母線槽技術(shù)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、前 言隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)電力需求量正逐步加大，使得社會(huì)上對(duì)電力傳輸?shù)目煽啃院桶踩蕴岢隽烁叩囊?，這極大地促進(jìn)了人們對(duì)于電力傳輸?shù)难芯俊６谶h(yuǎn)距離傳輸領(lǐng)域，電纜能很好的滿足要求，但是在電纜橋架、高層建筑以及工廠的近距離電力傳輸領(lǐng)域，電纜無(wú)法發(fā)揮其特性。在這種形勢(shì)下，人們急需尋找一種替代產(chǎn)品，于是母線槽應(yīng)運(yùn)而生。母線槽在高層建筑以及工廠近距離電力傳輸領(lǐng)域中作為供電主干線，而高層建筑以及工廠與人們的生活密切相關(guān)，母線槽的作用就好似人體的大動(dòng)脈，一旦出現(xiàn)故障將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。因此，生產(chǎn)、建設(shè)及科研單位一直在為提高母線槽的可靠性做出努力。這就要求有可靠的檢測(cè)母線槽技術(shù)參數(shù)的技術(shù)。目前的

2、母線槽技術(shù)參數(shù)檢測(cè)，主要還是靠手工操作。檢測(cè)員手工操作，不僅會(huì)帶來(lái)操作誤差和漏測(cè)，另外測(cè)母線槽絕緣強(qiáng)度時(shí)需要高壓（2000V），對(duì)檢測(cè)員的人身安全無(wú)疑也是個(gè)很大的威脅。我選擇的課題母線槽技術(shù)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就是設(shè)計(jì)一種自動(dòng)檢測(cè)裝置來(lái)代替手工檢測(cè)，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高安全性和可靠性。這個(gè)課題不僅是針對(duì)當(dāng)前母線槽檢測(cè)技術(shù)的研究，而且這個(gè)課題還需應(yīng)用單片機(jī)，這與我將來(lái)所從事的工作以及我的未來(lái)的事業(yè)發(fā)展方向是相一致的，我相信認(rèn)真的做這個(gè)課題將會(huì)使我在單片機(jī)方面受益匪淺。這個(gè)設(shè)計(jì)課題最重要的就是能夠熟練運(yùn)用單片機(jī)，在搜集資料時(shí)，我主要搜集的就是單片機(jī)方面的書(shū)籍，以及關(guān)于畫(huà)PCB圖

3、的指導(dǎo)書(shū)。另外還訪問(wèn)了 網(wǎng)站中有關(guān)于各種單片機(jī)芯片的詳細(xì)介紹，讓我收獲很大。母線槽技術(shù)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)包括控制電路部分和氣壓傳動(dòng)部分，我所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的是母線槽技術(shù)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的控制電路部分，氣壓傳動(dòng)部分則由潘彩霞同學(xué)負(fù)責(zé)。由于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作量較大，在設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)，根據(jù)任務(wù)要求，完成了電路原理圖設(shè)計(jì)和PCB圖的繪制，剩余工作（制板，軟件設(shè)計(jì)，調(diào)試）可由其他人接著完成。 第一章 概 述1.1 母線槽簡(jiǎn)介母線槽是一種新型的輸配電設(shè)備，是替代傳統(tǒng)的電纜和電纜橋架輸配電系統(tǒng)的更新?lián)Q代產(chǎn)品,尤其在大電流輸送電方面母線槽居于主導(dǎo)地位， 母線槽輸電能力在200A5000A, 它是由許多個(gè)直線單元和若干個(gè)彎曲單元連接

4、起來(lái)的，它的外形如圖1-1所示。母線槽結(jié)構(gòu)大體是：有一層外殼，內(nèi)部有導(dǎo)電材料和絕緣材料，其中導(dǎo)電材料是分層的，每一片導(dǎo)電材料之間以及每一層導(dǎo)電材料之間都填充了絕緣材料。而不同的場(chǎng)合對(duì)于母線槽內(nèi)部填充的絕緣材料的絕緣強(qiáng)度以及導(dǎo)電材料的導(dǎo)電性都有不同的 圖1-1AMC鋁殼母線槽要求，所以母線槽的制作材料會(huì)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而有所不同。母線槽大體可以分為以下幾類(lèi)：接線母線槽、高強(qiáng)型母線槽、高壓封閉母線槽、中低壓母線槽、封閉母線槽及空氣型母線槽等。母線槽雖然在目前的電傳輸領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但同樣也存在著一些缺陷，例如依靠螺釘聯(lián)接的部位過(guò)多，安裝施工復(fù)雜；同時(shí)維護(hù)量大、維護(hù)費(fèi)用高。在運(yùn)行過(guò)程中常遇到電磁振動(dòng)

5、、熱脹冷縮、膨脹系數(shù)及外力等因素的影響，這些都會(huì)造成螺釘?shù)乃蓜?dòng)。如果一只螺釘出現(xiàn)松動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)故障點(diǎn)發(fā)熱、高溫等現(xiàn)象，影響整條母線槽的運(yùn)行穩(wěn)定性。尤其是對(duì)五線母線槽的不當(dāng)使用，還會(huì)造成PE線接觸電阻增大違反國(guó)家規(guī)定。但母線槽在大容量的情況下，還是存在著其自身的優(yōu)勢(shì)的。因?yàn)楫?dāng)電流達(dá)到數(shù)千安培時(shí)，如果采用電纜，即使是單芯電纜也要多根進(jìn)行敷設(shè)，否則達(dá)不到相應(yīng)的大電流容量，此時(shí)母線槽就體現(xiàn)出自身的優(yōu)勢(shì)。1.2 母線槽技術(shù)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)的內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的母線槽技術(shù)參數(shù)檢測(cè)儀主要用于檢測(cè)母線槽內(nèi)部導(dǎo)電部分的電阻以及導(dǎo)電體之間絕緣材料的絕緣強(qiáng)度。母線槽內(nèi)部一般用銅片作為導(dǎo)體。銅片的電阻是影響母線

