cnc裝置及接口

1、2012.05西南石油大學學 機電電工程學學院數(shù) 控 技 術(shù)西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院 西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院v 計算機數(shù)控裝置，簡稱為CNC裝置，它是CNC系統(tǒng)的核心和中樞。主要用于控制機床的運動，完成各種曲線輪廓的加工。v 不論進行哪種曲線加工，CNC裝置都執(zhí)行同一基本控制流程：首先讀取零件程序（輸入），再進行程序段的譯碼和預處理（刀具補償處理和進給速度處理），然后根據(jù)程序段指令，進行插補計算和位置伺服控制，見圖3-1，CNC裝置除了執(zhí)行基本的控制流程外，還應該具有顯示、I/O處理及診斷等功能。輸入譯碼、預處理插補位置控制電機圖3-1 CNC裝置的基本控制流

2、程概述概述西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院CNC裝置的組成裝置的組成大體來講，CNC裝置由硬件和軟件兩大部分組成。具體地講，CNC裝置的組成為：CNC裝置的組成計算機硬件（CPU、存儲器、總線、I/O設備等）軟件（控制軟件和管理軟件）可編程控制器（PLC）各種接口西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院n一、單微處理器結(jié)構(gòu)的一、單微處理器結(jié)構(gòu)的CNCCNC裝置裝置n二、多微處理器結(jié)構(gòu)的二、多微處理器結(jié)構(gòu)的CNCCNC裝置裝置第一節(jié)第一節(jié) CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)裝置的硬件結(jié)構(gòu)西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院 CNC裝置是在硬件的支持下，執(zhí)行軟件來進行工作的，其控制功能在很大的程度上

3、取決于硬件結(jié)構(gòu)。 按組成CNC裝置的印刷電路板的結(jié)構(gòu)特點和插拔方式的不同，可分為大板式結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)兩類；按CNC裝置內(nèi)部微處理器的數(shù)量，可分為單微處理器和多微處理器結(jié)構(gòu)兩類。現(xiàn)代CNC裝置多為多微處理器模塊化結(jié)構(gòu)。第一節(jié)第一節(jié) CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)裝置的硬件結(jié)構(gòu)西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院 一、單微處理器結(jié)構(gòu)的一、單微處理器結(jié)構(gòu)的CNCCNC裝置裝置 單微處理器結(jié)構(gòu)的CNC裝置，由一個微處理器CPU通過總線與存儲器、PLC、位置控制器及各種接口相連，采用集中控制與分時處理的方式，完成數(shù)控各項任務。 圖3-2中，CPU通過總線與存儲器（RAM、EPROM）、PLC、位置控制器及各

4、種接口相連。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院CPUEPROMRAMMDI/CRT接口PLC串行通信及網(wǎng)絡接口數(shù)控面板CRT紙帶閱讀機接口紙帶閱讀機穿孔機、電傳機接口I/O 接口位置控制穿孔機電傳機機床速度控制單元M圖3-2 單微處理器CNC裝置組成框圖 一、單微處理器結(jié)構(gòu)的一、單微處理器結(jié)構(gòu)的CNCCNC裝置裝置西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院 所有數(shù)控功能（如數(shù)據(jù)的存取、插補運算、輸入/輸出控制、位置控制、故障診斷和信息顯示等）由一個微處理器完成。 有的CNC裝置有兩個以上的微處理器，但只有一個微處理器能夠控制總線，占有總線資源，其它微處理器不能控制總線，不能訪問主存儲器，只

5、能作為一個智能部件工作，這種構(gòu)成主從結(jié)構(gòu)的CNC裝置，也屬于單微處理器結(jié)構(gòu)，也可稱之為主從方式的多微處理器結(jié)構(gòu)。 一、單微處理器結(jié)構(gòu)的一、單微處理器結(jié)構(gòu)的CNCCNC裝置裝置西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院多微處理器CNC裝置一般采用兩種結(jié)構(gòu)型式，即緊耦合和松耦合結(jié)構(gòu)。多微處理器CNC裝置多采用模塊化結(jié)構(gòu)，每個微處理器分管各自的任務，形成特定的功能單元，即功能模塊。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以采取積木方式組成CNC裝置，因此具有良好的適應性和擴展性，且結(jié)構(gòu)緊湊。與單微處理器CNC裝置相比，多微處理器CNC裝置的運算速度有了很大的提高，它更適合于多軸控制、高進給速度、高精度、高效率的控制要求

