机电一体化毕业设计论文YM1212多功能数控激光切割机.doc

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1、山东英才学院毕业设计题 目 YM-1212 多功能数控激光切割机专 业 机电一体化姓 名 指导教师 二O一O年一月二日40山东大学自学考试课程设计（本科）目 录第一章 绪论61.1设计任务61.2总体设计方案分析6第二章 机械部分的结构设计82.1 XY工作台的设计82.1.1主要设计参数及依据82.1.2 XY工作台部件进给系统受力分析82.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重量82.2 Z轴传动系统设计9第三章 滚珠丝杠传动系统的设计计算113.1 强度计算113.2 滚珠丝杠副的传动效率11第四章 直线滚动导轨的选型13导轨主要分为滚动导轨和滑动导轨两种，13型号：选用GGB型四方向等载

2、荷型滚动直线导轨副13第五章 步进电机及其传动机构的确定145.1 步进电机的选用145.2齿轮传动机构的确定155.2.1传动比的确定155.2.2齿轮结构主要参数的确定155.3步进电机惯性负载的计算16第六章 传动系统刚度的分析18第七章 消隙方法与预紧207.1消隙方法207.2预紧21第八章 数控系统设计228.1 确定机床控制系统方案228.2 主要芯片配置228.2.1主要芯片选择228.2.2 主要管脚功能228.2.3 EPROM的选用238.2.4 RAM的选用248.2.5 89C51存储器及I/O的扩展248.2.6 8155工作方式查询258.2.7状态查询278.2

3、.8 8155定时功能278.2.9 芯片地址分配288.3 键盘设计298.3.1键盘定义及功能298.3.2 键盘程序设计298.4 显示器设计328.4.1显示器显示方式的选用328.4.2显示器接口328.4.3 8155扩展I/O端口的初始化338.5 插补原理358.6光电隔离电路358.7越界报警电路368.8 总体程序控制368.8.1流程图368.8.2总程序36第九章 步进电机接口电路及驱动38结 论41参 考 文 献42摘要激光是20世纪人类的重大科技发明之一，它对人类的社会生活产生了广泛而深远的影响。作为高技术的研究成果，它不仅广泛应用于科学技术研究的各个前沿领域，而且

4、已经在人类生产和生活的许多方面得到了大量的应用，与激光相关的产业已在全球形成了超过千亿美元的年产值。激光加工技术发展非常迅速，其应用范围日趋广阔，激光被誉为“万能加工工具”“未来制造系统的共同加工手段”。 激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性材料以及精密细复杂的零件，因而数控激光切割在我国制造业中正发挥出巨大的优越性。本文设计了一台单片机控制的数控激光切割机床，主要完成了：机床整体结构设计，Z轴、XY轴的结构设计计算、滚珠丝杠、直线滚动导轨的选择及其强度分析；以步进电机为进给驱动的驱动系统及其传动机构的分析设计计算；以89C51为主控芯片的数控系统硬件电路设计、系统初始化设计及

5、系统软件方案设计和步进电机的控制程序设计。关键词 激光切割机床、CNC、结构、设计ABSTRACT Laser is the 20th century, one of the major scientific and technological invention, its social life of mankind will have a broad and far-reaching impact. As a high-tech research results, it is not only widely used in scientific and technological rese

6、arch in various frontier areas, and has been in human life in many aspects of the production and obtained a large number of applications, and laser-related industries around the world have been formed more than 100 billion U.S. dollars The annual output value. Laser processing technology developed v

7、ery rapidly, and its increasingly wide range of applications, the laser known as the universal processing tool Future manufacturing systems a common processing means.The main target application of laser cutting is hard to cut materials, such as high strength, high toughness materials, and fine compl

8、ex precision parts, and thus CNC laser cutting in Chinas manufacturing industry is playing an enormous advantage.This paper designed a microcontroller-controlled CNC laser cutting machine tools, mainly completed: the overall structure of machine tool design, Z-axis, XY-axis of the structural design

9、calculation, ball screws, linear motion guide the choice and intensity of analysis; to step motor drive for the feed drive system and its drive mechanism analysis and design calculation; to 89C51 as the master chip CNC system hardware circuit design, system design and system software to initialize t