6、槽導(dǎo)電能力的重要因素。電阻越大，母線槽在電傳輸過(guò)程中消耗就會(huì)越大，傳輸?shù)男示蜁?huì)越低。母線槽作為導(dǎo)線，知道其內(nèi)部導(dǎo)電體的電阻是非常必要的。而母線槽內(nèi)部導(dǎo)電體之間的絕緣填充物的絕緣強(qiáng)度則是影響安全性的重要因素。但是并不是說(shuō)母線槽內(nèi)導(dǎo)電體的導(dǎo)電能力越小越好，絕緣填充物的絕緣強(qiáng)度越大越好。由于受到成本因素的限制，母線槽制造商必須制造出適合不同場(chǎng)合應(yīng)用的母線槽，這就需要準(zhǔn)確知道母線槽的兩個(gè)參數(shù)指標(biāo)。母線槽技術(shù)參數(shù)檢測(cè)過(guò)程如圖1-2所示。絕緣強(qiáng)度檢測(cè)儀（a）微歐計(jì)（b）(a) 檢測(cè)絕緣強(qiáng)度 (b) 檢測(cè)電阻 圖1-2參數(shù)檢測(cè)示意圖2311-母線槽 2-檢測(cè)頭 3-氣缸無(wú)論母線槽是幾層幾排，其檢測(cè)過(guò)程都是

7、一樣的。在檢測(cè)絕緣強(qiáng)度時(shí)，其中一個(gè)檢測(cè)頭固定于第一片導(dǎo)電片上，另外一個(gè)檢測(cè)頭從第二片導(dǎo)電片開(kāi)始按照次序依次移動(dòng)到各片導(dǎo)電片上。如此類(lèi)推，對(duì)母線槽內(nèi)部導(dǎo)電片之間絕緣強(qiáng)度進(jìn)行兩兩檢測(cè)。在移動(dòng)到每一片導(dǎo)電片上時(shí)，絕緣強(qiáng)度檢測(cè)儀會(huì)檢測(cè)出兩個(gè)檢測(cè)頭所檢測(cè)的兩片導(dǎo)電片之間的絕緣強(qiáng)度。檢測(cè)導(dǎo)電片電阻則比檢測(cè)絕緣強(qiáng)度簡(jiǎn)單的多，只要控制兩個(gè)檢測(cè)頭同時(shí)移動(dòng)到同一片導(dǎo)電片的兩端，微歐計(jì)即可測(cè)出此導(dǎo)電片的電阻。測(cè)得的導(dǎo)電片電阻和絕緣強(qiáng)度自動(dòng)傳送到上位機(jī)。1.3 母線槽技術(shù)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的組成母線槽技術(shù)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)組成如圖1-3所示，它的具體工作過(guò)程是：上位機(jī)發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)下位機(jī)）開(kāi)始工作。下位

8、機(jī)利用控制氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完成對(duì)母線槽的定位及測(cè)量頭的移動(dòng)，測(cè)出母線槽內(nèi)導(dǎo)電片電阻以及導(dǎo)電片之間絕緣材料的絕緣強(qiáng)度，并把檢測(cè)結(jié)果傳送給上位機(jī)。上位機(jī)接收到檢測(cè)完畢的信號(hào)后，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷母線槽是否合格，若是合格產(chǎn)品，則發(fā)送信號(hào)給打印機(jī)，然后打印出所檢測(cè)的母線槽的條碼。上位機(jī)接收到打印機(jī)發(fā)送來(lái)的條碼打印完畢的信號(hào)后，發(fā)送信號(hào)給貼標(biāo)機(jī)，控制貼標(biāo)機(jī)把打印出來(lái)的條碼貼到母線槽上。貼標(biāo)機(jī)貼標(biāo)完畢后發(fā)送信號(hào)給上位機(jī)，上位機(jī)接著發(fā)送信號(hào)給下位機(jī)，由下位機(jī)控制完成對(duì)母線槽進(jìn)行包裝。打印機(jī)上位機(jī)貼標(biāo)機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)（下位機(jī)）測(cè)試系統(tǒng)母線槽包裝機(jī)構(gòu)定位機(jī)構(gòu)測(cè)試臺(tái)母線槽輔助動(dòng)作控制電路輔助動(dòng)作執(zhí)

9、行機(jī)構(gòu)（氣壓傳動(dòng)）功率放大系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖1-3母線槽技術(shù)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)圖我在本次設(shè)計(jì)中所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的是下位機(jī)中的控制電路部分。下位機(jī)的控制對(duì)象有：母線槽傳送電機(jī)、檢測(cè)臺(tái)傳送電機(jī)以及包裝臺(tái)傳送電機(jī)，檢測(cè)頭的電機(jī)，各處的定位氣缸，以及向上位機(jī)發(fā)送信號(hào)控制貼標(biāo)機(jī)的貼標(biāo)。檢測(cè)臺(tái)及包裝臺(tái)如圖1-4所示。 圖1-4檢測(cè)及包裝臺(tái)示意圖1-檢測(cè)平臺(tái) 2-母線槽 3-檢測(cè)縱向定位缸 4-檢測(cè)平臺(tái)移送電機(jī) 5-包裝平臺(tái)6-包裝臺(tái)縱向定位缸 7、9-母線槽包裝上升缸 8-包裝臺(tái)移送電機(jī) 10、27-縱向到位檢測(cè)傳感器 11、26-左右端側(cè)向定位滑臺(tái) 12、25-右端測(cè)量頭驅(qū)動(dòng)氣缸 13、24-X軸及U軸滑臺(tái) 1

10、4、23-X軸及U軸步進(jìn)電機(jī) 15、22-左右端側(cè)向定缸16、21-左右端垂直升降臺(tái) 17、19-Y軸及V軸步進(jìn)電機(jī) 18、20-左右端移動(dòng)立柱下位機(jī)的主要工作過(guò)程流程如圖1-5所示。檢測(cè)平臺(tái)傳送電機(jī)啟動(dòng)檢測(cè)臺(tái)母線槽縱向定位缸升起母線槽傳送電機(jī)停止左端側(cè)向定位缸啟動(dòng)右端側(cè)向定位缸啟動(dòng)連接絕緣強(qiáng)度檢測(cè)儀兩檢測(cè)頭移動(dòng)檢測(cè)并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)檢測(cè)完后回起點(diǎn)連接檢測(cè)電阻的微歐計(jì)兩檢測(cè)頭移動(dòng)檢測(cè)并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)開(kāi)始Y左、右端側(cè)向定位缸到位？母線槽縱向到位？ANYN 兩個(gè)檢測(cè)頭回原點(diǎn)前后檢測(cè)頭側(cè)向定位缸退回檢測(cè)臺(tái)縱向定位缸退回檢測(cè)臺(tái)傳送電機(jī)啟動(dòng)包裝臺(tái)傳送電機(jī)啟動(dòng)包裝臺(tái)縱向定位缸升起母線槽離開(kāi)檢