6、。二、多微處理器結(jié)構(gòu)的二、多微處理器結(jié)構(gòu)的CNCCNC裝置裝置西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院 模塊化結(jié)構(gòu)的多微處理器CNC裝置中的基本功能模塊一般有以下六種。進一步擴充功能，還可以增加相應的模塊。 （1）CNC管理模塊 （2）CNC插補模塊 （3）位置控制模塊 （4）存儲器模塊 （5）PLC模塊 （6）指令、數(shù)據(jù)的輸入輸出及顯示模塊二、多微處理器結(jié)構(gòu)的二、多微處理器結(jié)構(gòu)的CNCCNC裝置裝置西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院 多微處理器CNC裝置各模塊之間的互連和通信主要采用共享總線和共享存儲器兩類結(jié)構(gòu)。 二、多微處理器結(jié)構(gòu)的二、多微處理器結(jié)構(gòu)的CNCCNC裝置裝置西南石油大學

7、西南石油大學機電學院機電學院 （1）共享總線結(jié)構(gòu) 總線將各模塊連在一起，按要求傳遞信號，實現(xiàn)預定功能。 共享總線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)配置靈活，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。 缺點是各主模塊使用總線時會引起“競爭”而使信息傳輸效率降低。 （2）共享存儲器結(jié)構(gòu) 采用多端口存儲器來實現(xiàn)各微處理器之間的互連和通信，每個端口都配有一套數(shù)據(jù)、地址、控制線，以供端口使用訪問。二、多微處理器結(jié)構(gòu)的二、多微處理器結(jié)構(gòu)的CNCCNC裝置裝置西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院第二節(jié)第二節(jié) CNCCNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)裝置的軟件結(jié)構(gòu)n一、前后臺型軟件結(jié)構(gòu)一、前后臺型軟件結(jié)構(gòu)n二、中斷型軟件結(jié)構(gòu)二、中斷型軟件結(jié)構(gòu)n三、基于實時操作系統(tǒng)的

8、軟件結(jié)構(gòu)三、基于實時操作系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院 CNC系統(tǒng)軟件包括管理軟件和控制軟件，系統(tǒng)軟件的特點是：多任務并行處理，具有實時性。 系統(tǒng)軟件由不同功能的程序組成，安排成特定的結(jié)構(gòu)形式，從而協(xié)調(diào)有序地工作。 CNC軟件可以設計成不同的結(jié)構(gòu)形式。不同的軟件結(jié)構(gòu)，對各任務的安排方式也不同，管理方式也不同。常見的CNC軟件結(jié)構(gòu)形式有：西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)裝置的軟件結(jié)構(gòu)前后臺后臺型軟件結(jié)構(gòu)中斷型軟件結(jié)構(gòu)實時操作系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)（發(fā)展趨勢）實時操作系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)（發(fā)展趨勢）西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院一、前后臺型軟件結(jié)構(gòu)一、前

9、后臺型軟件結(jié)構(gòu)v 它適用于集中控制的單微處理器它適用于集中控制的單微處理器CNCCNC裝置。根據(jù)各程序的實時性裝置。根據(jù)各程序的實時性強弱，分為實時性強的前臺程序（為實時中斷程序）和實時性弱強弱，分為實時性強的前臺程序（為實時中斷程序）和實時性弱的后臺程序（主要完成準備工作和管理工作，又稱為背景程序）。的后臺程序（主要完成準備工作和管理工作，又稱為背景程序）。v 后臺程序循環(huán)運行，在運行的過程中，前臺程序不斷插入，前后后臺程序循環(huán)運行，在運行的過程中，前臺程序不斷插入，前后臺程序相互配合，共同完成數(shù)控的各項任務。臺程序相互配合，共同完成數(shù)控的各項任務。v 后臺程序通過設定標志，前臺程序才能插入

10、，進行插補、位置控后臺程序通過設定標志，前臺程序才能插入，進行插補、位置控制等工作，也就是說，后臺程序是通過設定標志來達到對前臺程制等工作，也就是說，后臺程序是通過設定標志來達到對前臺程序的調(diào)度和控制的。序的調(diào)度和控制的。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院二、中斷型軟件結(jié)構(gòu)二、中斷型軟件結(jié)構(gòu)中斷型軟件結(jié)構(gòu)沒有前后臺之分，除初始化程序之外，整個中斷型軟件結(jié)構(gòu)沒有前后臺之分，除初始化程序之外，整個系統(tǒng)程序安排成不同級別中斷程序，整個軟件是一個大的多系統(tǒng)程序安排成不同級別中斷程序，整個軟件是一個大的多重中斷系統(tǒng)。各級中斷程序是通過中斷信號來調(diào)用的，執(zhí)行重中斷系統(tǒng)。各級中斷程序是通過中斷信號來調(diào)