10、he program design and stepper motor control programming.Key words laser cutting machine、CNC、structure、design第一章 绪论1.1设计任务本次设计任务是设计一台单片机（89C51主控芯片）控制激光切割机床，主要设计对象是XY工作台部件及89C51单片机控制原理图。而对激光切割机其他部件如冷水机、激光器等不作为设计内容要求，只作一般了解。单片机对XY工作台的纵、横向进给脉冲当量0.001mm/ pluse。工作台部件主要构件为滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、步进电机、工作台等。设计时应兼顾两方向的

11、安装尺寸和装配工艺。1.2总体设计方案分析参考数控激光切割机的有关技术资料，确定总体方案如下：采用89C51主控芯片对数据进行计算处理，由I/O接口输出控制信号给驱动器，来驱动步进电机，经齿轮机构减速后，带动滚珠丝杠转动，实现进给。其原理示意图1.1。 微机控制线路图参考MCS51系列单片机控制XY工作台线路图。步进电机参照RORZE株式会社的产品样本选取，以保证质量和运行精度,同时驱动器也选用RORZE的配套驱动器产品。滚珠丝杠的生产厂家很多，本设计参照了汉江机床厂、南京工艺装备制造厂的样本资料，力求从技术性能、价格状况、通用互换性等各方面因素考虑，最后选用南京工艺装备厂的FFZD系列滚珠丝

12、杠，即内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杠副。本设计弃用Z80，而选用单片机。单片机体积小、抗干扰能力强，对环境要求不高，可靠性高，灵活性好，性价比大大超过了Z80。比较后选用89C51为主芯片。在使用过程中89C51虽有4K的FLASH（E2PROM），但考虑实际情况需配备EPROM和RAM，并要求时序配备。选晶体频率为6MHz，89C51读取时间约为3t，则t480ns ,常用EPROM读取时间约为200450ns。89C51的读取时间应大于ROM要求的读取时间。89C51的读写时间约为4T，则TR660ns，TW=800ns，常用RAM读写时间为200ns左右，均满足要求。根据需要，扩展I/O接

13、口8155，因显示数据主要为数字及部分功能字，为简化电路采用LED显示器。键盘采用非编码式矩阵电路。为防止强电干扰，采用光电隔离电路。第二章 机械部分的结构设计2.1 XY工作台的设计2.1.1主要设计参数及依据本设计的XY工作台的参数定为：工作台：12001200mm激光器：轴快流CO2激光器，激光功率400W定位速度最大：10m/min重复定位精度：0.05mm/m电源：380Vac5%;50/60HZ5Kva环境温度：0-45环境湿度：50-95%RH整机重量：1800KG外型尺寸（LWH）:274020201300mm2.1.2 XY工作台部件进给系统受力分析因激光切割机床为激光加工,

14、其激光器与工件之间不直接接触,因此可以认为在加工过程中没有外力负载作用。其切削力为零。XY工作台部件由工作台、中间滑台、底座等零部件组成,各自之间均以滚动直线导轨副相联,以保证相对运动精度。设下底座的传动系统为横向传动系统，即X向，上导轨为纵向传动系统，即Y向。一般来说,数控切割机床的滚动直线导轨的摩擦力可忽略不计,但滚珠丝杠副,以及齿轮之间的滑动摩擦不能忽略,这些摩擦力矩会影响电机的步距精度。另外由于采取了一系列的消隙、预紧措施,其产生的负载波动应控制在很小的范围2.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重量初定工作台尺寸(长宽高度)为:1200120080mm，材料为HT200，估重为650N

15、 (W1)。设中托座尺寸(长宽高度)为:12001200250mm，材料为HT200，估重为250N（W2）。另外估计其他零件的重量约为250N (W3)。加上工件最大重量约为120Kg（1176N）(G)。则下托座导轨副所承受的最大负载W为:W=W1+W2+W3+G650+250+250+11762286N2.2 Z轴传动系统设计图3 丝杠示意图激光切割机对Z轴随动机构要求非常高。在切割中需随时检测和控制切割表面的不平度，通过伺服电机和滚珠丝杆调整切割头的高度，以保证激光聚焦后的焦点在切割板材的表面位置。由于激光焦点至板面的距离将影响割缝宽窄及质量，因此，要求Z轴的检测精度高于0.010mm

