列4个直线滚动轴承来实现滑动平台的支撑。2.2.7滚动导轨刚度及预紧方法 当工作台往复移动
22、时，工作台压在两端滚动体上的压力会发生变化，受力大的滚动体变形大，受力小的滚动体变形小。当导轨在位置时，两端滚动体受力相等，工作台保持水平；当导轨移动到位置或时，两端滚动体受力不相等，变形不一致，使工作台倾斜角，由此造成误差。此外，滚动体支承工作台，若工作台刚度差，则在自重和载荷作用下产生弹性变形，会使工作台下凹（有时还可能出现波浪形），影响导轨的精度。2.2.8 步进电机惯性负载的计算 表2-3 齿轮尺寸 1728171914.55 283025.5517.5根据等效转动惯量的计算公式，得式中： 折算到电机轴上的惯性负载（）； 步进电机转轴的转动惯量（）；齿轮 的转动惯量（）；齿轮 的转动惯
23、量（）；滚珠丝杠的转动惯量（）；M移动部件质量（）。对材料为钢的圆柱零件转动惯量可按下式估算式中：D圆柱零件直径（cm）；L零件长度（cm）。所以电机轴转动惯量很小，可以忽略，则因为所以惯性匹配比较符合要求。第3章 控制系统设计3.1 硬件系统设计3.1.1 确定机床控制系统方案根据机械系统方案的要求，可以看出：对机械部分的控制只有对进给系统的步进电机的控制，从而控制工作台进给。控制系统有微机的、有PLC的、也有单片机的，这里采用的是开环控制系统，可以选择经济型的单片机控制系统。另外，既然要控制，就得有输入和输出设备才能对相应的运动进行控制。其控制系统框图如图8-1所示： 图8-1 控制系统框
24、图存储器扩展光电隔离驱动器I/O口扩展单片机功 率 放 大X轴电机Y轴电机驱动器纵向丝杠横向丝杠显示器键 盘3.1.2 主要硬件配置：单片机选用AT89S51，AT表示ATMEL公司的产品，9表示内含Flash存储器，S表示含有串行下载Flash存储器。本设计所选AT89S51的性能参数为：Flash存储器容量为4KB、16位定时器2个、中断源6个（看门狗中断、接收发送中断、外部中断0、外部中断1、定时器0和定时器1中断）、RAM为128B、14位的计数器WDT、I/O口共有32个AT89S51单片机地址锁存器芯片74LS373：27128,6264存储器及8155芯片74LS138 为3 线
25、8 线译码器，共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式。3.1.3 AT89S51主要管脚功能：AT89S51有40个管脚，分成两排，每一排各有20个脚。在40个管脚中，其中有32个脚可用于各种控制，比如控制小灯的亮与灭、控制电机的正转与反转、控制电梯的升与降等，这32个脚叫做单片机的“端口”，在单片机技术中，每个端口都有一个特定的名字，比如第一脚的那个端口叫做“P1.0”。管脚说明：VCC：供电电压。 GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它
26、可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出
27、电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD
28、（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它
29、可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESE
30、T；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。3.1.4 EPROM的选用为简化电路，此处选用2764EPROM (8K*8位)。本设计采用二片2764EPROM
31、，分别存放监控程序,各功能模块程序,常用零件加工程序。以便于更换各功能模块程序和零件加工程序时，只需更换各自芯片即可，方便升级。2764芯片主要引脚功能:A0A12 13位地址线D0D7 数据输出线 数据输出允许信号 编程控制信号，用于引入编程脉冲 片选信号2764主要工作方式:读方式及为低电平，Vpp5V时处于读出方式写方式为低电平, 亦为低电平，VPP21V, 为高电平时，2764芯片处于禁止状态。将数据线上数据固化到指定地址单元。编程禁止方式一此为向多片2764写入不同程序而设置的，当VPP=+21V时，为高电平时，2764芯片处于编程禁止状态。3.1.5 RAM的选用数据存储器RAM通