11、用的，執(zhí)行該中斷程序的功能。該中斷程序的功能。中斷請求信號有兩個來源中斷請求信號有兩個來源：硬件中斷：硬件中斷：由時鐘或其他外部設備產(chǎn)生的中斷請求由時鐘或其他外部設備產(chǎn)生的中斷請求軟件中斷：軟件中斷：由程序產(chǎn)生的中斷由程序產(chǎn)生的中斷西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院三、基于實時操作系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)三、基于實時操作系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)v 將通用將通用PCPC機操作系統(tǒng)（如機操作系統(tǒng)（如DOSDOS、WindowsWindows等）加上實時內(nèi)等）加上實時內(nèi)核（如高速數(shù)據(jù)處理器核（如高速數(shù)據(jù)處理器DSPDSP），），擴展成實時操作系統(tǒng)，在擴展成實時操作系統(tǒng)，在此基礎上開發(fā)此基礎上開發(fā)CNCCNC系統(tǒng)軟

12、件。系統(tǒng)軟件。v 基于實時操作系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)功能的擴展和修改，基于實時操作系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)功能的擴展和修改，只需將編好號的任務模塊程序掛到實時操作系統(tǒng)上即可。只需將編好號的任務模塊程序掛到實時操作系統(tǒng)上即可。采用該軟件結(jié)構(gòu)開發(fā)采用該軟件結(jié)構(gòu)開發(fā)CNCCNC裝置，具有良好的開放性和可維裝置，具有良好的開放性和可維護性。護性。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院第三節(jié)第三節(jié) 可編程控制器可編程控制器PLCPLC簡介簡介一、概述一、概述二、二、PLCPLC的結(jié)構(gòu)組成和工作原理的結(jié)構(gòu)組成和工作原理三、三、PLCPLC在數(shù)控機床上的運用在數(shù)控機床上的運用西南石油大學西南石油大學機電學院機電

13、學院一、概述一、概述v 隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，2020世紀世紀7070年代出現(xiàn)了采用微計算機技年代出現(xiàn)了采用微計算機技術(shù)制造的一種通用的自動控制系統(tǒng)術(shù)制造的一種通用的自動控制系統(tǒng)-可編程控制器（簡稱可編程控制器（簡稱PLCPLC）。）。v 小型小型PLCPLC完全可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制、順序完全可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時等功能；大型高檔控制、定時等功能；大型高檔PLCPLC還具有微型計算機的數(shù)據(jù)處理、模還具有微型計算機的數(shù)據(jù)處理、模擬量調(diào)節(jié)以及聯(lián)網(wǎng)通訊等功能。擬量調(diào)節(jié)以及聯(lián)網(wǎng)通訊等功能。v PLCPLC把計算機功

14、能完善、靈活、通用的特點與繼電器控制系統(tǒng)的簡單把計算機功能完善、靈活、通用的特點與繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、抗干擾能力強等優(yōu)點相結(jié)合，具有通用性強、可靠性高、編易懂、抗干擾能力強等優(yōu)點相結(jié)合，具有通用性強、可靠性高、編程簡單、使用方便、抗干擾能力強等優(yōu)點，已廣泛用于機械、冶金、程簡單、使用方便、抗干擾能力強等優(yōu)點，已廣泛用于機械、冶金、石油、化工、電力、紡織等行業(yè)，是目前機電一體化、自動控制領(lǐng)石油、化工、電力、紡織等行業(yè)，是目前機電一體化、自動控制領(lǐng)域的首選控制器件。域的首選控制器件。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院二、二、PLCPLC的結(jié)構(gòu)組成和工作原理的結(jié)構(gòu)組成和工作原理1.1.結(jié)

15、構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成一般由一般由CPUCPU、存儲器、輸入存儲器、輸入/ /輸出接口模塊、外圍接口模塊及編程器、輸出接口模塊、外圍接口模塊及編程器、擴展模塊擴展模塊等可選部件幾大部分組成，如下所示：等可選部件幾大部分組成，如下所示：輸入模塊電源模塊CPU模塊系統(tǒng)程序存儲器CPU用戶程序存儲器外圍接口模塊輸出模塊X執(zhí)行機構(gòu)擴展模塊編程器傳感器圖3-3 PLC系統(tǒng)硬件框圖西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院2.2.工作原理工作原理v 可編程控制器是一種用于工業(yè)控制的專用計算機，和可編程控制器是一種用于工業(yè)控制的專用計算機，和普通計算機一樣，都是利用程序進行工作的。普通計算機一樣，都是利用程序進行工作

