機電一體化重點

1、機電一體化系統(tǒng)設計機電一體化系統(tǒng)設計第一章第一章 概論概論1.3機電一體化系統(tǒng)構成要素及功能構成構成要素：構成要素：五大部分五大部分1.3機電一體化系統(tǒng)構成要素及功能構成 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的五大要素及其對應的五大功能1.6機電一體化系統(tǒng)設計的考慮方法及設計類型 1) 1) 機電互補法 2) 2) 結合(融合)法 3) 3) 組合法機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設計的考系統(tǒng)（產(chǎn)品）設計的考慮慮 方方 法法1.6機電一體化系統(tǒng)設計的考慮方法及設計類型二、機電一體化系統(tǒng)設計的設計類型 1）開發(fā)性設計）開發(fā)性設計 2）適應性設計）適應性設計 3）變異性設計第二章 機械系統(tǒng)部件的選擇與設計第第2 2章小結

2、章小結 機電一體化機械系統(tǒng)的三大機構 傳動機構： 導向機構： 執(zhí)行機構： 機械系統(tǒng)部件的設計要求 (1)(1)高精度高精度 (2)(2)快速響應性快速響應性 (3)(3)良好的穩(wěn)定性良好的穩(wěn)定性 2.1機械系統(tǒng)部件的設計要求2.1機械系統(tǒng)部件的設計要求1) 低摩擦 2) 短傳動鏈 3) 最佳傳動比4) 反向死區(qū)誤差小5) 高剛性本章小結本章小結機電一體化系統(tǒng)中常用的機械傳動部件機電一體化系統(tǒng)中常用的機械傳動部件 一、滾珠絲杠傳動一、滾珠絲杠傳動 二、齒輪傳動二、齒輪傳動 三、諧波齒輪傳動三、諧波齒輪傳動 四、同步帶傳動四、同步帶傳動 五、間歇傳動部件五、間歇傳動部件2.2 機械傳動部件的選擇與

3、設計 特點特點: 滑動摩擦機構滑動摩擦機構: 結構簡單、加工方便、制造成本低，具有自鎖功能，傳動效率低（30%40%）。 滾動摩擦機構：滾動摩擦機構：結構復雜、制造成本高，無自鎖功能， 摩擦阻力小，傳動效率高（摩擦阻力小，傳動效率高（92%98%）。）。 絲杠螺母機構絲杠螺母機構 作用：作用：將旋轉運動轉為直線運動或者將直線運動轉為旋轉運動。2.2 機械傳動部件的選擇與設計 絲杠螺母機構的基本傳動形式絲杠螺母機構的基本傳動形式a) 螺母固定，絲杠轉動并移動螺母固定，絲杠轉動并移動 b) 絲杠轉動，螺母移動絲杠轉動，螺母移動c）螺母轉動，絲杠移動）螺母轉動，絲杠移動 d) 絲杠固定，螺母轉動并移

4、動絲杠固定，螺母轉動并移動 螺紋滾道型面的（法向）形狀及主要尺寸螺紋滾道型面的（法向）形狀及主要尺寸 本章小結本章小結本章小結本章小結 優(yōu)點是滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。本章小結本章小結 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和預緊滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和預緊 常用的預緊方法有以下幾種(5種)（1）雙螺母雙螺母螺紋螺紋預緊調(diào)整式預緊調(diào)整式（2）雙螺母）雙螺母齒差齒差預緊調(diào)整式預緊調(diào)整式（3）雙螺母墊片調(diào)整預緊式雙螺母墊片調(diào)整預緊式（4）彈簧式自動調(diào)整預緊式）彈簧式自動調(diào)整預緊式（5）單螺母變位導程自預緊式和單螺母滾珠過盈）單螺母變位導程自預緊式和單螺母滾珠過盈預緊式預緊式本章

5、小結本章小結iJLTm,TL, 2.各級傳動比的最佳分配原則各級傳動比的最佳分配原則對于小功率傳動系統(tǒng)，使各級傳動比滿足，對于小功率傳動系統(tǒng)，使各級傳動比滿足，niiii321對于大功率，各級傳動比一般應以對于大功率，各級傳動比一般應以“先小后大先小后大” （降速先慢后快）原則處理。原則處理。 (1) 重量最輕原則重量最輕原則本章小結本章小結(2) 輸出軸轉角誤差最小原則輸出軸轉角誤差最小原則 (3) 等效轉動慣量最小原則等效轉動慣量最小原則 利用該原則所設計的齒輪傳動系統(tǒng)，換算到利用該原則所設計的齒輪傳動系統(tǒng)，換算到電機軸上的等效轉動慣量為最小。電機軸上的等效轉動慣量為最小。本章小結本章小結

