（毕业设计全套）弧面蜗杆加工专用数控机床及控制系统设计（打包下载）

同时，单片机内部的存贮器容量较小，不能满足实际需要，还要扩展数据存贮器。

这种扩展就是配置外部存贮器包括程序存贮器和数据存贮器。

另外，在单片机内部虽然设置了若干并行接口电路，用来与外围设备连接。

但当外围设备较多时，仅有几个内部接口是不够的，因此，单片机还需要扩展输入输出接口芯片。

程序存贮器的扩展系列单片机的程序存贮器空间和数据存贮器空间是相互独立的。

程序存贮器寻址空间为，片内不带，所以要进行程序存贮器的扩展。

用作程序存贮器的常用的器件是。

由于单片机的口是分别复用的地址数据总线，因此，在进行程序存贮器扩展时，必须用地址锁存器锁存地址信号。

通常地址锁存器可使用带三态缓冲输出的八锁存器。

当用作为地址锁存器时，锁存端可直接与单片机的锁存控制信号端相连，在下降沿进行地址锁存。

根据应用系统对程序存贮器容量要求的不同，常采用的扩展芯片扩展和等。

以上种均为单电源供电，维持电流为，工作电流为，读出时间最大为，均有双列直插式封装形式，是地址线，不同的芯片可扩展的存贮容量的大小不同，因而提供位地址的端口线的数量各不相同，故为，为是数据线是片选线，低电平有效是数据输出选通线是编程电源是工作电源是编程脉冲输入端。

根据程序存贮器扩展的原理，以和锁存器为例对单片机进行程序存贮器的扩展。

因为是容量的，故用到了根地址线，。

如果只扩展片程序存贮器，故可将片选端直接接地。

下图为扩展两片的连接方法。

同时，运行所需的程序指令来自，要把其端接地，否则，将不会运行。

数据存贮器的扩展单片机内部有个字节存贮器。

对内部的具有丰富的的操作指令。

但在用于数据采集和处理时，仅靠片内提供的个字节的数据存贮器是远远不够的。

在这种情况下，可利用的扩展功能，扩展外部数据存贮器。

数据存贮器只使用控制线而不用。

正因为如此，数据存贮器与程序存贮器可完全重叠，均为，但数据存贮器与口与外围设备是统遍址的，即任何扩展的口以及外围设备均占用数据存贮器地址。

的口为的复用地址数据线，口用于对进行页面寻址根据其容量不同，所占的端口不同，在对外部读写期间，产生信号。

在单片机应用系统中，静态是最常用的，由于这种存贮器的设计无需考虑刷新问题，因而它与微处理器的接口很简单。

最常用的静态芯片有和。

单供电，额定功耗分别为和，典型存取时间均为，均有双列之插式封装，管脚分别为和线。

下图是与的连接图。

从图中知的片选接的.，第二片选线接高电平，保持直有效状态。

因是容量的，故用到了根地址线。

的地址范围为对于个完整的应用系统，必须具备定容量的程序存贮器和定容量的数据存贮器。

单片机外部扩展两片和两片静态。

程序存贮器的地址为。

数据存贮器的地址为。

口的扩展系列单片机大多具有四个位口即，原理上这四个口均可用作双向并行接口。

但在实际应用中，口常被用作为数据总线和低位地址总线使用，口常被用作为高位地址总线使用，口些位又常用它的第二功能，特别是无型的单片机因必须扩展外部程序存贮器，则更是如此。

所以，若个应用系统需连接较多的并行输入输出的外围设备如打印机键盘显示器等，单片机本身所提供的输入输出口不能满足，就不可避免地要扩展并行接口。

常用的并行接口扩展方法主要有四种采用可编程的并行接口电路，如采用可编程的扩展器，如采用或电路的三态门锁存器，如利用的并行扩展并行接口。

.可编程外围并行接口是可编程输入输出接口芯片，它具有个位的并行口，具有三种工作方式，可通过程序改变其功能，因而使用方便，通用性强，可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。