16、：同时，随动速度应大于5m/min。随动速度太快会造成切割头上下震荡，太慢又造成切割头跟不上的现象。目前。对加工板材的检测主要有电容、电感、电阻、激光、红外等几种方式。电感式和电阻式属于传感器，激光、红外及电容式属于非接触式传感器。电容式传感器在运动检测过程中不发生摩擦阻力，最适于金属板材和高速切割加工，而激光和红外位移传感器对加工材料的反射率很敏感，仅适用于一些特殊场合的切割加工(如强磁场、强干扰环境)。所以在选择传感器时，应注意检测精度和对切割材料的适应性，同时安装时还需要注意采取抗干扰措施。Z轴结构示意图,如图2所示 构工作原理为:数控系统向伺服电机发出指令,伺服电机开始旋转,电机轴与小

17、带轮通过键相连接,从而带动小带轮转动,假定额定转速为3000 r/min,大小带轮的配比为1:2,通过同步带传动后,大带轮额定转速为1500 r/min。大带轮与丝杠也是通过键连接的,丝杠随之与大带轮同速同向旋转。丝杠上的螺母随着丝杠的旋转,顺着丝杠螺纹而上下移动,从而带动螺母座上下移动。螺母座与溜板通过螺钉相连接,进而带动与溜板相连的外导光管上下运动。切割头是安装在外导光管上的,从而实现了切割头的上下运动。为了防止丝杠上沾染灰尘,如图3所示。在轴承座与轴承盖上都设计了粘圈,使整个机构密封性更好。第三章 滚珠丝杠传动系统的设计计算根据机床的受力情况及结构尺寸，参照南京工艺装备厂的产品系列，选用

18、FFZD内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杆，具体型号如下： X向： FFZD 2504-3/490500Y向： FFZD 2504-3/5001100因X向的滚珠丝杆比Y向的滚珠丝杆所受的负载大，现只计算X向丝杆的相关数据，Y向根据X向的结果相同选用即可满足要求。3.1 强度计算轴向负荷计算公式： （3.1）式中F 切削力，F=0W工件重量加工作台重量 W=2286NU滚动导轨上的滚动摩擦系数（约为0.003-0.004），取U=0.004则根据式（3.1）： = 0.0042286=9.1N激光切割机滚珠丝杠是在低速条件下工作的。故本处的 Go=（0.2-0.3）， =18.4-27.6N。对照样

19、本参数,这里的Go非常小，选定导程为4的滚珠丝杠副。3.2 滚珠丝杠副的传动效率滚珠丝杠副的传动效率为: （3.2）式中滚珠丝杠的螺纹升角当量摩擦角 根据当量摩擦系数和当量摩擦角关系（见表3.1），前面已经定v=1m/s，材料选择灰铸铁HRC45。 所以：=400，tg=0.0025 ；因为=arctg（Ph/d） （3.3）式中:Ph导程，4mmd丝杠公称直径，25mm则根据式（3.3）：2.91则根据式（3.2）得：0.953。表3.1 当量摩擦系数f和当量摩擦角齿圈材料锡 青 铜无锡青铜灰铸铁齿面硬度HRC45其它HRC45HRC45其它相对速度 s m/sfffff0.010.050.

20、100.250.501.01.52.02.53.04581015240.1100.0900.0800.0650.0550.0450.0400.0350.0300.0280.0240.0220.0180.0160.0140.0136175094343433092352172001431361221161020550480450.1200.1000.900.0750.0650.0550.050.0450.0400.0350.0310.0290.0260.0240.0206515435094173433092522352172001471401291221090.1800.1400.1300.100

21、0.0900.0700.0650.0550.050.0450.0400.0350.0310127587245435094003433092522352172001430.1800.1400.1300.1000.0900.0700.0650.0551027587245435094003433090.1900.1600.1400.1200.1000.0900.0800.0701045905758651549509434400 山东大学自学考试课程设计（本科）第四章 直线滚动导轨的选型导轨主要分为滚动导轨和滑动导轨两种， 直线滚动导轨在数控机床中有广泛的应用。相对普通机床所用的滑动导轨而言，它有以下