6、2221421321iiJiJJJJme本章小結本章小結413132dgBJJ42232dgBJ44432dgBJ4141212iddJJ41424344141434)/(iiiddddJJJJ 4112iJJ4114214)/( iiJiJJ代入式：代入式：2221421321iiJiJJJJme本章小結本章小結可得：可得： 1 諧波齒輪傳動的工作原理諧波齒輪傳動的工作原理 三、諧波齒輪傳動三、諧波齒輪傳動諧波齒輪傳動優(yōu)點：諧波齒輪傳動優(yōu)點： 具有結構簡單、傳動比大(一級傳動傳動比范圍為50 500，二級可達2500 25000 )； 傳動精度高、傳動平穩(wěn)； 承載能力強、效率高（單級傳動可達

7、69% 96%）。三、諧波齒輪傳動三、諧波齒輪傳動本章小結本章小結齒輪傳動間隙齒輪傳動間隙的調(diào)整方法（傳動精度） 1. 偏心調(diào)整法偏心調(diào)整法 2. 軸向墊片調(diào)整法軸向墊片調(diào)整法 3. 雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法 4. 斜齒輪傳動調(diào)整法斜齒輪傳動調(diào)整法本章小結本章小結 2.3 導向支撐部件的選擇與設計 2. 2. 導軌副應滿足的基本要求導軌副應滿足的基本要求 （a a）導向精度）導向精度 （b b）剛度）剛度 （c c）精度的保持性）精度的保持性( (耐磨性耐磨性) ) （d d）運動的靈活性和低速運動的平穩(wěn)性）運動的靈活性和低速運動的平穩(wěn)性 （e e）對溫度的敏感性和結構工藝性）

8、對溫度的敏感性和結構工藝性本章小結本章小結 滑動摩擦的特點：導軌副相對靜止時，靜摩擦系數(shù)較大，一旦開始運動，靜摩擦變?yōu)閯幽Σ粒瑒幽Σ料禂?shù)很小。 彈簧-阻尼系統(tǒng)圖1-主動件；2-彈簧-阻尼；3-運動件；4-靜導軌本章小結本章小結防止爬行現(xiàn)象采取以下幾項措施防止爬行現(xiàn)象采取以下幾項措施 * 為防止爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可同時采取以下措施：1)減少動靜摩擦系數(shù)的差異，采用滾動導軌、靜壓導軌、卸荷導軌、貼塑料層導軌等；在普通滑動導軌上使用含有極性添加劑的導軌油；2) 提高傳動系統(tǒng)的剛度，用減小結合面、增大結構尺寸、縮短傳動鏈、減少傳動副數(shù)量等方法。3.3.導軌副間隙的調(diào)整導軌副間隙的調(diào)整 為保證導軌正常工作

9、，導軌滑動表面之間應保持為保證導軌正常工作，導軌滑動表面之間應保持適當?shù)拈g隙。間隙過小，會增加摩擦阻力；間隙適當?shù)拈g隙。間隙過小，會增加摩擦阻力；間隙過大，會降低導向精度。導軌的間隙如依靠過大，會降低導向精度。導軌的間隙如依靠刮研刮研來保證，要費很大的勞動量，而且導軌經(jīng)長期使來保證，要費很大的勞動量，而且導軌經(jīng)長期使用后，會因磨損而增大間隙，需要及時調(diào)整，故用后，會因磨損而增大間隙，需要及時調(diào)整，故導軌應有間隙調(diào)整裝置。矩形導軌需要在垂直和導軌應有間隙調(diào)整裝置。矩形導軌需要在垂直和水平兩個方向上調(diào)整間隙。水平兩個方向上調(diào)整間隙。本章小結本章小結 常用的調(diào)整方法有常用的調(diào)整方法有壓板和鑲條法壓板

10、和鑲條法兩種方法。對兩種方法。對燕尾形導軌可采用鑲條燕尾形導軌可采用鑲條(墊片墊片)方法同時調(diào)整垂直方法同時調(diào)整垂直和水平兩個方向的間隙。和水平兩個方向的間隙。本章小結本章小結231a)c)b) 燕尾形導軌及其組合的間隙調(diào)整1-斜鑲條 ； 2-壓板 ； 3-直鑲條 對矩形導軌可采用對矩形導軌可采用修刮壓板、修刮調(diào)整墊片修刮壓板、修刮調(diào)整墊片的厚的厚度或調(diào)整螺釘?shù)姆椒ㄟM行間隙的調(diào)整度或調(diào)整螺釘?shù)姆椒ㄟM行間隙的調(diào)整本章小結本章小結a)b)c)1 234 矩形導軌垂直方向間隙的調(diào)整1-壓板 ； 2-接合面 ； 3-調(diào)整螺釘 ； 4-調(diào)整墊片 各種支承結構簡圖2.4 旋轉支承的選擇與設計旋轉支承的選擇