在单片机的口扩展芯片，其接口相当简单，如下图所示图中的分别与的相连的直接接的口。

片选信号口及地址选择线分别由的.经地址锁存器后提供。

故的口及控制口地址分别为。

的复位端与的复位端相连，都接到的复位电路上。

在实际的应用系统中，必须根据外围设备的类型选择的操作方式，并在初始化程序中把相应的控制字写入操作口。

接口芯片在单片机应用系统中广泛用于连接外部设备，如打印机，键盘，显示器以及作为控制信息的输入输出口。

.可编程外围并行接口芯片内包含有个字节，个位和个位的可编程并行口，个位定时器计数器。

可直接与单片机连接，不需要增加任何硬件逻辑。

由于单片机外接片后，就综合地扩展了数据端口和定时器计数器。

因而是单片机系统中最常用的外围接口芯片之。

在的控制逻辑部件中，设置个控制命令寄存器和个状态标志寄存器。

的工作方式由写入控制命令寄存器中的控制字来确定。

控制命令寄存器只能写入不能读出，位控制命令寄存器的低位用来设置口口和口的工作方式。

第位用来确定口口以选通输入输出方式工作时是否允许中断请求。

第位用来设置定时器计数器的操作。

的口口可工作于基本方式或选通方式，口可作为输入输出口线，也可作为口口选通方式工作的状态控制信号。

其工作情况与方式方式时大致相同，控制信号的含义也基本相同。

另外，在中还设有个状态标志寄存器，用来存放口和口的状态标志。

状态标志寄存器的地址与命令寄存器的地址相同，只能读出，不能写入。

中还设有个位的定时器计数器，可用来定时或对外部事件计数，可通过程序选择计数长度和计数方式。

计数长度和计数方式由输入计数寄存器的计数控制字来确定。

单片机可以和直接相连而不用任何外加逻辑，单片机扩展片可以为系统增加字节外，根口线及个位定时器。

下图为与的种接口逻辑，图中.连片选信号，.连，所以的的地址为寄存器地址分别为命令字状态字寄存器地址为，口地址为，口地址为，口地址为，定时器计数器低字节寄存器地址为，定时器计数器高字节寄存器地址为。

键盘显示器接口设计矩阵式键盘接口设计矩阵式键盘适用于按键较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行列交叉点上。

如个的行列结构可以构成个含有个按键的键盘等等。

在按键数量较多时，矩阵键盘比独立键盘节省了很多口。

按键设置在行列线分别连接到按键开关两端。

行线通过上拉电阻接到上。

平时无按键动作时，行线处于高电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态将由此行线相连的列线电平决定。

列线电平如果为低，则行线电平为低列线电平为高，则行线电平亦为高。

这点是识别矩阵键盘按键是否按下的关键所在。

由于矩阵键盘中行列线为多键共用，各按键均影响该键所在的行和列电平。

所以，必须将行列线信号配合起来并作适当的处理，才能确定闭合键的位置。

对于矩阵式键盘，按键的位置由行号和列号唯确定，所以分别对行号和列号进行二进制编码，然后将两值合成个字节，高位是行号，低位是列号将是非常直观的。

显示器接口设计在单片机系统中，常用的显示器有发光二极管显示器，简称。

显示块由发光二极管显示字段组成，有段和“米”字型之分，片显示块显示位字符。

共阴极显示块的发光二极管的阴极连接在起，通常此公共阴极接地，当个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。