16、的。v 用戶程序通過編程器輸入到用戶程序通過編程器輸入到PLCPLC的用戶存儲器中，的用戶存儲器中，CPUCPU對用戶程序循環(huán)掃描并順序執(zhí)行。對用戶程序循環(huán)掃描并順序執(zhí)行。v 整個工作過程可用下圖表示：整個工作過程可用下圖表示：讀入開關(guān)狀態(tài)邏輯運算輸出運算結(jié)果執(zhí)行部件動作圖3-4 PLC工作過程二、二、PLCPLC的結(jié)構(gòu)組成和工作原理的結(jié)構(gòu)組成和工作原理西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院三、三、PLCPLC在數(shù)控機床上的運用在數(shù)控機床上的運用v 數(shù)控機床上運用的數(shù)控機床上運用的PLCPLC有兩種類型：有兩種類型：v 1.1.內(nèi)裝型內(nèi)裝型v PLCPLC的硬件和軟件結(jié)構(gòu)作為的硬件和軟件結(jié)構(gòu)

17、作為CNCCNC裝置的基本功能統(tǒng)一設計裝置的基本功能統(tǒng)一設計和制造。和制造。v 2.2.獨立型獨立型v PLCPLC作為作為CNCCNC裝置的一個獨立部件，具有獨立的硬件和軟裝置的一個獨立部件，具有獨立的硬件和軟件結(jié)構(gòu)。根據(jù)數(shù)控機床的獨立要求，可以選用通用件結(jié)構(gòu)。根據(jù)數(shù)控機床的獨立要求，可以選用通用PLCPLC進進行組裝。行組裝。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院第四節(jié)第四節(jié) CNC裝置的接口電路裝置的接口電路機床機床I/O接口接口1標準輸入輸出設備接口標準輸入輸出設備接口2串行數(shù)據(jù)通信及接口串行數(shù)據(jù)通信及接口3西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院1，機床，機床I/O接口接口功能：功

18、能：用來接收機床操作面板上的開關(guān)、按鈕用來接收機床操作面板上的開關(guān)、按鈕 信號及機床的各種限位開關(guān)信號；且用信號及機床的各種限位開關(guān)信號；且用 來把機床工作狀態(tài)指示燈信號送到機床來把機床工作狀態(tài)指示燈信號送到機床 操作面板，把控制機床動作的信號送到操作面板，把控制機床動作的信號送到 強電柜。強電柜。要求要求：1）進行必要電隔離，防止干擾信號串入）進行必要電隔離，防止干擾信號串入 ，防止高壓串入對，防止高壓串入對 CNC裝置的損壞；裝置的損壞； 2）進行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。）進行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院1.1 光電耦合器光電耦合器v定義 光電耦合器是以光為媒介

19、傳輸電信號的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院v 特點：特點： （1）使用光傳遞信號，可使輸入和輸出電氣上隔）使用光傳遞信號，可使輸入和輸出電氣上隔 離，抗干擾能力強，離，抗干擾能力強， 特別是抗電磁干擾能力強；特別是抗電磁干擾能力強； （2）可用于電位不同的電路間耦合，即可進行電）可用于電位不同的電路間耦合，即可進行電平轉(zhuǎn)換；平轉(zhuǎn)換； （3）傳遞信號單方向，寄生反饋小，

20、傳遞信號的）傳遞信號單方向，寄生反饋小，傳遞信號的頻帶寬；頻帶寬； （4）響應速度快，易與邏輯電路配合；）響應速度快，易與邏輯電路配合； （5）無觸點，耐沖擊，壽命長，可靠性高）無觸點，耐沖擊，壽命長，可靠性高；1.1 光電耦合器光電耦合器西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院1.1 光電耦合器光電耦合器(a)普通型光電耦合器(b)高速型光電耦合器(c)達林頓輸出光電耦合器(d)可控硅輸出光電耦合器西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院1.2 簧式繼電器簧式繼電器簧式繼電器主要由簧式繼電器主要由2個磁個磁性簧片組成，在磁場性簧片組成，在磁場作用下它們接觸導通。作用下它們接觸導通。特點：控制