11、與設計支承件支承件圓柱支承圓柱支承運動件運動件圓錐支承圓錐支承球面支承球面支承頂針支承頂針支承填入式支承填入式支承刀口支承刀口支承氣液摩擦支承氣液摩擦支承彈性支承彈性支承 方向精度和置中精度方向精度和置中精度u 方向精度是指運動件轉動時，其軸線與承導件的軸線產(chǎn)生傾斜的程度。u 置中精度是指在任意截面上，運動件的中心與承導件的中心之間產(chǎn)生偏移的程度。2.4 旋轉支承的選擇與設計旋轉支承的選擇與設計2.5 2.5 軸系部件的選擇與設計軸系部件的選擇與設計一、基本要求（一、基本要求（P75）二、二、 軸軸(主軸主軸)系用軸承的類型與選擇系用軸承的類型與選擇標準滾動軸承標準滾動軸承 深溝球軸承深溝球軸

12、承 雙列向心短圓柱滾子軸承雙列向心短圓柱滾子軸承 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 推力軸承推力軸承 2.5 2.5 軸系部件的選擇與設計軸系部件的選擇與設計配套應用例*機架機架主軸主軸1.如何安裝2.軸承間隙調(diào)整3.軸向力的傳遞2.6 2.6 機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的機座或機架提高剛度的措施：1）合理選擇截面形狀與尺寸封閉空心截面的剛度比實心的大，矩形節(jié)截面的抗彎剛度最大，圓心截面的抗扭剛度最大； 2）加肋板及加強肋 3）合理開孔和加蓋面壁開孔：開孔時要盡量對稱排列 4）機座連接處要加厚或加筋板2.6 2.6 機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的機座或機架機座的結構工藝性機座的結構工藝性1）鑄件形狀簡單，拔模容

13、易，便于制造。2）機座壁厚應盡量均勻，避免截面的急劇變化。3）在同一側面的加工表面，應處于同一個平面上，以便一起刨出或銑出。第三章第三章 執(zhí)行元件的選擇與設計 一、執(zhí)行元件的種類及特點一、執(zhí)行元件的種類及特點 根據(jù)使用能量的不同，可以將執(zhí)行元件分為電磁式、液壓式和氣壓式等幾種類型， 1. 1. 電氣式執(zhí)行元件電氣式執(zhí)行元件 2. 2. 液壓式執(zhí)行元件液壓式執(zhí)行元件 3. 3. 氣壓式執(zhí)行元件氣壓式執(zhí)行元件1. 1. 慣量小、動力大慣量小、動力大2. 2. 體積小、重量輕體積小、重量輕 通常用執(zhí)行元件的單位重量所能達到的輸出功率或比功率，即用功率密度 或比功率密度來評價這項指標。設執(zhí)行元件的重量

14、為G，則 功率密度 為 P/G。 比功率 T2/J 比功率密度為 (T2/J)/G 。 3.3.便于維修、安裝便于維修、安裝 執(zhí)行元件最好不需要維修。無刷DC及AC伺服電動機就是走向無維修的一例。 4. 4. 宜于微機控制宜于微機控制 用微機控制最方便的是電氣式執(zhí)行元件電氣式執(zhí)行元件。因此機電一體化系統(tǒng)所用執(zhí)行元件的主流是電氣式主流是電氣式，其次是液壓式和氣壓式(在驅動接口中需要增加電-液或電-氣變換環(huán)節(jié))。二、對執(zhí)行元件的基本要求一、對控制用電動機的基本要求一、對控制用電動機的基本要求步進電動機具有以下特點：步進電動機的工作狀態(tài)不易受各種干擾因步進電動機的步距角有誤差，但不會長期積累?？刂菩?/p>

15、能好,在起動、停止、反轉時不易“丟步”。步進電動機的結構組成： 2. 2. 步進電動機的種類步進電動機的種類 步進電動機的種類很多， 有旋轉式步進電動機，也有直線步進電動機； 從勵磁相數(shù)來分有三相、四相、五相、六相等步進電動機。 常用的旋轉式步進電動機的按轉子結構的不同，可將其分為以下三種： 1）可變磁阻(VR-Variable Reluctance)型 2) 永磁(PM-Permanent Magnet)型 3) 混合(HB-Hybrid)型特點 1）可變磁阻(VR-Variable Reluctance)型特點：轉子結構簡單、轉子直徑小，有利于高速響應。電動機的定子與轉子均不含永久磁鐵，故

