王剛
摘 要:隨著微控技術的日益完善和發(fā)展,單片機的應用在不斷走向深入。它的應用比傳統(tǒng)的控制技術從根本上發(fā)生變革。也就是說單片機應用的出現(xiàn)是對傳統(tǒng)控制技術的革命。它在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能化儀表、機電一體化、家用電器等領路得到了廣泛應用,極大的提高了這些領域的技術水平和自動化控制。因此單片機的開發(fā)應用已成為高技術工程領域的一項重大課題。因此了解單片機知識,掌握單片機的應用技術具有重大的意義。
關鍵詞:單片機;系統(tǒng);設計;
文章編號:1674-3520(2015)-08-00-01
當前,在世界范圍內,一個以微電子技術,計算機的通訊技術為先導的,一個信息技術及信息產(chǎn)業(yè)的信息革命時期。而計算機技術怎樣與實際應用更有效的結合并有效地發(fā)揮其作用是科學界最熱門的話題,也是當今計算機應用中空前活躍的領域。
數(shù)字控制機床簡稱數(shù)控機床,這是一種將數(shù)字計算技術應用于機床的控制技術。它把機械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示,通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號,控制機床的動作,按圖紙要求的形狀和尺寸,自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題,是一種柔性的、高效能的自動化機床,代表了現(xiàn)代機床控制技術的發(fā)展方向,是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。
數(shù)控機床的基本組成包括加工程序載體、數(shù)控裝置、伺服驅動裝置、機床主體和其他輔助裝置。數(shù)控機床工作時,不需要工人直接去操作機床,要對數(shù)控機床進行控制,必須編制加工程序。零件加工程序中,包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數(shù)(進給量主軸轉速等)和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼,存儲在一種程序載體上,通過數(shù)控機床的輸入裝置,將程序信息輸入到單元。
數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心?,F(xiàn)代數(shù)控裝置均采用裝置一般使用多個微處理器,以程序化的軟件形式實現(xiàn)數(shù)控功能,因此又稱軟件數(shù)控系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng),它是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補出理想的運動軌跡,然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。因此,數(shù)控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的系統(tǒng)程序進行合理地組織,使整個系統(tǒng)協(xié)調地進行工作 將數(shù)控指令輸入給數(shù)控裝置,根據(jù)程序載體的不同,相應有不同的輸入裝置。
伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分,用于實現(xiàn)數(shù)控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統(tǒng)的作用是把接受來自數(shù)控裝置的指令信息,經(jīng)功率放大、整形處理后,轉換成機床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運動。由于伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的最后環(huán)節(jié),其性能將直接影響數(shù)控機床的精度和速度等技術指標,因此,對數(shù)控機床的伺服驅動裝置,要求具有良好的快速反應性能,準確而靈敏地跟蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號,并能忠實地執(zhí)行來自數(shù)控裝置的指令,提高系統(tǒng)的動態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。伺服系統(tǒng)包括驅動裝置和執(zhí)行機構兩大部分。
驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的驅動裝置。
由于采用了直流調速的進給伺服電動機和寬調速的主軸電動機,利用同步帶傳遞速度變速,這就簡化了機床的傳動機構。機床布局便于排屑和工件裝卸,部分數(shù)控機床帶有自動排屑器和自動工件交換裝置。大部分數(shù)控機床采用具有微處理器的可編程序控制器,以代替強電柜中大量的繼電器,提高了機床強電控制的可靠性和靈活性。
隨著微電子技術、計算機技術和軟件技術的迅速發(fā)展,數(shù)控機床的控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化,具備完善的自診斷功能;可靠性也大大提高;數(shù)控系統(tǒng)本身將普遍實現(xiàn)自動編程。未來數(shù)控機床的類型將更加多樣化,多工序集中加工的數(shù)控機床品種越來越多;激光加工等技術將應用在切削加工機床上,從而擴大多工序集中的工藝范圍;數(shù)控機床的自動化程度更加提高,并具有多種監(jiān)控功能,從而形成一個柔性制造單元,更加便于納入高度自動化的柔性制造系統(tǒng)中。
控制系統(tǒng)設計
控制系統(tǒng)總體設計。系統(tǒng)的組成:中央處理器AT89S52;接口芯片8155H、8255A;存儲器的靜態(tài)RAM62256;譯碼器74LS138;鎖存器8282;LM629;TLP521-4;運算放大器MC1416;定時器555。
中央處理器CPU。AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8KB 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術制造,與工業(yè)8051 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上,擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash,使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。
AT89S52具有以下標準功能: 8k字節(jié)Flash,256字節(jié)RAM,32 位I/O 口線,看門狗定時器,2 個數(shù)據(jù)指針,三個16 位定時器/計數(shù)器,一個6向量2級中斷結構,全雙工串行口,片內晶振及時鐘電路。另外,AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作,支持2種軟件可選擇節(jié)電模式??臻e模式下,CPU停止工作,允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下,RAM內容被保存,振蕩器被凍結,單片機一切工作停止,直到下一個中斷或硬件復位為止。
AT89S52的主要性能
AT89S52 的主要性能如下:
1、與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容 ,8位字長CPU;
2、振蕩器和時鐘電路,全靜態(tài)操作:0Hz~33Hz ;
3、8KB系統(tǒng)可編程Flash存儲器;
4、256KB內部RAM;
5、4個 I/O端口共32線;
6、3個16位定時器/計數(shù)器;
7、全雙工UART串行通道;
8、ISP端口;
9、看門狗定時器;
10、雙數(shù)據(jù)指針(DPTR);
11、20多個特殊功能寄存器;
12、電源下降標志。