21、電流小，觸特點：控制電流小，觸點開關(guān)電流大；具有點開關(guān)電流大；具有隔離作用，又有電平隔離作用，又有電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動作用。轉(zhuǎn)換和驅(qū)動作用。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院1.3 固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器是由輸入電路、固態(tài)繼電器是由輸入電路、隔離部分和輸出部分組成的隔離部分和輸出部分組成的四端組件。施加觸發(fā)信號呈四端組件。施加觸發(fā)信號呈導通狀態(tài)，無信號則呈阻斷導通狀態(tài)，無信號則呈阻斷狀態(tài)。狀態(tài)。特點：特點：無觸點開關(guān)器件，因而工作無觸點開關(guān)器件，因而工作可靠，壽命長，抗干擾能力可靠，壽命長，抗干擾能力強，開關(guān)速度快強，開關(guān)速度快固態(tài)繼電器示意圖西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院1

22、.4 接口驅(qū)動電路接口驅(qū)動電路 分立元件：分立元件：功率晶體管驅(qū)動電路達林頓晶體管驅(qū)動電路功率場效應管驅(qū)動電路驅(qū)動電路 計算機I/O口驅(qū)動能力有限，需要專門的驅(qū)動電路用來驅(qū)動數(shù)控機床的各類負載集成驅(qū)動器：集成驅(qū)動器：達林頓反向緩沖器帶邏輯門集成驅(qū)動器其他西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院a)功率晶體管b)達林頓晶體管c)功率場效應管西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院2，標準輸入輸出設備接口，標準輸入輸出設備接口2.1 光電閱讀機接口光電閱讀機接口2.2 鍵盤及其接口鍵盤及其接口 （1）非編碼鍵盤）非編碼鍵盤 （2）8279芯片芯片2.3 顯示器及接口顯示器及接口 （1）LED顯示及

23、接口顯示及接口 （2）LCD顯示及接口顯示及接口 （3）CRT顯示器顯示器西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院2.2 鍵盤及其接口鍵盤及其接口鍵盤有兩種：鍵盤有兩種： 一種是全編碼鍵盤，其鍵碼全由硬件提供，但是這種方式硬件結(jié)構(gòu)復雜，成本高； 另一種是非編碼鍵盤，這種鍵盤多采用矩陣方式，利用軟件識別鍵碼及完成各種鍵功能處理，包括去抖動、防止串鍵等。這種方式，硬件開銷地，靈活性大，應用比較廣泛。 西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院鍵盤識別鍵盤識別v行掃描法行掃描法 按行掃描鍵盤，檢查列的輸出，由行列信號的組合確定被按下的鍵。 例 N1.2鍵 行輸出：0010 列輸入：1101行掃描原理圖

24、西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院鍵盤識別鍵盤識別v線反轉(zhuǎn)法行列線交換輸入、輸出，兩步獲取按鍵鍵號。 例 N1.2按鍵1）D3-D0列輸入線，D7- D4行輸出線時 列輸入代碼：10112）D3-D0輸出線，D7-D4輸入線時 輸出代碼：1101線反轉(zhuǎn)原理圖西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院去抖動和多鍵保護去抖動和多鍵保護閉合穩(wěn)定鍵按下前沿抖動后沿抖動 按鍵是機械觸點，故而存在抖動，有硬件和軟件方法消除。但多采用軟件，即檢測到鍵按下時，執(zhí)行一個延時程序再確認鍵的閉合。而多鍵保護，也需要軟件作用，包括雙鍵同時按下保護，幾個鍵連鎖等。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院8279簡介

25、簡介 INTEL 8279是一種可編程鍵盤是一種可編程鍵盤/顯示器接口顯示器接口芯片，它含有鍵盤輸入和顯示器輸出兩種芯片，它含有鍵盤輸入和顯示器輸出兩種功能。鍵盤輸入時，它提供自動掃描，能功能。鍵盤輸入時，它提供自動掃描，能與按鍵或傳感器組成的矩陣相連，接收輸與按鍵或傳感器組成的矩陣相連，接收輸入信息，它能自動消除開關(guān)抖動并能對多入信息，它能自動消除開關(guān)抖動并能對多鍵同時按下提供保護。顯示輸出時，它有鍵同時按下提供保護。顯示輸出時，它有一個一個168位顯示位顯示RAM，其內(nèi)容通過自動，其內(nèi)容通過自動掃描，可由掃描，可由8或或16 位位LED數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示。 西南石油大學西南石油大學機電學