16、無勵磁 時沒有保持力鐵心無極性，故不需改變電流極性。步距角小、響應頻率高 2) 2) 永磁永磁(PM-Permanent Magnet)(PM-Permanent Magnet)型型特點：定子的磁場與永久磁鐵的恒定磁場相互吸引與排斥產(chǎn)生轉矩。定子繞組斷電也能保持一定轉矩，故具有記憶能力，可用做定位驅動。勵磁功率小、效率高、造價低，因此需要量也大。由于轉子磁鐵的磁化間距受到限制，難于制造，故步距角較大。與VR型相比轉矩大，但轉子慣量也較大。3)3)混合混合(HB-Hybrid)(HB-Hybrid)型型優(yōu)點：步距角小、響應頻率高（VR型步進電動機的優(yōu)點），勵磁功率小、效率高（PM型步進電動機）無

17、勵磁時具有保持力。勵磁時的靜止轉矩都比VR型步進電動機的大HB步進電動機能夠用做超低速同步電動機，如用60Hz驅動每步1.8的電動機可作為72rmin的同步電動機使用。步進電動機BCIAIBICNS 按按AB C A 的順序給三相繞組的順序給三相繞組輪流通電，轉子便一步一步轉動起來。每一拍轉輪流通電，轉子便一步一步轉動起來。每一拍轉過過30( (步距角步距角) )，每個通電循環(huán)周期，每個通電循環(huán)周期( (3拍拍) )磁場在磁場在空間旋轉了空間旋轉了360而轉子而轉子轉過轉過90( (一個齒距角一個齒距角) )。 按按AB BC CA的順序給三相繞組輪流通的順序給三相繞組輪流通電。電。每拍有兩相

18、繞組同時通電每拍有兩相繞組同時通電。 與單三拍方式相似，雙三拍驅動時每個通電與單三拍方式相似，雙三拍驅動時每個通電循循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉子轉過環(huán)周期也分為三拍。每拍轉子轉過30 ( (步距角步距角) )，一一個通電循環(huán)周期個通電循環(huán)周期( (3拍拍) )轉子轉過轉子轉過90 ( (齒距角齒距角) )。 按按AAB B BC C CA的順序給三相的順序給三相繞組輪流通電。繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制這種方式可以獲得更精確的控制特性。特性。 與單三拍相比，六拍驅動方式的步進角更與單三拍相比，六拍驅動方式的步進角更小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。小，更適用于需要精確定位的控

19、制系統(tǒng)中。完成一個通電循環(huán)，轉子將轉過一個完成一個通電循環(huán)，轉子將轉過一個齒距角。齒距角。 步距角的大小與通電方式和轉子齒數(shù)有關，其大小可用下式計算： 步距角360(z m) 式中 : z-轉子齒數(shù)； m-運行拍數(shù)， m=KN(N為電動機的相數(shù)， K為通電狀態(tài)系數(shù)，為通電狀態(tài)系數(shù)， 單拍或雙拍工作時單拍或雙拍工作時K=1， 單雙拍混合方式工作時單雙拍混合方式工作時K =2)。 (1)三相單三拍工作方式，三相單三拍工作方式，A-B-C-A; K=1 (2)三相雙三拍工作方式，三相雙三拍工作方式， AB-BC-CA-AB; K=1 (3)三相單、雙六拍工作方式，三相單、雙六拍工作方式， A-AB-

20、B-BC-CA-A; K =2三、步進電動機的運行特性及性能指標三、步進電動機的運行特性及性能指標* * * 1.1. 分辨力分辨力 2.2.靜態(tài)特性靜態(tài)特性 失調(diào)角：單相定子通電時，該相定子齒與轉子齒的中心線不重合所夾角 最大靜轉矩Tmax：在規(guī)定的通電相數(shù)下，轉矩的最大值 矩角特性:單相通入額定通電時，其靜轉矩與失調(diào)角的關系sinmaxTTj步進電動機的靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)：步進電動機的靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)：為不穩(wěn)定平衡點為穩(wěn)定平衡點 0動穩(wěn)定區(qū)動穩(wěn)定區(qū) 步進電動機的動穩(wěn)定區(qū)是指步進電機從一個穩(wěn)定狀態(tài)切步進電動機的動穩(wěn)定區(qū)是指步進電機從一個穩(wěn)定狀態(tài)切換到另一穩(wěn)定狀態(tài)而不失步的區(qū)域。換到另一穩(wěn)定狀態(tài)而不失步的區(qū)