由于段显示块有个段发光二极管，所以其字形码为个字节“米”字形显示块有段发光二极管，所以字形码为两个字节。

由片显示块可拼接成位显示器，共有根位选线和根段选线，根据显示方式不同，位选线和段选线的连接也各不相同，段选线控制显示字符的字型，而位选线则控制显示位的亮暗。

显示器有静态显示和动态显示两种方式。

在多位显示时，为了节省口线，简化电路，降低成本，般采用动态显示方式。

动态显示方式是位位地分别轮流点亮各位显示器，对每位显示器来说，每隔段时间轮流点亮次。

显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮和熄灭时间的比例有关。

这种显示方式将七段显示器的所有段选位并联在起，由个位口控制，实现各位显示器的分时选通。

下图是显示器采用共阴极方式，个显示器的段选码由的口提供，位选码由的口提供口同时也提供行列式未编码键盘的列线，行列式未编码键盘的行线由口提供。

图中设置了个键。

如果继续增加口线，设全部口线用作键盘的行线，全部口线作键盘列线，则按键最多可达个。

下图中的口扫描输出总是只有位为高电平，即口经反相后仅有位公共阴极为低电平，的口则输出相应位口输出为高对应的位显示器的显示数据，使该位显示与显示缓冲器相对应的字符，而其余各位均为熄灭，依次改变的口输出为高的位，口输出对应的显示缓冲器的数据。

步进电机控制电路设计步进电机开环驱动原理每输入个脉冲，步进电机就前进步，因此，它也称作脉冲电动机.其种类很多，但主要分三大类反应式步进电动机，永磁式步进电动机，以及永磁感应式步进电动机.反应式电动机结构最简单，是应用最广泛的种.按控制绕组的相树分有三相，四相，五相，六相等等.无论哪种步进电动机，他们的工作原理都有相同之处数字式脉冲信号控制定子磁极上的控制绕组，按定顺序依次通电，在顶子和转子的气隙间形成步进式的磁极轴旋转.步进电动机主要用于开环系统，当然也可以闭环系统.下图是步进电动机开环伺服系统的原理图，它由以下几部分组成脉冲信号源是个脉冲发生器，通常脉冲频率连续可调，送到脉冲分配器的脉冲个数和脉冲频率由控制信号控制.因脉冲频率可调，也称为变频信号源.脉冲分配器脉冲按定的顺序送到功率放大器中进行放大，驱动步进电动机工作．用硬件进行脉冲顺序的分配，有时称为环行分配器，也简称环分．功率放大器将脉冲分配器送来的脉冲放大，使步进电动机获得必要的功率．步进电动机伺服系统的执行元件，它带动工作机构，如减速装置，丝杆，工作台．脉冲分配对每个五相步进电动机而言，其脉冲分配方式是五相十拍的的．其五相分别用表示．五相十拍的运行方式是顺序轮流通电，则转子便顺时针方向步步转动．要改变步进电动机的转动方向，只需改变通电的顺序即可．脉冲分配器是将脉冲电源按规定的通电方式分配到各相，该分配可由硬件来实现．在微机控制中，脉冲的分配也可由软件来完成，.，.，.，.，.五位分别输出时序脉冲，经光电隔离驱动放大使步进电机运转．延时的长短决定了步进电动机运行拍的时间，也就决定了步进电机的转速．驱动电路由微机根据控制要求发出的脉冲，并依次将脉冲分配到各相绕组，因其功率很小，电压不足，电流为级，必须经过驱动器将信号电流放大到若干安培，才能驱动步进电动机．因此，步进电机驱动器实际上是个功率放大器．驱动器的质量直接影响步进电动机的性能，驱动器的负载是电机的绕组，是强电感应负载．对驱动器的主要要求是失真要小，要有较好的前后沿和足够的幅度效率要高工作可靠安装调试和维修方便．下图是个绕组的高低压驱动电路，脉冲变压器组成高压控制电路。

无脉冲输入时，均截止，电机绕组中无电流通过，电机不转．有脉冲输入时饱和导通，在由截止到饱和期间，其集电极电流也就是脉冲变压器的初级电流急速增加，在变压器次级感应个电压，使导通，高压经高压管加到绕组上，使电流迅速上升，约经数百微妙，当进入稳压状态后，初级电流暂时恒定，次级的感应电压降到，截止，这