32、常采用MOS型，MOS型RAM分静态、动态两种。动态RAM集成度高，功耗小，成本低，但控制逻辑复杂，需要定期刷新,尤其是容易受到干扰，对环境、结构、电摞等都有较高的要求。对实时控制系统而言,可靠是第一位的,此处选用大容量静态RAM6264(8K*8位)一片。6264主要引脚功能：A0A12 13位地址线IO1IO7 数据输入输出线 数据输出允许信号 写选通信号 片选信号6264主要工作方式:读方式及为低电平，为高电平时，6264将数据输出到指定地址。写方式为低电平，亦为低电平时,允许数据输入。封锁方式为高电平时，该芯片没被选通，不工作。3.1.6 AT89S51 I/O的扩展可编程接口芯片是指
33、其工作方式可由与之对应的软件命令来加以改变的接口芯片。这类芯片一般具有多种功能，使用灵活方便，使用前必须由CPU对其编程设定工作方式，然后按设定的方式进行操作。8155可编程并行I/O接口具有功能强，价格便宜，且具有与MCS-51单片机配置简单、方便等优点。是单片机应用系统最常用的外部功能扩展器件之一。8155的结构框图及引脚排列见下图。 3.1.7 8155工作方式查询8155I/O工作方式选择通过对8155内部命令寄存器（命令口）设定命令控制字实现。命令寄存器格式及对应的工作方式：8155I/O有四种工作方式，即ALT1，ALT2，ALT3，ALT4。其中各符号说明如下：AINTR：A口中
34、断，请求输入信号，高电平有效。BINTR：B口中断，请求输入信号，高电平有效。ABF（BBF）：A口（B口）缓冲器满状态标志输出线，（缓冲器有数据时BF为高电平）。ASTB（BSTB）：A口（B口）设备选通信号输入线，低电平有效。在ALT1ALT4的不同方式下，A口、B口及C口的各位工作方式如下：ALT1：A口，B口为基本输入/输出，C口为输入方式。ALT2：A口，B口为基本输入/输出，C口为输出方式。ALT3：A口为选通输入/输出，B口为基本输入/输出。PC0为AINTR，PC1为ABF，PC2为，PC3PC5为输出。ALT4：A口、B口为选通输入/输出。PC0为AINTR，PC1为ABF，
35、PC2为，PC3为BINTR，PC4为BBF，PC5为。 3.1.8状态查询8155还有一个状态寄存器，用于锁存I/O口和定时器的当前状态，供CPU 查询用。状态寄存器和命令寄存器共用一个地址，命令寄存器只能写入不能读出，而状态寄存器只能读出不能写入。所以可以认为，CPU读该地址时，作为状态寄存器，读出的是当前I/O口和定时器的状态，而写该地址时，则作为命令寄存器对I/O口工作方式的选择。3.1.9 8155定时功能8155芯片内有一个14位减法计数器，可对输入脉冲进行减法计数。外部有两个定时器引脚TINEIN 和TIMEOUT。TINEIN为定时器时钟输入，有外部输入时钟脉冲，TIMEOUT
36、为定时器输出，输出各种信号脉冲波形。定时器的低8位和高6位计数器定时是出方式由04H、05H寄存器确定。对定时器编程时，首先将计数器及定时器方式送入定时器口，（定时器的低8位和高6位，定时器方式M）04H，05H。计数常数在002H3FFF之间。计数器的起动和停止由命令寄存器的最高两位TM2和TM1决定。但何时读都可以置定时器的长度和工作方式，然后必须将起动命令写入命令寄存器。既使计数器已经计数，在写入起动命令后，仍可改变定时器的工作方式。3.1.10芯片地址分配AT89S51支持的存储芯片，程序存储器与数据存储器单独编址，EPROM与RAM地址分配较为自由,不必考虑会发生冲突,因AT89S5