21、域。 空載穩(wěn)定區(qū)：空載穩(wěn)定區(qū)：3.動態(tài)特性步進電機運行的拍數(shù)越多，穩(wěn)定裕量步進電機運行的拍數(shù)越多，穩(wěn)定裕量r角越大，步進電機運角越大，步進電機運行越穩(wěn)定。行越穩(wěn)定。qLTT最大空載的運行頻率最大空載的運行頻率 ： 電機在某種驅動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高轉速頻率。最大空載起動頻率最大空載起動頻率 ： 電機在某種驅動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。 maxffq運行矩頻特性：運行矩頻特性： 電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據(jù)。4.4. 步進電動機技術指標

22、實例步進電動機技術指標實例BF,BYG,BY分別代表什么類型的步進電機BF 反應式步進電動機反應式步進電動機BY 永磁永磁(PM-Permanent Magnet)型型BYG 混合混合(HB-Hybrid)型型四、步進電動機的驅動與控制四、步進電動機的驅動與控制* 四、步進電動機的驅動與控制四、步進電動機的驅動與控制驅動器的組成：驅動器的組成：由脈沖分配器、功率放大器等組成 變頻信號源：變頻信號源：是可提供從幾赫茲到幾萬赫茲的頻率信號連續(xù)可調(diào)的脈沖信號發(fā)生器。步進電動機的轉角及轉速如何控制？2. 2. 功率放大器功率放大器功率放大電路的類型電壓型：單電壓型、雙電壓型(高低壓型) 電流型：恒流驅

23、動、斬波驅動等。（1)單電壓功率放大電路（1)單電壓功率放大電路時間常數(shù)=L/R 二級放大電路二級放大電路 利用三級管的放大作用，所用三級管利用三級管的放大作用，所用三級管均為型均為型 相得電，三極管、相得電，三極管、導通，線圈得電導通，線圈得電 二極管的作用：三級管截止時，二極管的作用：三級管截止時，使存儲在繞組中的能量釋放，從而保使存儲在繞組中的能量釋放，從而保護三級管護三級管 為限流電阻，以免線圈發(fā)熱燒壞。為限流電阻，以免線圈發(fā)熱燒壞。（2)高低壓功率放大電路特點：特點：不論電機工作頻率如何，均利不論電機工作頻率如何，均利用高電壓用高電壓UH供電來提高導通相繞組供電來提高導通相繞組的電流

24、前沿，而在前沿過后，用低電的電流前沿，而在前沿過后，用低電壓壓UL來維持繞組的電流。來維持繞組的電流。 為脈沖變壓器為脈沖變壓器 無脈沖輸入時，無脈沖輸入時， 有脈沖輸入時，有脈沖輸入時， 二極管的作用：三級管截止時，二極管的作用：三級管截止時，使存儲在繞組中的能量釋放，從而保使存儲在繞組中的能量釋放，從而保護三級管護三級管 為限流電阻，以免線圈發(fā)熱燒壞。為限流電阻，以免線圈發(fā)熱燒壞。 、的作用？、的作用？在步進電機步距角不能滿足使用條件時，在步進電機步距角不能滿足使用條件時，可采用細分驅動器來驅動步進電機可采用細分驅動器來驅動步進電機 3. 3. 細分驅動細分驅動以AB為例，若將各相電流看作

25、是向量，則從整步到半步的變換，就是在IA與IB之間插入過渡向量IAB，因為電流向量的合成方向決定了步進電機合成磁勢的方向，而合成磁勢的轉動角度本身就是步進電機的步進角度。顯然，I AB的插入改變了合成磁勢的轉動大小，使得步進電機的步進角度由b變?yōu)?.5 b，從而也就實現(xiàn)了2步細分。IAIB在步進電機步距角不能滿足使用條件時，在步進電機步距角不能滿足使用條件時，可采用細分驅動器來驅動步進電機可采用細分驅動器來驅動步進電機 3. 3. 細分驅動細分驅動由此可見，步進電機的細分原理就是通過等角度有規(guī)律的插入電流合成向量，從而減小合成磁勢轉動角度，達到步進電機細分控制的目的。3. 3. 細分驅動細分驅