22、几方面的优点：定位精度高：直线滚动导轨可使摩擦系数减小到滑动导轨的1/50。由于动摩擦与静摩擦系数相差很小，运动灵活，可使驱动扭矩减少90%，因此，可将机床定位精度设定到超微米级。降低机床造价并大幅度节约电力：采用直线滚动导轨的机床由于摩擦阻力小，特别适用于反复进行起动、停止的往复运动，可使所需的动力源及动力传递机构小型化，减轻了重量，使机床所需电力降低90%，具有大幅度节能的效果。可提高机床的运动速度：直线滚动导轨由于摩擦阻力小，因此发热少，可实现机床的高速运动，提高机床的工作效率2030%。可长期维持机床的高精度对于滑动导轨面的流体润滑，由于油膜的浮动，产生的运动精度的误差是无法避免的。在

23、绝大多数情况下，流体润滑只限于边界区域，由金属接触而产生的直接摩擦是无法避免的，在这种摩擦中，大量的能量以摩擦损耗被浪费掉了。与之相反，滚动接触由于摩擦耗能小滚动面的摩擦损耗也相应减少，故能使直线滚动导轨系统长期处于高精度状态。同时，由于使用润滑油也很少，大多数情况下只需脂润滑就足够了，这使得在机床的润滑系统设计及使用维护方面都变的非常容易了。所以在结构上选用：开式直线滚动导轨。型号：选用GGB型四方向等载荷型滚动直线导轨副，如图4.1。图4.1 直线滚动导轨具体型号：X向选用GGB20BA2P，2 500-4 ；Y向选用GGB20AB2P，2 1100-4第五章 步进电机及其传动机构的确定5

24、.1 步进电机的选用1. 脉冲当量和步距角已知脉冲当量为1m/STEP，而步距角越小，则加工精度越高。初选为0.36o/STEP（二倍细分）。2.步进电机上起动力矩的近似计算 电机起动力矩： （5.1）式中: M为滚珠丝杠所受总扭矩Ml为外部负载产生的摩擦扭矩，有: （5.2）=920.025/2tg（2.91+0.14）=0.062NmM2为内部预紧所产生的摩擦扭矩，有： （5.3）式中: K预紧时的摩擦系数，0.10.3 Ph导程，4cmFao预紧力，有：Fao=Fao1+Fao2取Fao1=0.04Ca=0.04 1600=640NFao2为轴承的预紧力，轴承型号为6004轻系列，预紧力

25、为Fao2130N。故根据式（5.3）： M2=0.098 Nm齿轮传动比公式为：i= Ph /(360p)，故步进电机输出轴上起动矩近似地可估算为： （5.4）=360Mp /Ph 式中: p =lm/STEP=0.0001cm/STEP；M= M1+ M 2= 0.16N=0.36o/STEPq=0.85Ph0.4cm0.953则根据式（5.4）：Tq=3600.160.0001/(3.60.850.4)=0.4 Nm 因Tq/TJM=0.866(因为电机为五相运行)。则步进电机最大静转矩TJM=Tq/0.866=0.46 Nm3.确定步进电机最高工作频率参考有关数控激光切割机床的资料,可

26、以知道步进电机最高工作频率不超过1000Hz。根据以上讨论并参照样本,确定选取M56853S型步进电机，该电机的最大静止转矩为0.8 Nm，转动惯量为235g/cm25.2齿轮传动机构的确定5.2.1传动比的确定要实现脉冲当量lm/STEP的设计要求，必须通过齿轮机构进行分度，其传动比为： （5.5）式中：Ph 为滚珠丝杠导程为步距角p为脉冲当量根据前面选定的几个参数，由式（5.4）得：=0.364/3600.001=4:1=Z2/Z1根据结构要求,选用Z1为30，Z2为120 5.2.2齿轮结构主要参数的确定齿轮类型：选择直齿加工方便。模数选择：本工作台负载相当轻,参考同类型的机床后,选择m

27、1齿轮传动侧隙的消除。中心距的计算：A=m（Z1+ Z2） （5.6）=1(30+120)/2=75mm齿顶高为1mm，齿根高为125mm，齿宽为20mm。齿轮材料及热处理：小齿轮Z1采用40Cr，齿面高频淬火; 大齿轮Z2采用45号钢，调质处理。5.3步进电机惯性负载的计算由资料知，激光切割机的负载可以认为是惯性负载。机械机构的惯量对运动特性有直接的影响。不但对加速能力、加速时驱动力矩及动态的快速反应有关，在开环系统中对运动的平稳性也有很大的影响，因此要计算惯性负载。限于篇幅，在此仅对进给系统的负载进行计算。惯性负载可由以下公式进行计算： （5.7）式中：JD为整个传动系统折算到电机轴上的惯