11、測(cè)臺(tái)后檢測(cè)臺(tái)電機(jī)停轉(zhuǎn)母線槽到達(dá)包裝臺(tái)后包裝臺(tái)電機(jī)停轉(zhuǎn)發(fā)信給上位機(jī)啟動(dòng)貼標(biāo)機(jī)貼標(biāo)貼標(biāo)結(jié)束后，包裝氣缸升起延時(shí)，包裝定位缸退回包裝缸退回結(jié) 束A圖1-5下位機(jī)的工作過(guò)程第二章 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)2.1 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)控制電路總體設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，我設(shè)計(jì)的是下位機(jī)的控制電路部分。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)（下位機(jī)）控制電路的主要組成部分有：CPU8031、片外程序存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、LED顯示電路、用于擴(kuò)展I/O口的8255、控制步進(jìn)電機(jī)的光電耦合電路、輸入輸出光電耦合電路、選擇開(kāi)關(guān)以及用8155擴(kuò)展出的鍵盤(pán)組成。其組成框圖如圖2-1所示。8031CPUROMLED顯示RAM8155鍵盤(pán)PA母

12、線槽種類(lèi)選擇開(kāi)關(guān)工作方式選擇開(kāi)關(guān)825574LS273X、Y、U、V軸電機(jī)的光電耦合電路輸入信號(hào)光電耦合電路輸出信號(hào)光電耦合電路 圖2-1控制系統(tǒng)硬件組成框圖我的具體設(shè)計(jì)思路是：采用8031作為CPU，外擴(kuò)8K的程序存儲(chǔ)器和4K的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。其中8K的程序存儲(chǔ)器用2764芯片進(jìn)行擴(kuò)展，4K的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用6264（空掉一條地址線）芯片進(jìn)行擴(kuò)展。步進(jìn)電機(jī)的輸出信號(hào)口用74LS273鎖存器輸出。I/O口用8255擴(kuò)展，所有的按鍵皆用8155擴(kuò)展成行列式鍵盤(pán)，它們的各種功能用軟件進(jìn)行定義。這些鍵有控制四個(gè)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給的八個(gè)手動(dòng)按鍵以及八個(gè)控制氣缸升降的手動(dòng)按鍵，另外還有編輯鍵盤(pán)二十個(gè)。6位LED靜態(tài)顯

13、示用于顯示編輯的內(nèi)容。2.2 單片機(jī)的選擇及存儲(chǔ)器的擴(kuò)展本節(jié)主要介紹了本次設(shè)計(jì)中所選用的CPU以及用于擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的芯片。本設(shè)計(jì)中，我選擇8031作為本次設(shè)計(jì)中的CPU。同時(shí)，選擇的程序存儲(chǔ)器是2764A，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是6264。下面就8031、2764以及6264三種芯片的結(jié)構(gòu)性能、特點(diǎn)以及本設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路作一些介紹。2.2.1 單片機(jī)的選擇在大學(xué)期間接觸最多的單片機(jī)就是8031和8051。8051有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但是其存儲(chǔ)空間比較小，不能滿足本設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)相對(duì)于8031來(lái)講，8051的價(jià)格比較高，并且8031現(xiàn)在用的比較廣泛，因此本設(shè)計(jì)中，我選擇8031作為CP

14、U。下面就是關(guān)于8031的簡(jiǎn)單介紹。1. 管腳功能8031為40引腳芯片。其引腳如圖2-2所示。它的引腳功能可以分為三部分：（1）I/O口線 P0、P1、P2、P3共四個(gè)八位口，其中P3口可作為第二功能口。（2）控制口線 PSEN（片外取指控制）、ALE（地址鎖存控制）、(片外存儲(chǔ)器選擇)、RESET(復(fù)位控制)。（3）電源及時(shí)鐘 Vcc、Vbb；X1、X2。 2. 8031的各個(gè)引腳介紹（1）時(shí)鐘電路引腳X1 (19腳)和X2（18腳） X2接外部晶體和微調(diào)電容的一端，即把外部振蕩器的信號(hào)直接連接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。X1接外部晶體和微調(diào)電容的另外一端，

15、在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部 圖2-28031單片機(jī)管腳圖時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳必須接地。（2）ALE/（30腳） 地址鎖存允許信號(hào)端。當(dāng)CPU訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器的時(shí)候，ALE（允許地址鎖存）的輸出信號(hào)作為鎖存低8位地址的控制信號(hào)。（3）PSEN （29腳） 此腳輸出外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，在CPU訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，此端定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。（4）/Vpp（31腳） 外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。8031沒(méi)有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以腳必須常接地。（5）RESET/Vpd（9腳） 是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)

16、時(shí)鐘振蕩周期）的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。（6）輸入/輸出（I/O） 引腳P0、P1、P2、P3（共是32根）1）P0口（P0.0P0.7，32腳39腳） 是一個(gè)雙向8位三態(tài)I/O口。當(dāng)其作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)該先向口鎖存器寫(xiě)入全1，此時(shí)P0口的全部引腳浮空，可以作為高阻抗輸入。作為輸入口使用時(shí)，要先寫(xiě)1，這就是準(zhǔn)雙向的含義。在CPU8031訪問(wèn)片外EPROM或RAM時(shí)，P0口是分時(shí)提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線，在此期間P0口內(nèi)部上拉電阻有效。2）P1口（P1.0P1.7，1腳8腳） 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口，由于這種接口輸出沒(méi)有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的