26、動 細分驅動的特點：細分驅動的特點： 在不改動電動機結構參數(shù)的情況下，能使步距角減小。但細分后的步距角精度不高，功率放大驅動電路也相應復雜；能使步進電動機運行平穩(wěn)、提高勻速性，并能減弱或消除振蕩。 細分的方法：細分的方法： （1）采用多路功率開關器件 （2）將各開關的控制脈沖信號進行疊加4.步進電動機的微機控制步進電動機的微機控制（串行、并行控制示意）（串行、并行控制示意）串行控制：串行控制：采用串行控制時，單片機與步進電機的功率接口之間必須有兩條控制線：一條用于發(fā)送走步脈沖傳（CP），另一條用于發(fā)送控制旋轉方向的電平信號。并行控制：并行控制：用微型計算機的數(shù)個端口直接控制步進電機各項驅動電路

27、第四章 微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計 CPU、MC與MCS的關系第三節(jié)第三節(jié)微型計算機的系統(tǒng)構成及種類微型計算機的系統(tǒng)構成及種類 微機的基本構成微機的基本構成 ROM通常存儲固定程序和數(shù)據(jù)， RAM而輸入輸出數(shù)據(jù)和作業(yè)領域的數(shù)據(jù)由存儲。2 2微型計算機的種類微型計算機的種類 (1)(1)按組裝形式分類按組裝形式分類 按組裝形式可將微型計算機分為單片機、單板機和微機系統(tǒng)等。(2)按微處理機位數(shù)分類按微處理機位數(shù)分類按微處理機位數(shù)可將微型計算機分為位片、4位、8位、16位、32位和64位等機種。所謂位數(shù)是指微處理機并行處理的數(shù)據(jù)位數(shù)，即可同時傳送數(shù)據(jù)的總線寬度。 (3)按用途分類按用途分類 對單片

28、機來說：可分為通用型和專用型。 三、存儲器 微機控制系統(tǒng)中使用的存儲器的分類如下圖所示。按其功能可分為隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)兩大類。2716EPROM： 只讀：工作時，數(shù)據(jù)單向輸出只讀：工作時，數(shù)據(jù)單向輸出； 編程狀態(tài)：數(shù)據(jù)輸入。編程狀態(tài)：數(shù)據(jù)輸入。2716EPROM功能表功能表靜態(tài)靜態(tài)RAM2114靜態(tài)靜態(tài)RAM6116和和6264 PPI(Programmable Peripheral Interface)8255芯片具有可按照程序指定進行數(shù)據(jù)輸入或輸出的三個獨立的端口三個獨立的端口A A、B B、C C，每個端口都是8 8位位，其引腳配置見下圖所示。 通常，A A

29、或或B B端口為輸入、輸出數(shù)據(jù)端口；而端口為輸入、輸出數(shù)據(jù)端口；而C C端口作為端口作為控制或狀態(tài)信息的端口控制或狀態(tài)信息的端口。它在“狀態(tài)”字控制下，可以分成兩個4位的端口，每個端口均有鎖存器，分別與A端口或B端口配合使用，可作為控制信號輸出或狀態(tài)信號輸入端口。 PPl8255芯片的工作方式是通過工作方式是通過CPUCPU的控制字來指定的的控制字來指定的。在PPI內(nèi)有控制寄存器，接受來自CPU輸出的控制字。端口C是按照控制字來實現(xiàn)每一位的“復位”與“置位”控制的。1. PPI8255芯片使用簡介芯片使用簡介ABC2. I/O尋址方法 （端口端口 的選擇的選擇）82558255有三種工作方式：

30、有三種工作方式： 0 0方式：基本輸入輸出方式，可分別將方式：基本輸入輸出方式，可分別將A A、B B、C C設為輸入輸出使用；設為輸入輸出使用； 1 1方式：選通控制方式，方式：選通控制方式， A A、B B用于輸入輸出，端口用于輸入輸出，端口A A由端口由端口C C（高（高4 4位）位）控制；控制；端口端口B由端口由端口C（低（低4位）控制；位）控制； 2 2方式：雙向選通輸入輸出方式，只能使用方式：雙向選通輸入輸出方式，只能使用A A口，且端口口，且端口A A由端口由端口C C控制控制。3、實現(xiàn)片選的方法、實現(xiàn)片選的方法3、實現(xiàn)片選的方法、實現(xiàn)片選的方法I/O地址碼見地址碼見P154第八