28、性负载。J0为步进电机转子轴的转动惯量eJ1为齿轮Zl的转动惯量J2为齿轮Z2的转动惯量J3为齿轮Z3的转动惯量mn为系统工作台质量Vm为工作台的最大移动速率D为折算成单轴系统电动机轴角速度各项计算如下：已知：J00忽略不计， mn=112.5Kg齿轮惯性转矩计算公式： （5.8）其中：为回转半径G为转件的重量滚珠丝杠的惯性矩计算公式： （5.9）最后计算可得：J1=0.110-3Kg. m2J2=1.3210-3Kg. m2J3=2.9810-4Kg. m2J4=1.1410-5Kg. m2Vm=12 m/sD=2rad/s故惯性负载根据式（5.7）得：JD=J0+J1+(Zl/Z2)（J2

29、J3）+ J4 (Vm/D)2mn=17.3 Kg. cm2此值为近似值故此值小于所选电机的转动惯量。第六章 传动系统刚度的分析激光切割机XY工作台其实为一进给传动系统，其传动系统的刚度可根据不出现摩擦自振或保证微量进给灵敏度的条件来确定。1. 根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度传动系统根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度中的当量刚度K或当扭转刚度C主要由最后传动件的刚度K0或C0决定的，在估算时，取K=K0，C=C0对滚珠丝杠传动,其变形主要包括：丝杠拉压变形扭转变形丝杠和螺母的螺纹接触变形及螺母座的变形。轴承和轴承座的变形。在工程设计和近似计算时，一般将丝杠的拉压变形

30、刚度的三分之一作为滚珠丝杠副的传动刚度K0，根据支承形式可得： （6.1）式中：E=2.0610 -4(Kgf/ mm 2)F=754.8mm 2 L=Ls250 mm则根据式（6.1）得：K0=203.2N/mm传动系统刚度较大，可以满足要求。2.根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度此时传动系统的刚度应满足： KF0/ （6.2）式中：K传动系统当量刚度F0部件运动时的静摩擦力N 正压力,N=W/g=230kgfF 静摩擦系数，取0.003-0.004 部件调整时，所需的最小进给量则：F0=2300.004=0.92KGFA=0.5p=0.5m/STEP即满足微量进给要求的传动系统刚度为:

31、KF0/0.92/0.51.84Kgf/mm结合上述传动系统刚度的讨论可知满足微量进给灵敏度所需要的刚度较小，可以达到精度要求。第七章 消隙方法与预紧7.1消隙方法数控机床的机械进给装置中常采用齿轮传动副来达到一定的降速比和转矩的要求。由于齿轮在制造中总是存在着一定的误差，不可能达到理想齿面的要求，因此一对啮合的齿轮，总应有一定的齿侧间隙才能正常地工作。齿侧间隙会造成进给系统的反向动作落后于数控系统指令要求，形成跟随误差甚至是轮廓误差。对闭环系统来说，齿侧间隙也会影响系统的稳定性。因此，齿轮传动副常采用各种消除侧隙的措施，以尽量减小齿轮侧隙。数控机床上常用的调整齿侧间隙的方法针对不同类型的齿轮

32、传动副有不同的方法。1.偏心轴套调整法 如图7.1，齿轮装在电动机轴上，调整偏心轴套可以改变齿轮和之间的中心距，从而消除齿侧间隙。2.锥度齿轮调整法如图7.2所示将一对齿轮和的轮齿沿齿宽方向制成小锥度，使齿厚在齿轮的轴向稍有变化。调整时改变垫片的厚度就能改变齿轮和的轴向相对位置，从而消除齿侧间隙。3.双片齿轮错齿调整法 图7.3是另一种双片齿轮周向弹簧错齿消隙结构，两片薄齿轮1和2套装一起，每片齿轮各开有两条周向通槽，在齿轮的端面上装有短柱3，用来安装弹簧4。装配时使弹簧4具有足够的拉力，使两个薄齿轮的左右面分别与宽齿轮的左右面贴紧，以消除齿侧间隙。对比三种方案：第一种需要经常的调整，对于本身