17、I/O口。在P1口作為輸入口使用時(shí)應(yīng)先向P1口鎖存器寫(xiě)入全1，此時(shí)P1口引腳由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。3）P2口（P2.0P2.7，21腳28腳） 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，可以作為高八位地址總線送出高八位地址。4）P3口（P3.0P3.7，10腳17腳） 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，在8031中，這8個(gè)腳除了用于普通的輸入、輸出外，還可以用于專(zhuān)門(mén)的功能，它是一個(gè)復(fù)用雙功能口。P3口作為第一功能使用時(shí)，即作為普通I/O口用，功能和操作方法與P1口相同。作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義見(jiàn)表2-1。P3口的每一條引腳均可以定義為第一功能的輸出輸入或

18、是第二功能。表2-1P3口的第二功能表引 腳第二功能P3.0RXD（串行口輸入端）P3.1TXD （串行口輸出端）（續(xù)）引腳第二功能P3.2（外部中斷0請(qǐng)求輸入端，低電平有效）P3.3（外部中斷1請(qǐng)求輸入端，低電平有效）P3.4T0（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)脈沖輸入端）P3.5T1（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)脈沖輸入端）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)輸出端，低電平有效）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效）2.2.2 片外程序存儲(chǔ)器的選擇 在本次設(shè)計(jì)中需要外擴(kuò)8KB的程序存儲(chǔ)器，我選擇2764A用于擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器。2764A是一種8K×8位的紫外線擦除電可編程只讀存儲(chǔ)器，

19、2764A為28腳雙列直插式封裝，其管腳圖如圖2-3所示。 1. 2764A的管腳介紹（1）A0A12 地址輸入線。（2）D0D7 三態(tài)數(shù)據(jù)總線，讀或者是編程檢驗(yàn)時(shí)為數(shù)據(jù)輸出線，維持或者是編程禁止時(shí)，呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，編程時(shí)為數(shù)據(jù)輸入線。 （3） 片選信號(hào)輸入線，“0”（低電平）有效。（4） 編程脈沖輸入線。（5） 讀選通信號(hào)輸入線，“0”（低電平）有效。（6）Vpp 編程電源輸入線，不同芯片型號(hào) 圖2-32764管腳圖及廠商生產(chǎn)的Vpp值不同。 （7）Vcc 主電源輸入線，Vcc一般為+5V。 （8）GND 線路接地的管腳。（9）NC 不做任何連接。2. 2764A芯片的工作方式選擇2764A的

20、工作方式選擇見(jiàn)表2-2。 表2-22764A的工作方式選擇 引腳操作方 式 （20）（22）（27）Vpp/V（1）Vcc/V（28）輸出（1113，151）讀VILVILVIH55DOUT維持VIH任意任意55高阻編程VILVIHVIL12.55DIN編程檢查VILVILVIH12.55DOUT編程禁止VIH任意任意12.55高阻 3. 2764A芯片的特性2764A是8K×8位EPROM器件，用以存放程序或者是常數(shù)。它有十三根地址線A12A0，能區(qū)分十三位二進(jìn)制地址信息。這十三根地址線分別與8031的P0口和P2.0P2.4連接，當(dāng)8031發(fā)送十三位地址信息時(shí)，可以分別選中276

21、4片內(nèi)8KB存儲(chǔ)器中任何一個(gè)單元。2764的引腳為片選信號(hào)輸入端，低電平有效。引腳接地表示選中該2764芯片。該片選信號(hào)決定了2764的8KB存儲(chǔ)器在整個(gè)8031擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器64KB空間中的位置。2764的端由8031的引腳控制。在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)信號(hào)兩次有效。當(dāng)信號(hào)由高電平變成低電平時(shí)，允許2764輸出，將指定的2764存儲(chǔ)單元的內(nèi)容送到P0口，在的上升沿將數(shù)據(jù)送入單片機(jī)CPU內(nèi)。2.2.3 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片的選擇在本次設(shè)計(jì)中只需要擴(kuò)展4KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，我所選用的是市場(chǎng)上比較容易購(gòu)買(mǎi)到的靜態(tài)RAM6264。與動(dòng)態(tài)RAM相比較，靜態(tài)RAM的優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)須考慮為保持電路而設(shè)置的刷新電路，故擴(kuò)展

22、電路比較簡(jiǎn)單；但是它也有缺點(diǎn)，就是由于靜態(tài)RAM是通過(guò)有源電路來(lái)保持存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)的，因此要用后備電池保持?jǐn)?shù)據(jù)不丟失。擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間地址和外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器一樣，由P2口提供高四位地址，P0口提供低八位地址。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀和寫(xiě)由8031的和信號(hào)控制。6264的管腳圖如圖2-4所示。1. 6264的管腳介紹 （1）A0A12 地址輸入線。 （2）D0D7 雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。（3） 片選信號(hào)輸入線，低電平有效。只有當(dāng)6264的26腳（CS2）為高電平時(shí)，且為低電平時(shí)才選中該片。（4） 寫(xiě)允許信號(hào)輸入端，低電平有效。 （5）Vcc 工作電源，電壓為+5V 。 圖2-46264的管腳圖（6）GND

23、線路地。 2. 6264芯片的操作方式 6264芯片的操作方式見(jiàn)表2-3。表2-36264芯片的操作方式管腳操作方式（20）（26）（22）（27）IOIO(1113) （1519）未選中（掉電）V任意任意任意高阻未選中（掉電）任意V任意任意高阻輸出禁止VVVV高阻讀VVVVD寫(xiě)VVVVD寫(xiě)VVVVD3. 6264芯片的特性6264芯片是8K×8位的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片， 28線雙列直插式封裝。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路與程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路相似，所用的地址線與數(shù)據(jù)線是完全相同的。讀、寫(xiě)控制線用、，但是它需要考慮與其它擴(kuò)充的統(tǒng)一編址以及片選端能否直接接地等問(wèn)題，若是片選端不可以直接接地，則要考慮