31、節(jié)第八節(jié) 單片機的結構特點及其最小應用系統(tǒng)單片機的結構特點及其最小應用系統(tǒng) 一、一、MCS-51MCS-51系列單片機的結構特點系列單片機的結構特點 MCS-51系列單片機包括805l、8751和8031三種產(chǎn)品，其硬件設計簡單靈活。 8051片內(nèi)有4KB的ROM。用戶將已開發(fā)好的程序交給芯片制造廠商，在制造芯片時用掩膜工序將用戶程序寫入ROM。顯然用戶本身是無法將自己的程序寫入8051芯片的。程序一經(jīng)寫入片內(nèi)ROM，用戶也無法改變程序。所以8051用在批量較大(1000片以上)時，經(jīng)濟上才合算。 8751片內(nèi)有4KB的EPROM。用戶可以用高壓脈沖將用戶程序寫入片內(nèi)EPROM。所以當用戶的程

32、序不長時使用這種芯片可簡化電路，也可以作為開發(fā)系統(tǒng)片內(nèi)8051ROM單片機的代用芯片。由于EPROM可通過照射紫外光線抹去原有程序進行改寫，所以這類芯片也可用于程序的開發(fā)工作。 8031芯片內(nèi)無ROM或EPROM，使用時必須配置外部的程序存儲器EPROM。如不使用805l或8751芯片片內(nèi)的ROM或EPROM即可將其作為8031芯片使用。這三種引腳相容的產(chǎn)品均可尋址64KB的外部程序存儲器和64KB的外部數(shù)據(jù)存儲器。 下圖為MCS-51系列單片機的引腳及功能。 MCS-51單片機片外總線配置地址總線： P2口（高8位A15A8）和P0口（低8位A7A0） 可尋址64KB。數(shù)據(jù)總線： P0口（D

33、7D0）控制總線： ALE、PSEN、WR、RD8051地址鎖存器 ALEPSEN WR RD地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線 .程序存儲器的作用-存放程序代碼或常數(shù)表格 .存儲器地址分析-究竟單片機輸出什么地址值時，可以指向存儲器中的某一單元。程序存儲器的擴展2764-8K EPROM2764-8K EPROM27642764引腳功能引腳功能A0A0A12A12地址線地址線 CE CE選片選片 OE OE讀讀D0D0D7D7數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線VPPA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccPGMN.CA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D32764.擴展時所用芯片1編程脈沖編程

34、脈沖輸入輸入 PGM PGM編程電源編程電源 Vpp VppD7D6D5D4D3D2D1D0G74LS373GND+5VEQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0.擴展時所用芯片2 373 373引腳功能引腳功能D0D0D7D7數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入 E E輸出允許輸出允許 G G數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出 Q0 Q0Q7Q7使能端使能端當E=0，G=1時， 輸出Q=輸入D(透明)；當E=0，G=0時， 輸出Q端不變（鎖存）當E=1，輸出高阻態(tài). .擴展電路連接擴展電路連接擴展電路圖單片機單片機 8031P2.0:.A8.ALEPSEN74LS373G2764A7.A0O0.O7P0.0P0.0 :P0.7P0.7O

35、ECEQ0.Q7D0.D7 8031 8031 27642764數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線的連接：P0.0-P0.7（數(shù)據(jù)總線）-O0-O7地址地址總線的連接：P0.0-P0.7（地址總線低8位）- A0-A7P2.0-P2.4（地址總線高8位中的5位）- A8-A12控制控制總線的連接： PSEN（程序存儲器允許，即讀指令） - OE ALE（地址鎖存允許）-接373的使能端G 經(jīng)過鎖存器經(jīng)過鎖存器373373 A12P2.4.存儲器地址分析-究竟單片機輸出什么地址值時，可以指向存儲器中的某一單元。指向存儲器中的某一單元。 80318031 P2.4 P2.4 P2.0 P0.7 P2.0 P0.7P0.

36、0P0.0 選中單元(27322732 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0) A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0（0000H）0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1（0001H）1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0（0002H）2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1（0003H）3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0（0004H）4 . . . 1 1 1 1 1 1 1 1 1

37、1 1 1 1（1FFFH） 8K-1 可見，當單片機輸出地址可見，當單片機輸出地址0000H0000H1FFFH1FFFH時，選中時，選中27642764的的0 08K-18K-1號單元，號單元，即按照上面電路擴展的即按照上面電路擴展的4K4K存儲器的地址范圍是存儲器的地址范圍是0000H0000H1FFFH1FFFH（共（共8K8K字字節(jié)）。節(jié)）。 數(shù)據(jù)存儲器的擴展數(shù)據(jù)存儲器的擴展.數(shù)據(jù)存儲器的作用-存放數(shù)據(jù)，可改寫.擴展時所用芯片-一般用靜態(tài)讀寫型存儲器芯片SRAM，也可以用E2PROM、FLASH芯片等.擴展電路連接 - 用SRAM 6264擴展程序存儲器。.存儲器地址分析-究竟單片機