26、院機電學院8279的引腳和功能的引腳和功能8279IRQD0D7RDWRCSA0RESETCLKRL0RL7SHIFTCNTL/STBSL0SL3OUTA0OUTA3OUTB0OUTB3BD4448RL2RL3CLKIRQRL4RL5RL6RL7RESETRDWRD0D1D2A0CSBDOUTA3OUTA2OUTA1OUTA0OUTB38279D3D4D5D6D7GNDOUTB2OUTB1OUTB0SL0SL1SL2SL3SHIFTCNTL/STBRL0RL1VCCCPU接口鍵盤數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)顯示1234567891011121314151617181920212223242526272829303

27、1323334353637383940(b)西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院 D0D7：數(shù)據(jù)總線，雙向三態(tài)總線。：數(shù)據(jù)總線，雙向三態(tài)總線。 CLK：系統(tǒng)時鐘輸入端。：系統(tǒng)時鐘輸入端。 RESET：系統(tǒng)復位輸入端，高電平有效。：系統(tǒng)復位輸入端，高電平有效。 復位狀態(tài)為：復位狀態(tài)為：16個字符顯示；個字符顯示； 編碼掃描鍵盤：雙鍵鎖定；程序時鐘編程為編碼掃描鍵盤：雙鍵鎖定；程序時鐘編程為31。 CS：片選輸入端，低電平有效。：片選輸入端，低電平有效。 A0：數(shù)據(jù)選擇輸入端。：數(shù)據(jù)選擇輸入端。 A0=1時，時，CPU寫入數(shù)據(jù)為命令字，讀出狀態(tài)字為狀態(tài)寫入數(shù)據(jù)為命令字，讀出狀態(tài)字為狀態(tài)字；字；

28、 A0=0時，時，CPU讀、寫均為數(shù)據(jù)。讀、寫均為數(shù)據(jù)。 西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院 WR、RE：讀、寫信號輸入端，低電平有效。：讀、寫信號輸入端，低電平有效。 IRQ：中斷請求輸出端，高電平有效。：中斷請求輸出端，高電平有效。 A0：數(shù)據(jù)選擇輸入端。：數(shù)據(jù)選擇輸入端。A0=1時，時，CPU寫入數(shù)據(jù)為命令寫入數(shù)據(jù)為命令字，讀出狀態(tài)字為狀態(tài)字；字，讀出狀態(tài)字為狀態(tài)字；A0=0時，時，CPU讀、寫均為數(shù)讀、寫均為數(shù)據(jù)。據(jù)。 WR、RE：讀、寫信號輸入端，低電平有效。：讀、寫信號輸入端，低電平有效。 IRQ：中斷請求輸出端，高電平有效。：中斷請求輸出端，高電平有效。 SL0SL3：掃描

29、輸出端，用于掃描鍵盤和顯示器?？桑簰呙栎敵龆耍糜趻呙桄I盤和顯示器?？删幊淘O定為編碼（編程設定為編碼（4中選中選1）或譯碼輸出（）或譯碼輸出（16選選1）。）。 RL0RL7：回復線，它們是鍵盤或傳感器的列信號輸：回復線，它們是鍵盤或傳感器的列信號輸入端。入端。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院 SHIFT：移位信號輸入端，高電平有效。它是：移位信號輸入端，高電平有效。它是8279鍵盤數(shù)鍵盤數(shù)據(jù)的次高位（據(jù)的次高位（D6），通常用作鍵盤上、下檔功能鍵。在），通常用作鍵盤上、下檔功能鍵。在傳感器和選通方式中，傳感器和選通方式中，SHIFT無效。無效。 CNTL/STB：控制：控制/選通輸入

30、端，高電平有效。在鍵盤工選通輸入端，高電平有效。在鍵盤工作方式時，它是鍵盤數(shù)據(jù)的最高位，通常用作控制鍵。在作方式時，它是鍵盤數(shù)據(jù)的最高位，通常用作控制鍵。在選通輸入方式時，它的上升沿可把來自選通輸入方式時，它的上升沿可把來自RL0RL7的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存入存入FIFO/傳感器傳感器RAM中。在傳感器方式時，它無效。中。在傳感器方式時，它無效。 OUTA0OUTA3：A組顯示信號輸出端。組顯示信號輸出端。 OUTB0OUTB3：B組顯示信號輸出端。組顯示信號輸出端。 BD：顯示熄滅輸出端，低電平有效。它在數(shù)字切換顯示：顯示熄滅輸出端，低電平有效。它在數(shù)字切換顯示或使用熄滅命令時關(guān)顯示。或使用熄滅命令