37、1复位后,从0000H开始，内部程序存储器空间为0000H-0FFFH，外部2片2764芯片地址分别为0C000H-0DFFFH，8000H-9FFFH。AT89S51内部数据存储器空间为00H-0FFH，外部6264芯片地址：6000H-7FFFH1#8155芯片地址(假定未用地址用0表示)/IO0时，8155(1)内部RAM地址范围 E000H-E0FFH/IO1时，端口地址：控制口：E100H；PA口：E101H；PB口：E102H；PC口：E103H；定时器低八位：E104H；定时器高八位：E105H2#8155芯片地址(假定未用地址用0表示)/IO0时，8155(1)内部RAM地址范
38、围 0A000H-0A0FFH/IO1时，端口地址：控制口：0A00H；PA口：0A01H；PB口：0A02H；PC口：0A03H；定时器低八位：0A04H；定时器高八位：0A05H3.2 总体接口设计:（键盘、显示）3.2.1 键盘设计： 4*4矩阵键盘电路图键盘内部具有去抖动处理电路，可直接输出按键的键值编码，并采用串行方式与单片机或微处理器进行接口，使用该器件可简化单片机系统软硬件的键盘接口。程序如下：；位定义COUNT DATA 70HRXBUF DATA 20H；I/O定义DIO BIT P1.4CS BIT P1.2CLK BIT P1.3；主程序MAIN：MOV SP，#50HM
39、OV P1，#0FFH ；将P1口置为输入SETB IT0 ；INT0为边沿触发SETB PX0 ；INT0为高优先级中断SETB EX0 ；开INT0中断SETB EA ；CPU开中断LCALL DL25ms ；延时25ms等待SK5278复位；INT0键盘中断程序INT0：LCALL RECEIVE ；读键值MOV A，RXBUF ；键值送ACJNE A，#00H，KEY-1 ；K0键未按下转下键LJMP KEY0 ；K0键按下，转入相应键值处理子程序KEY1：CJNE A，#01H，KEY-2；LJMP KEY1 ；K1键按下，转入相应键值处理子程序KEY2：KEY15：CJNE A，#
40、0FH，KEYFH ；K15键未按下，中断返回LJMP KEY15 ；KEY15键按下，转入相应键值处理程序KEYFH：RET； 无键按下时中断返回读键盘值程序RECEIVE：CLR CS ；读键盘数据有效SETB DIO ；将DIO置为高电平输入状态ACALL DL 15s ；T1延时MOV COUNT，#08H ；共八位数据LOOP：SETB CLKACALL DL 15s ；T2延时MOV A，RXBUFRL A ；数据左移一位MOV RXBUF，AMOV C，DIO ；读取一位数据MOV RXBUF.0，CCLR CLKACALL DL 15s ；T3延时DJNZ COUNT，LOOP
41、SETB DIO ；将DIO重置为高电平输入ACALL DL 15sSETB CS ；读键盘数据无效 RET3.2.2 显示器设计：单片机系统通常需要有LED对系统的状态进行观测，而很多工业控制用单片机如MCS51系列本身并无显示接口部分，需要外接显示的译码驱动电路。LED数码管显示有动态显示和静态显示两种方式。通常不管采用哪种显示方式，单片机往往都工作于并行IO或存储器方式。在采用51单片机的控制系统中，利用MAXIM串行接口8位LED显示驱动器MAX7219构成显示接口电路，仅需使用单片机3个引脚，即可实现对8位LED数码管的显示控制和驱动，线路非常简单，控制简单方便。管脚图：控制程序：
42、该中断子程序既可发送一个16位数据，也可连续发送多个，非常方便。主程序及发送中断子程序、数据格式转换子程序如下；主程序 ；把数据格式转换 MOV R1，31H MOV R5，8 LCALL BSHIFT；把8位数均转换 ；初始化7219 MOV R2，8 MOV R0，40H SETB；奇偶字节发送判断标志 CLR P32 MOV A，R0 MOV SBUF，A；发送40H起内容，初始化 ；发送8个要显示的数据 MOV R2，88；8个数据共16字节 MOV R0，30H；30H为数据缓冲区首址 SETB P32；准备LOAD 电平 MOV A，R0 MOV SBUF，A；开始发送数据 ；发送中断子程序STINT1： CLR TI CPL F0 JNB F0，ST13 SETB P32；发完16位后产生