38、輸出什么地址值時，可以指向存儲器中的某一單元。.擴展時所用芯片6264-8K SRAM6264-8K SRAM6264引腳功能A0A0A12A12地址線 CE選片 OE讀D0D7數(shù)據(jù)線N.CA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccWECSA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D36264寫 WE. .擴展電路連接擴展電路連接擴展電路數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線的連接：總線的連接：P0.0P0.7P0.0P0.7（數(shù)據(jù)總線）（數(shù)據(jù)總線）-D0D7-D0D7 地址地址總線的連接：P0.0P0.7（地址總線低8位）- A0A7P2.0P2.4（地址總線高8位中的5位）- A8A12控制控

39、制總線的連接：總線的連接： RDRD（讀外部數(shù)據(jù)）（讀外部數(shù)據(jù)） - OE - OE WRWR（寫外部數(shù)據(jù)）（寫外部數(shù)據(jù)）- WE - WE ALEALE（地址鎖存允許）（地址鎖存允許）-接接373373的使能端的使能端 G G 經(jīng)過373 A86264WE單片機單片機 8031P2.0:.A8.ALERD74LS373GA7.A0P0.0P0.0 :P0.7P0.7OECEQ0.Q7D0.D7A12P2.4WR8031803162646264. .存儲器地址分析存儲器地址分析-究竟單片機輸出什么地址值時，可以究竟單片機輸出什么地址值時，可以指向存儲器中的某一單元。指向存儲器中的某一單元。 8

40、0318031 P2.7P2.7 P2.4 P2.4 P2.0P2.0 P0.7 P0.0 選中單元(62646264 CE A12 A11 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0) 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0（0000H） 0 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1（0001H） 1 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0（0002H） 2 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1（0003H） 3 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0（0004H

41、） 4 . . . 0 X X 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1（1FFFH） 8K-1 可見，可見，當單片機輸出地址當單片機輸出地址0000H1FFFH時，選中時，選中62646264的的08K-1號號單元，即按照上面電路擴展的單元，即按照上面電路擴展的4K存儲器的地址范圍是存儲器的地址范圍是0000H1FFFH（共（共8K字節(jié)）。字節(jié)）。 第九節(jié)第九節(jié) 數(shù)字顯示器及鍵盤的接口電路數(shù)字顯示器及鍵盤的接口電路 一、數(shù)字顯示器的結構及其工作原理一、數(shù)字顯示器的結構及其工作原理 LED (Low Emitting Diode發(fā)光二極管) CRT （Cathode-ray tube

42、顯示器 LCD(Liquid Crystal Display 液晶顯示器) 顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法： 1. 靜態(tài)顯示 如： 3FH: 0 0 1 1 1 1 1 1 3 F 7FH： 0 1 1 1 1 1 1 1 7 F 段數(shù)據(jù)口段數(shù)據(jù)口掃描口掃描口 2. 動態(tài)顯示1. 1. 鍵盤工作原理鍵盤工作原理 行列式鍵盤電路原理，按鍵設置在行、列線交點上，行、列線分別連接到按鍵開關的兩端。當行線通過上拉電阻接+5V時，被嵌位在高電平狀態(tài)。鍵盤中有無按鍵按下是由列線送入全掃描字、行線讀入行線狀態(tài)來判斷的。 其方法方法是：給列線的所有I/O線均置成低電平，然后將行線電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有鍵按

43、下，總會有一根行線電平被拉至低電平，從而使行輸入不全為l。 例如： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 1 1 1 0 1 1 1 7 7 H D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 1 1 1 1 0 1 1 7 B H 鍵盤的工作方式有編程掃描方式、定時掃描方編程掃描方式、定時掃描方式和中斷掃描式和中斷掃描方式三種。 這里僅簡單介紹一下編程掃描方式。 編程掃描工作方式是利用CPU在完成其他工作的空閑，調(diào)用鍵盤掃描子程序，來響應鍵輸入要求。在執(zhí)行鍵功能程序時，CPU不再響應鍵輸入要求。 2. 鍵盤工作方式鍵盤工作方式 （1）判斷鍵盤上有無鍵按下。其方法為：PA口輸出全掃描字00H，讀PC口狀態(tài)，PC0PC3為全l，則鍵盤無鍵按下，若不全為1，則有鍵按下。 （2）去鍵的機械抖動影響。其方法為，在判斷有鍵按下后，軟件延時一段時間再判斷鍵盤狀態(tài)，如果仍為有鍵按下狀態(tài)，則認為有一個確定的鍵按下，否則按鍵抖動處理。例