31、時關(guān)顯示。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院8279的工作方式的工作方式 8279工作方式的確定是通過工作方式的確定是通過CPU對對8279送入命令字實現(xiàn)的。當數(shù)據(jù)選擇端送入命令字實現(xiàn)的。當數(shù)據(jù)選擇端A0置置“1”時，時，CPU對對8279寫入的數(shù)據(jù)為命令寫入的數(shù)據(jù)為命令字，讀出的數(shù)據(jù)為狀態(tài)字。字，讀出的數(shù)據(jù)為狀態(tài)字。8279共有共有8條命條命令和令和1條狀態(tài)字，是通過定義一個條狀態(tài)字，是通過定義一個8位二進制位二進制數(shù)實現(xiàn)的。數(shù)實現(xiàn)的。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院2.3 LED及其接口及其接口LED數(shù)碼管又稱為半導體數(shù)碼管，它是由多個數(shù)碼管又稱為半導體數(shù)碼管，它是由多個LE

32、D按分段式封裝制成的。按分段式封裝制成的。LED數(shù)碼管有兩種數(shù)碼管有兩種形式：形式：共陰型和共陽型共陰型和共陽型。高電平驅(qū)動低電平驅(qū)動公共陰極公共陽極西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院限流電阻限流電阻v一般一般LED的工作電流為的工作電流為220mA，而驅(qū)動，而驅(qū)動電壓如果選電壓如果選5V的話，則需要連接合適的限的話，則需要連接合適的限流電阻。流電阻。(a) 低電平驅(qū)動 (b) 高電平驅(qū)動mAVVFDDIVVR1055若工作電流為10mA時：西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院顯示字形h a b c d e f g共陽極段選碼共陰極段選碼0123456789ABCDEF“滅” 1 1

33、 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 0 0 11 0 1 0 0 1 0 01 0 1 1 0 0 0 01 0 0 1 1 0 1 01 0 0 1 0 0 1 01 0 0 0 0 0 1 01 1 1 1 1 0 0 01 0 0 0 0 0 0 01 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 1 0 0 01 0 0 0 0 0 1 11 1 0 0 0 1 1 01 0 1 0 0 0 0 11 0 0 0 0 1 1 01 0 0 0 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1 1C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EH

34、FFH3FH06H5BH4FH06H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H00H7段段LED字型碼字型碼西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院LED工作方式工作方式（1）靜態(tài)顯示方式）靜態(tài)顯示方式 a b hCOMa f b g e c d h a b hCOM a b hCOM靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時，相應的發(fā)光二極管恒定導符時，相應的發(fā)光二極管恒定導通或恒定截止。這種顯示方式的通或恒定截止。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨立，公共端恒各位數(shù)碼管相互獨立，公共端恒定接地（共陰極）或接正電源定接地（共陰極）或接正電源（共陽極）。每

35、個數(shù)碼管的（共陽極）。每個數(shù)碼管的8個字個字段分別與一個段分別與一個8位位I/O口地址相連。口地址相連。特點：功耗大，占硬件資源多；特點：功耗大，占硬件資源多； 亮度大，適合室外場合；亮度大，適合室外場合；西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院（2）動態(tài)顯示方式）動態(tài)顯示方式COMhCOMD7D1D0D0D1D2hbbhCOMa f b g e c d haaba動態(tài)顯示是一位一位地輪流點動態(tài)顯示是一位一位地輪流點亮各位數(shù)碼管，這種逐位點亮亮各位數(shù)碼管，這種逐位點亮顯示器的方式稱為位掃描。通顯示器的方式稱為位掃描。通常，各位數(shù)碼管的段選線相應常，各位數(shù)碼管的段選線相應并聯(lián)在一起，由一個并聯(lián)在

36、一起，由一個8位的位的I/O口控制；各位的位選線（公共口控制；各位的位選線（公共陰極或陽極）由另外的陰極或陽極）由另外的I/O口線口線控制。為保證連續(xù)顯示，刷新控制。為保證連續(xù)顯示，刷新周期選擇周期選擇50ms左右。左右。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院LCD工作方式工作方式 點陣：點陣：320320 240240，640640 256256，. 工作方式：圖形顯示方式工作方式：圖形顯示方式 字符顯示方式字符顯示方式 液晶控制器液晶控制器 驅(qū)動電壓驅(qū)動電壓 背光驅(qū)動電壓背光驅(qū)動電壓 西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院液晶屏液晶顯示控制芯片CPU片選RDWR地址數(shù)據(jù)顯存背光源300