24、譯碼器的選擇和統(tǒng)一進(jìn)行片選問(wèn)題。而在本次設(shè)計(jì)中，我選擇74LS138譯碼器。另外，存儲(chǔ)器低八位地址需要鎖存器。在本次設(shè)計(jì)中，我所選用于擴(kuò)展存儲(chǔ)器的地址鎖存器是74LS373。2.2.4 程序存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展在前面介紹各個(gè)芯片時(shí)，對(duì)各個(gè)芯片的管腳性能均作了介紹，所擴(kuò)展的電路圖的連線即是根據(jù)引腳特性進(jìn)行的。所得擴(kuò)展電路如圖2-5所示。圖2-5程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路另外由于外擴(kuò)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，為了防止發(fā)生緊急情況時(shí)的數(shù)據(jù)丟失，本電路中設(shè)計(jì)了掉電保護(hù)，電路的具體接法見(jiàn)圖2-5。 本設(shè)計(jì)需要譯碼器。在這里我所選用的譯碼器是74LS138。74LS138的管腳圖如圖2-6所示。表2-4是7

25、4LS138譯碼器的功能表。表2-474LS138譯碼器的功能表輸入輸出選中的芯片號(hào)賦能選擇Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7G C B A× H× × ×H H H H H H H H無(wú)L ××× ×H H H H H H H H無(wú)H LL L LL H H H H H H H0#H LL L HH L H H H H H H1#H LL H LH H L H H H H H2#H LL H HH H H L H H H H3#H LH L LH H H H L H H H4#H LH L HH H

26、H H H L H H5#H LH H LH H H H H H L H6#H LH H HH H H H H H H L7#備注：表格中的=G+G 由74LS138的功能表，我們可以發(fā)現(xiàn)只有在G高電平而低電平時(shí)，74LS138譯碼器才處于工作狀態(tài)。而譯碼器究竟選擇哪個(gè)端口上的芯片，則是由CPU輸出給譯碼器的A、B、C三個(gè)管腳上的信號(hào)決定的。A、B、C這三個(gè)管腳可以接CPU的P2口上的任意三個(gè)管腳。在本次設(shè)計(jì)中，C、B、A三個(gè)管腳分別接在8031的P2口上的A14、A13、A12管腳上。由上述擴(kuò)展電路，我們可以得出這次設(shè)計(jì)中所擴(kuò)展的片外程序存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址 圖2-674LS138的

27、管腳圖范圍。具體確定方法如下：（1）程序存儲(chǔ)器地址范圍的確定 在這次設(shè)計(jì)中，所選用于擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器的是8K×8的2764芯片。因?yàn)?KB=1024B，所以8KB=2×2B=2B，即2764需要外接13根地址線。即CPU8031的P0口的A0A7和P2口的A8A12按照次序接到2764的A0A12管腳上，因此，地址范圍確定如表2-5所示。表2-5程序存儲(chǔ)器2764的地址范圍A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0地址范圍0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00000H0 0 0 0

28、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10001H . 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 01FFEH0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11FFFH由表中我們可以知道在本次設(shè)計(jì)中，2764可以提供的選址范圍是0000H1FFFH。（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址范圍的確定 由于在本次設(shè)計(jì)電路中只需要擴(kuò)展4KB的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所以在設(shè)計(jì)電路時(shí)，我只選用了6264芯片的A0A11地址管腳。另外，由于6264芯片的片選端接在譯碼器U18（如圖2-5）的Y4端口上，因此對(duì)應(yīng)Y4輸出的譯碼信號(hào)A12、A13及A14為001。再有譯碼器U18的G端口接在CP

29、U的A15口上，根據(jù)74LS138的工作特性可知只有當(dāng)CPU的A15腳送給G端口信號(hào)固定為高電平“1”時(shí)，此譯碼器才可以被選中工作。由上可得6264的地址范圍見(jiàn)表2-6。表2-6數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264的地址范圍A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0地址范圍1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0C000H1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1C001H . 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0CFFEH1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

30、 1CFFFH由表中我們可以知道在本次設(shè)計(jì)中，6264芯片可以提供的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選址范圍是C000HCFFFH。2.3 顯示電路的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中，我選擇LED設(shè)計(jì)顯示電路。且應(yīng)用的LED顯示方式是靜態(tài)顯示。靜態(tài)顯示需要鎖存器，我所選用的鎖存器是74LS273，下面做分別介紹。2.3.1 鎖存器74LS27374LS273是單片集成正沿觸發(fā)的觸發(fā)器，它用直接清零輸入執(zhí)行D型觸發(fā)器的邏輯功能。符合建立時(shí)間要求的D輸入端上的信息，在時(shí)鐘脈沖的正躍變沿上傳到Q端輸出端。時(shí)鐘的觸發(fā)產(chǎn)生于特定的電壓電平上，且不直接同正躍變的躍變時(shí)間有關(guān)，當(dāng)時(shí)鐘輸入處于高電平或者處于低電平時(shí)，D端輸入的信號(hào)在輸出端沒(méi)有影

31、響。它的主要特點(diǎn)是：1）含有單向輸出的8個(gè)觸發(fā)器。2）緩沖的時(shí)鐘輸入和直接的清零輸入。3）每個(gè)觸發(fā)器有單獨(dú)的數(shù)據(jù)輸入。74LS273的管腳圖如圖2-7所示。其中74LS273的管腳功能是：1）D1D8 信號(hào)輸入端。2）Q1Q8 信號(hào)輸出端。 3）CLK 時(shí)鐘信號(hào)輸入端。 圖2-774LS273的管腳圖 4）CLR 清零端。 2.3.2 LED顯示電路設(shè)計(jì) LED顯示有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種形式。動(dòng)態(tài)顯示是將所有位的段選碼并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，而共陰極或共陽(yáng)極點(diǎn)分別由相應(yīng)的I/O口線控制。這種顯示方式只需要兩個(gè)8位I/O口。其中一個(gè)控制段選碼，另外一個(gè)控制位選碼。在這種顯示方式的顯