33、就以提高效率为目标的数控机床而言肯定不合适。第二种是很不错的方案，但在切割机上并不实用。第三种方案相比较而言在数控切割机上适用，而且不需要人为经常调整，很适合数控机床的需要。本设计方案选用第三种方法。7.2预紧滚珠丝杠副在工作台上的支承方式有两种。一种是单支承形式；另一种是两端支承形式，本设计选用两端支承形式中的“双支点各单向固定”的支承方式。该形式夹紧一对圆锥滚子轴承的外圈而预紧，提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚性，减小机器工作时轴承的振动。预紧量由厂家提供。第八章 数控系统设计8.1 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进给系统的步进电机的控制和工

34、作台回转的步进电机控制。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，居然要控制，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：8.2 主要芯片配置8.2.1主要芯片选择由于89C51芯片在性价比上比同类单片机高，加上8031、8051市场上已经停产，所以选择89C51作为主芯片。8.2.2 主要管脚功能89C51是40脚双列直插式芯片。主要管脚功能: 控制线片外存储器选择端，虽然89C51内有4K的FLASH，但为了方便接线和各程序的存放，故不使用内部程序存储器，这样接地，从外部程序存储器读取指令。外

35、部程序存储器选通端,以区别读外部数据存储器。 ALE地址锁存控制端,系统扩展时，ALE控制P0口输出的低八位地址送锁存器储存，以实现数据和地址隔离。此外ALE以l/6晶振的固定频率输出正脉冲,可作为外部时钟或定时脉冲。RESET复位端,当输入的复位信号延续二个周期以上高电平，完成复位初始化操作。89C51中I/O口的介绍P0口外接存储器时，此口为扩展电路低八位地址和数据总线复用口；Pl口用户使用的I/O口；P2口外接存储器时,作扩展电路高八位的地址总线；P3口双重功能口；P0P3口均为八位双向口。P0口可驱动8个TTL门电路，PlP3口只能驱动四个TTL门电路。时钟XTAL1和XTAL2，使用

36、内部时钟时，二端接石英和微调电路；使用外部时钟时，接外部时钟脉冲信号。89C51三总线结构：地址总线AB地址总线为16位，外部存储器直接寻址范围为64KB，地址总线由P0口经地址锁存器，提供八位A0-A7，高八位A8A15由P2口直接提供。数据总线DB数据总线为8位，自P0口直接提供。,控制总线CB由P3口第二功能控制线、ALE、RESET组成。8.2.3 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，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

37、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。8.2.4 RAM的选用数据存储器RAM通常采用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

38、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。8.2.5 89C51存储器及I/O的扩展可编程接口芯片是指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，

39、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。(1)存储器与单片机联接，主要是通过三总线联接。应考虑总线的驱动能力是否足够。存储器2764、6264存储量均为8K，需13位地址进行存储单元选择，将A0A7脚与地址锁存器八位地址输出对应联接，将A8A13脚与89C51的P2口P2.0-P2.4相联接，其余地址线经P2.5P2.7经译码产生片选信号。数据线联接将存储器数据输出端D0Dl与89C51P0口联接。控制线89C51 与2764相联，89C51从外部EPROM取指令。

40、、 分别与6264、相联，89C51对外部RAM进行读/写。 (2)8155许多信号与89C51兼容，可直接联接，因8155内部已有锁存器，因此8155数据地址复合线AD0一AD7与89C51P0口直接相联。地址锁存信号ALE与89C51ALE相联。片选信号经译码后产生，以高位地址P2.0直接作为IO/信号，此时对8155需要使用16位地址进行编址。8155的结构框图及引脚排列见图8.2。8.2.6 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见下图8.3。 8155I/O有四种工作方式，即ALT1，AL

41、T2，ALT3，ALT4。其中各符号说明如下：AINTR：A口中断，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：

42、A口、B口为选通输入/输出。PC0为AINTR，PC1为ABF，PC2为，PC3为BINTR，PC4为BBF，PC5为。8.2.7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。其格式如图8.4：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。8.2.8 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