37、V數(shù)據(jù)線PWM16-22V數(shù)據(jù)地址WE片選西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院3，串行數(shù)據(jù)通信及接口，串行數(shù)據(jù)通信及接口3.1 計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)3.2 物理層協(xié)議物理層協(xié)議3.3 鏈路層協(xié)議鏈路層協(xié)議3.4 實例實例西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院3.1 計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)物理介質(zhì)物理介質(zhì)TextText物理層物理層鏈路層鏈路層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層傳送層傳送層會晤層會晤層表示層表示層應用層應用層物理層物理層鏈路層鏈路層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層傳送層傳送層會晤層會晤層表示層表示層應用層應用層西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院3.2 物理層協(xié)議物理層協(xié)議

38、v作用作用 該層提供通信介質(zhì)和連接的機械、電氣、功能性該層提供通信介質(zhì)和連接的機械、電氣、功能性和規(guī)程性的特性，以便在數(shù)據(jù)鏈路實體間建立、和規(guī)程性的特性，以便在數(shù)據(jù)鏈路實體間建立、維護和拆除物理連接。維護和拆除物理連接。 機械特性：插頭座的大小，形狀和針的數(shù)目；機械特性：插頭座的大小，形狀和針的數(shù)目； 電氣特性：電壓值、邏輯電平及其他電氣參數(shù)；電氣特性：電壓值、邏輯電平及其他電氣參數(shù)； 功能特性：規(guī)定每根線的功能及涵義；功能特性：規(guī)定每根線的功能及涵義； 規(guī)程特性：規(guī)定各種事件按什么次序出現(xiàn)；規(guī)程特性：規(guī)定各種事件按什么次序出現(xiàn)； 典型接口標準：典型接口標準：RS-232C（下面以此為例）（下

39、面以此為例）西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院RS-232C標準標準RS-232C接口的電氣特性在數(shù)據(jù)線TXD和RXD上： 邏輯1=3V15V 邏輯0=3V15V控制線和狀態(tài)線RTS、CTS、DSR、DTR和DCD上： 信號有效3V15V 信號無效3V15V因此RS232C與TTL邏輯電平是不同的。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院RS-232C和和TTL電平轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換RS232C電平和電平和TTL邏輯邏輯電平是不一樣的，因此如電平是不一樣的，因此如果它們間要通信的話，首果它們間要通信的話，首先必須進行電平轉(zhuǎn)換，主先必須進行電平轉(zhuǎn)換，主要有分離元件電路和集成要有分離元件電路和集成

40、芯片電路，常用的集成芯片電路，常用的集成芯片有芯片有MC1488，MC1489以及以及MAX232分離元件電平轉(zhuǎn)換電路西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院RS-232C和和TTL電平轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換MC1488/1489轉(zhuǎn)換電路MAX232轉(zhuǎn)換電路西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院RS-232C接口圖接口圖25針RS232C接口9針RS232C接口西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院RS-232C功能引腳功能引腳 9 9針串口（針串口（DB9DB9）2525針串口針串口（DB25DB25）針號功能說明縮寫針號功能說明縮寫1數(shù)據(jù)載波檢測DCD8數(shù)據(jù)載波檢測DCD2接收數(shù)據(jù)RXD3接收數(shù)

41、據(jù)RXD3發(fā)送數(shù)據(jù)TXD2發(fā)送數(shù)據(jù)TXD4數(shù)據(jù)終端準備DTR20數(shù)據(jù)終端準備DTR5信號地GND7信號地GND6數(shù)據(jù)設備準備好DSR6數(shù)據(jù)準備好DSR7請求發(fā)送RTS4請求發(fā)送RTS8清除發(fā)送CTS5清除發(fā)送CTS9振鈴指示DELL22振鈴指示DELL西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院RS232常見連接方式常見連接方式最簡連接最簡連接簡單連接簡單連接完全連接完全連接西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院3.3 鏈路層協(xié)議鏈路層協(xié)議v作用 通過差錯檢測與恢復等措施將直接連接的倆個結(jié)點間可能出錯的物理連接改成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。主要包括異步串行數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議、同步數(shù)據(jù)鏈路控制及高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議等。西南石油大學西南石油大學機電學院機電學院2個設備之間同個設備之間同時傳送多位數(shù)據(jù)時傳送多位數(shù)據(jù)，它的傳送速度，它的傳送速度快，但對硬件要快，但對硬件要求高求高每個時刻只傳送每個時刻只傳送1位數(shù)據(jù)，速度位數(shù)據(jù)，速度慢，但硬件要求慢，但硬件要求低，比較適合遠低，比較適合遠距離數(shù)據(jù)傳輸距離數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式并行通信串行通信通信方式異步串行異步串行同步串行同步串行西南石油大學