32、示過(guò)程中，所需顯示的字段斷續(xù)通以電流，在需要多個(gè)字符同時(shí)顯示時(shí)，可以輪流給每一個(gè)字符通以電流，逐次把所需顯示的字符顯示出來(lái)。動(dòng)態(tài)顯示的基本原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)依次發(fā)出段選控制字和對(duì)應(yīng)哪一位LED顯示器的位選控制信號(hào)，顯示器逐個(gè)循環(huán)點(diǎn)亮。適當(dāng)選擇掃描速度，利用人眼“留光”效應(yīng)，使得看上去好像這幾位顯示器在同時(shí)顯示一樣，而在動(dòng)態(tài)掃描顯示控制中，同一個(gè)時(shí)刻，實(shí)際上只有一位LED被點(diǎn)亮。這種顯示方式可以簡(jiǎn)化電路，降低成本。 靜態(tài)顯示則是所有的共陰極或共陽(yáng)極點(diǎn)連接在一起接地或接+5V，每位的段選線分別與一個(gè)8位鎖存器的輸出口相連，顯示器中的各位相互獨(dú)立，因此在同一個(gè)時(shí)間里，每一位顯示的字符可以各不相同，而且各

33、位的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存的輸出將維持不變，因此靜態(tài)顯示器的亮度較高，并且在顯示過(guò)程中，所需要顯示的字符的各字段連續(xù)通電，所顯示的字段連續(xù)發(fā)光。這種顯示方式編程容易，管理也比較簡(jiǎn)單，但是它占用的I/O口線資源比較多。本次設(shè)計(jì)所選為靜態(tài)顯示，共六個(gè)顯示位。其中一位十六段的“米”字形的LED用于顯示字母，其余的五位七段LED，其中的第一位用于顯示負(fù)號(hào)，表示四個(gè)電機(jī)的負(fù)方向進(jìn)給，其后三位用于顯示電機(jī)位移量的整數(shù)部分以及小數(shù)點(diǎn)，最后一位用于顯示電機(jī)位移量的小數(shù)部分。下面將對(duì)這兩種LED顯示器作分別的介紹。1. 十六段“米”字形LED十六段LED顯示的管腳配置外形圖如圖2-8所示： 本設(shè)計(jì)采用共陰極

34、的LED顯示方式，當(dāng)在某段發(fā)光二極管上施加一定的正向電壓時(shí)，該段筆畫(huà)的二極管就亮，不加電壓時(shí)則是暗的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到二極管的耐壓能力，為保護(hù)其不受損壞，在共地端接了限流電阻。十六段發(fā)光二極管構(gòu)成“米”字形的LED顯示，它不僅可以顯示09十個(gè)數(shù)字，也可以顯示英文字母。而在本次設(shè)計(jì)中只需要顯示X、Y、U、V、N、M、T共七個(gè)字母，顯示字形編碼見(jiàn)表2-7。 圖2-8十六段LED管腳表2-7共陰極十六段LED顯示字形編碼表 顯示字符各段發(fā)光二極管上的電平共陰極段選碼N M L K J I H G F E D2 D1 C B A2 A1U0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0

35、000FCHV0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01400HX1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0B400HY0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 05400HM0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 01484H （續(xù)）N1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 05400HT0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 14803H2. 七段LED顯示七段LED顯示器是由8個(gè)發(fā)光二極管組成的，當(dāng)在某段發(fā)光二極管上施加一定的正向電壓時(shí)，該段筆畫(huà)的二極管就亮，不加電壓時(shí)

36、則是暗的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到二極管的耐壓能力，為保護(hù)其不受損壞，在共地端接了限流電阻。共陰極七段LED顯示字形編碼表如表2-8所示。 圖2-9七段LED顯示 管腳配置外形圖 表2-8共陰極七段LED顯示字形編碼表顯示字符各段發(fā)光二極管上的電平共陰極段選碼dp g f e d c b a00 0 1 1 1 1 1 1 3FH10 0 0 0 0 1 1 006H20 1 0 1 1 0 1 15BH30 0 1 0 1 1 1 14FH40 1 1 0 0 1 1 066H50 1 1 0 1 1 0 16DH60 1 1 1 1 1 0 17DH70 0 0 0 0 1 1 107H80

37、1 1 1 1 1 1 17FH90 1 1 0 1 1 1 16FH由上面講述的兩種LED特性，設(shè)計(jì)的LED顯示電路塊如圖2-10所示。 圖2-10LED顯示電路3. 各個(gè)LED顯示入口地址的確定在顯示電路里，6位LED共用一片譯碼器。前面講述的擴(kuò)展電路同樣也需要一個(gè)譯碼器。如果一個(gè)設(shè)計(jì)電路中用到多個(gè)譯碼器時(shí)，必須要確保這多個(gè)譯碼器不會(huì)同時(shí)處于工作狀態(tài)。在這里我區(qū)分兩片譯碼器是根據(jù)譯碼器必須在G口為高電平時(shí)方可工作的特性進(jìn)行的。具體方法是：將8031的A15口同時(shí)接在兩片譯碼器的G端，所不同的是在A15口與控制顯示電路的譯碼器的G端之間接上了一個(gè)非門(mén)（圖2-10）。也就是說(shuō)將A15口的信號(hào)同

38、時(shí)送給兩片譯碼器，由于控制顯示電路的譯碼器的G端被接上了一個(gè)非門(mén)，所以?xún)善g碼器的G端接收到的總是相反的信號(hào)，就可以確保兩片芯片不會(huì)同時(shí)被選中。8031的A15腳經(jīng)過(guò)非門(mén)接至LED顯示電路譯碼器的引腳。而由前面譯碼器的知識(shí)介紹我們可以知道譯碼器只有在為高電平時(shí)，才可能正常工作，因此當(dāng)顯示電路工作時(shí)，A15腳必須恒為低電平。而在本設(shè)計(jì)中，雖然只有六位LED，但由于有一位十六段的LED，所以一共需要七個(gè)鎖存器，這七個(gè)所存器就需要七個(gè)位選信號(hào)，而這七個(gè)位選信號(hào)就是顯示電路譯碼器譯碼輸出的信號(hào)與8031的相或得到的（圖2-10）。由分析過(guò)程，我們可以分別確定七片鎖存器的片選信號(hào)如下：（1）鎖存器U10

39、由于此芯片的片選端接在74LS138（U17）的第14號(hào)引腳Y1上，因此CBA=001,又因?yàn)锳15恒為低電平，因此 可以確定此芯片的片選信號(hào)為：1000H。（2）鎖存器U11由于此芯片的片選端接在74LS138（U17）的第15號(hào)引腳Y0上，因此CBA=000，又因?yàn)锳15恒為低電平，因此 可以確定此芯片的片選信號(hào)為：0000H。（3）鎖存器U12由于此芯片的片選端接在74LS138（U17）的第7號(hào)引腳Y7上，因此CBA=111，又因?yàn)锳15恒為低電平，因此 可以確定此芯片的片選信號(hào)為：7000H。（4）鎖存器U13由于此芯片的片選端接在74LS138（U17）的第9號(hào)引腳Y6，因此CBA

40、=110，又因?yàn)锳15恒為低電平，因此可以確定此芯片的片選信號(hào)為：6000H。（5）鎖存器U14由于此芯片的片選端接在74LS138（U17）的第10號(hào)引腳Y5，因此CBA=101，又因?yàn)锳15恒為低電平，因此可以確定此芯片的片選信號(hào)為：5000H。（6）鎖存器U15由于此芯片的片選端接在74LS138（U17）的第11號(hào)引腳Y4，因此CBA=100，又因?yàn)锳15恒為低電平，因此可以確定此芯片的片選信號(hào)為：4000H。（7）鎖存器U16由于此芯片的片選端接在74LS138（U17）的第12號(hào)引腳Y3上，因此CBA=011，又因?yàn)锳15恒為低電平，因此可以確定此芯片的片選信號(hào)為：3000H。2.

41、4 鍵盤(pán)擴(kuò)展電路及鍵盤(pán)掃描程序的設(shè)計(jì)由于本課題所需要的按鈕比較多，而I/O口有限，因此除了CPU復(fù)位和急停是獨(dú)立式按鍵，其他的都被擴(kuò)展為行列式鍵盤(pán)。并且在本次設(shè)計(jì)中，我選擇8155擴(kuò)展這些按鍵。2.4.1 鍵盤(pán)接口芯片的選擇8155芯片的管腳圖如圖2-11。 1. 8155芯片的管腳（1）D0AD7雙向地址/數(shù)據(jù)總線。（2）LE在ALE的下降沿將AD0AD7上的低八位地址以及RAM/IO口選擇信息鎖存。（3）IO/RAM/IO選擇：IO/=0，單片機(jī)選擇8155中的RAM讀寫(xiě)，AD0AD7上的地址為RAM單元地址； IO/=1，選擇8155的寄存器或者是端口。（4）片選信號(hào)，低電平有效。 圖2

42、-118155芯片的管腳圖（5）讀、寫(xiě)控制輸入線，低電平有效。（6）RESET 輸入一個(gè)大于600ns的正脈沖時(shí)，8155總清零，各個(gè)I/O口定義為輸入方式。（7）PA0PA7 A口I/O數(shù)據(jù)傳送。（8）PB0PB7 B口/O數(shù)據(jù)傳送。（9）PC0PC7 C口I/O數(shù)據(jù)傳送或是A、B口選通方式時(shí)傳送命令狀態(tài)信息。（10）T0、T1 14位計(jì)數(shù)器輸入、輸出。（11）Vcc、Vss +5V電源和接地。2. 8155作為擴(kuò)展I/O口使用時(shí)的性質(zhì)當(dāng)8155作為擴(kuò)展I/O口使用時(shí)，IO/須接高電平，PA、PB、PC口地址低八位地址分別為01H、02H、03H（設(shè)地址無(wú)關(guān)位為零時(shí)）。8155片內(nèi)有鎖存器，

43、所以P0口輸出的低八位地址無(wú)需外加鎖存器，而直接與CPU8031的AD0AD7相連，既作為低八位地址總線，又作為數(shù)據(jù)總線。地址直接用ALE在8155中鎖存，高八位地址有和IO/地址控制線決定。8155的I/O口工作方式選擇是通過(guò)對(duì)8155內(nèi)部命令寄存器設(shè)定命令字格式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，命令寄存器低八位地址為00H。下面是對(duì)8155的I/O口的工作方式選擇介紹。（1）基本I/O工作方式 當(dāng)8155被編程作ALT1、ALT2時(shí)A、B、C三口均作為基本輸入輸出方式，用命令寄存器D0、D1選定A口和B口作為輸入還是輸出工作方式，由D2、D3選定C口作為輸入還輸出方式。（2）選通I/O方式 8155編程為ALT3

44、時(shí)，A口定義為選通I/O，B口定義為基本I/O，編程為ALT4時(shí)，A口和B口均為選通I/O方式。選通輸入/輸出方式下，在輸入操作時(shí)，是外設(shè)送來(lái)的選通信號(hào)。當(dāng)有效后（低電平），把輸入的數(shù)據(jù)裝入8155，然后BF信號(hào)變高，以反映8155的緩沖器已經(jīng)滿了。在信號(hào)恢復(fù)為高電平時(shí)，INTR信號(hào)變高，向CPU申請(qǐng)中斷，當(dāng)CPU開(kāi)始讀取輸入數(shù)據(jù)（信號(hào)下降沿）時(shí)，INTR信號(hào)恢復(fù)低電平，讀取數(shù)據(jù)完畢（信號(hào)上升沿），使BF信號(hào)恢復(fù)低電平，一次數(shù)據(jù)輸入結(jié)束。而在輸出操作時(shí)，是外設(shè)的應(yīng)答信號(hào)，當(dāng)外設(shè)接受并處理完數(shù)據(jù)后，發(fā)出負(fù)脈沖，在高電平時(shí)，使INTR有效，開(kāi)始申請(qǐng)中斷，即要求CPU發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)，CPU在中斷服務(wù)

45、中把數(shù)據(jù)寫(xiě)到8155，并使BF變高，以通知外設(shè)可以開(kāi)始接受和處理數(shù)據(jù)，外設(shè)處理完數(shù)據(jù)后，在以信號(hào)來(lái)應(yīng)答。（3）BF 緩沖器狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)輸出線，緩沖器有數(shù)據(jù)時(shí)，BF為高電平。（4） 設(shè)備選通信號(hào)線，低電平有效。2.4.2 鍵盤(pán)接口鍵盤(pán)分為編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。鍵盤(pán)上閉合鍵的識(shí)別是用專(zhuān)用硬件譯碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編號(hào)和鍵值的稱(chēng)之為編碼鍵盤(pán)。非編碼鍵盤(pán)則是由軟件識(shí)別的鍵盤(pán)。鍵盤(pán)的掃描方式主要有三種：編程掃描方式、定時(shí)掃描方式、中斷掃描方式。在本設(shè)計(jì)中，我所用的是編程掃描方式。編程掃描方式即是查詢(xún)方式，就是在主程序中用一段專(zhuān)門(mén)的掃描和讀鍵程序來(lái)檢查有沒(méi)有鍵按下，并確定鍵值。在手動(dòng)按鍵的過(guò)程中一般會(huì)產(chǎn)生鍵抖動(dòng)

46、，此抖動(dòng)可用硬件和軟件兩種方法消除。鍵數(shù)比較少時(shí)，可以用硬件方法消除鍵抖動(dòng)。鍵數(shù)比較多時(shí)，用軟件去抖動(dòng)方式。即在檢測(cè)出有鍵閉合后，執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序，讓前沿抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)鍵的狀態(tài)，如果仍然保持閉合狀態(tài)的電平，則確認(rèn)為真正有鍵按下；當(dāng)檢測(cè)到按鍵釋放后，也要給5ms10ms的延時(shí)，待后沿抖動(dòng)消失后才能轉(zhuǎn)入該鍵的處理程序。鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)分為獨(dú)立連接式和行列式（矩陣式）鍵盤(pán)，每一種鍵盤(pán)的譯碼方式又可以分為編碼方式和非編碼方式兩種類(lèi)型。1. 行列式鍵盤(pán)介紹在本設(shè)計(jì)中，需要設(shè)計(jì)的按鍵有：09十個(gè)數(shù)字，四個(gè)步進(jìn)電機(jī)的四個(gè)坐標(biāo)方向代號(hào)：X、Y、U、V，另外還有輸入程序時(shí)所需要的字母：M、N、T、空格鍵、刪除鍵

47、、ENTER鍵、手動(dòng)控制八個(gè)氣缸的按鍵以及手動(dòng)控制四個(gè)步進(jìn)電機(jī)按鍵。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我把所有這些按鍵都設(shè)計(jì)在一個(gè)行列式鍵盤(pán)里，然后通過(guò)軟件對(duì)各個(gè)鍵的功能進(jìn)行定義。另外，由于要求設(shè)計(jì)的控制機(jī)適用于檢測(cè)以下幾種母線槽的：一列三排、一列四排、一列五排、兩列三排、兩列四排、兩列五排（此處的排和列是指母線槽內(nèi)導(dǎo)電體的排數(shù)和列數(shù)），因此在設(shè)計(jì)中對(duì)檢測(cè)部分的動(dòng)作程序，是采用固化方式存在片外程序存儲(chǔ)器里的，這就需要在檢測(cè)過(guò)程中人為的根據(jù)母線槽的種類(lèi)選擇程序進(jìn)行檢測(cè)。在這里我設(shè)計(jì)了撥碼開(kāi)關(guān)用于人工選擇程序。這些按鍵以及選擇開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)出的行列式鍵盤(pán)如圖2-12。2. 8155入口地址的確定8155的片選端接在譯碼器U

48、18（附錄一）的Y7端口上，所以CBA=111,又因?yàn)?155的IO/接在8031的A8口，因此對(duì)于8155而言，A8=1，因此8155的片選入口地址為F100H，A口為F101H，B口為F102H，C口為F103H。 圖2-12行列式鍵盤(pán)及選擇開(kāi)關(guān)2.5 I/O接口電路設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，我所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的是系統(tǒng)的下位機(jī)的控制電路部分。下位機(jī)的主要任務(wù)就是控制檢測(cè)頭檢測(cè)母線槽的技術(shù)參數(shù)。它的主要工作流程在第一章中已經(jīng)作了詳細(xì)的介紹。在檢測(cè)過(guò)程中，需要用 I/O口進(jìn)行信息的傳遞。 在本設(shè)計(jì)中，經(jīng)I/O口輸出信號(hào)的有：1）四個(gè)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)脈沖信號(hào)。2）兩個(gè)傳送臺(tái)異步電機(jī)起停信號(hào)。3）八個(gè)電磁換向閥控

49、制信號(hào)。4）絕緣強(qiáng)度檢測(cè)儀和微歐計(jì)測(cè)量頭切換信號(hào)。需要經(jīng)I/O口輸入信號(hào)的有：1）兩個(gè)位置檢測(cè)信號(hào)。2）兩個(gè)壓力繼電器輸入信號(hào)。3）4個(gè)步進(jìn)電機(jī)正負(fù)超程信號(hào)。所有以上的這些I/O口，在本設(shè)計(jì)中，除了4個(gè)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)脈沖信號(hào)用74LS273擴(kuò)展外，其他的輸入輸出接口都用8255進(jìn)行擴(kuò)展。2.5.1 8255芯片8255芯片的通用性比較強(qiáng)，可以通過(guò)編程靈活改變它的功能，在很多設(shè)計(jì)環(huán)境中，被用于擴(kuò)展并行I/O口。1. 芯片的管腳8255芯片的管腳圖如圖2-13。 8255芯片管腳功能如下：（1） PA0PA7，PB0PB7，PC0PC7三個(gè)均為獨(dú)立并行I/O端口，用于與外設(shè)傳遞數(shù)據(jù)信息、地址信息、

50、或狀態(tài)信息，A、B、C端口均為八位，都可以作為輸入/輸出端口，其中B、C兩個(gè)端口都是有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器，一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器，而A口則是包含一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器以及一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器。但是C口可以分為兩個(gè)四位端口：C口高四位端口和C口低四位端口，每個(gè)四位端口包含一個(gè)4位輸入緩沖器和一個(gè)4位輸出鎖存器/緩沖器。 圖2-13 8255芯片的管腳圖（2）片選信號(hào)，低電平有效，與系統(tǒng)高位地址的譯碼輸出連接，用于啟動(dòng)CPU與8255之間的通信。（3）讀信號(hào)，低電平有效，與系統(tǒng)的端口讀信號(hào)連接，當(dāng)有效時(shí)，允許CPU從8255A的端口讀取信號(hào)或狀態(tài)字。（4）寫(xiě)信號(hào)，低電平有效，與系統(tǒng)的端口寫(xiě)信