C6132车床的改造(包括图纸)毕业论文.doc

机械电子工程毕业设计（综合作业）指导老师： 购买后及时与我联系，会将图纸及时发到购买者qq邮箱。专业： 班级： 姓名： 目 录1绪论-211数控机床的分类-212数控机床的优点-313数控机床发展动向-414数控改造的优点-515数控机床改造的必要性-5151微观看数控改造的必要性和迫切性-6152宏观看数控改造的必要性和迫切性-62C6132车床的改造-721数控机床改造的设计步骤-722设计方案的确定-823横向进给系统改造设计与计算-924步进电机的选择-1825数控系统的硬件电路设计-21结论-381绪论1.1数控机床的分类目前，数控机床品种齐全，规格繁多，可从不同角度和按照多种原则进行分类。1.按工艺用途分类1）金属切削类数控机床 如：数控车床数控铣床数控钻床数控磨床数控镗床以及加工中心等等。2）金属成型类数控机床 如：数控折弯机数控弯管机数控回转头压力机等。3）数控特种加工以及其它类型数控机床 如：数控线切割机数控电火花加工机床数控激光切割机床数控火焰切割机床等。2.按控制的运动的方式分类1）点位控制数控机床这类数控机床的数控装置只要求精确地控制运动部件从一个坐标点移动到另一个坐标点的定位精度。这类数控机床主要有数控钻床数控镗床数控测量机数控冲剪床等等。2）直线控制数控机床这类数控机床不仅要求具有准确的定位功能，而且还要保证从一点到另一点之间移动的轨迹是一条直线。这类数控机床包括有数控车床数控镗铣床加工中心等。3）轮廓控制的数控机床这累数控机床的控制装置能同时控制两个或两个以上的坐标轴，并具有插补功能。对位移和速度进行严格的不间断的控制，即可以曲线或曲面零件。3.按伺服系统的类型分类1）开环控制数控机床数控装置发出的指令信号是单向的，这类数控机床没有检测反馈装置，其精度主要取决于驱动器件和电机的性能。它适合于精度速度要求不高的场合。2）闭环控制数机床采用闭环控制的数控机床可以消除由于传动部件中制造中存在的精度误差给工件加工带来的影响，从而达到很高的加工精度。闭环控制系统的设计和调整都有较大困难度，设计和调整的不好，很容易造成系统的不稳定。3）半闭环控制数控机床大多数数控机床采用半闭环控制系统，由于采用高分辨率的测量元件，可以获得比较满意的速度和精度，半闭环控制系统介于开环或闭环系统之间。4.按照功能水平分类可将数控机床分为高中低档三类。12数控机床的优点(1) 具有高度柔性 在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。 (2) 加工精度高 数控机床的加工精度，一般可达到0.0050.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。 (3) 加工质量稳定、可靠 加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。 (4) 生产率高 数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。 (5) 改善劳动条件 数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。 (6) 利于生产管理现代化 数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。13数控机床发展动向在实际应用中，环保概念的引入，使得数控机床的使用概念也发生着巨大变化。比如，方便操作、简化维修、自我故障修复功能、减少能源消耗、降低机床本身对工厂的污染和排放已经成为有些工厂和行业对数控机床的基本要求。高柔性、高精度、高效率、复合化、数字化、环保应该是数控机床技术创新的方向。除了机床行业之外，数控技术还应用在其他部门，产生了各种数控设备。最初，人们考虑的是在一台设备上如何提高自动化程度。例如，增加控制坐标轴的个数，如多轴数控系统（目前世界上的数控系统，最多控制的轴数是24轴）。又如，在一台设备上实现多工序自动控制，“加工中心”就是一台多工序数控机床，在一台机床上，可以实现车、铣、钻、镗、攻丝等多种功能。后来，人们发现电子计算机处理数据的速度比数控设备的加工速度快，利用一台计算机可控制多台数控设备，即我们习惯称之为群控系统或直接数控系统（DNC）。当前，国内外在数控装置、机床结构等的研究与开发方面不断取得成果，其水平和功能也日益提高和完善，出现了新的发展特点。从数控系统方面看，主要有：（1） 主控机向着多位的微处理机化发展。（2） 数控装置向着集成化和智能化的方向发展。（3） 数控系统采用模块化结构。（4） 数控编程更加图形化和自动化。（5） 数控系统更加可靠和宜人化。在数控机床的结构方面，一是其驱动装置正向着交流和数字化的方向发展；二是机床本体部分的设计和制造不断选用新的材料；三是其加工刀具等辅助工具的材料引人注目。14数控改造的优点(1) 减少投资额、交货期短同购置新机床相比，一般可以节省6080的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造成本提高23倍，与购置新机床相比，只能节省投资50左右。(2) 机械性能稳定可靠，结构受限所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。(3) 熟悉了解设备、便于操作维修购买新设备时，不了解新设备是否能满足其加工要求。改造则不然，可以精确地计算出机床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。改造的机床一安装好，就可以实现全负荷运转。(4) 可充分利用现有的条件可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。 (5) 可以采用最新的控制技术可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。15数控机床改造的必要性数控机床可以较好地解决形状复杂、精密、小批及多变零件的加工问题。 能够稳定加工质量和提高生产率， 但是数控机床的应用也受到其它条件的限制。1)机床价格昂贵，一次性投资巨大，对于中小企业是心有余而力不足。2)目前，各企业都有大量的普通车床，完全用数控机床替换根本不可能，而且替代下的机床闲置起来又会造成浪费。3)在国内，订购新数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产急需。4)通用数控机床对具体生产有多于功能。5)要较好的解决上述问题，应走不通机床数控改造之路，在国外已发展成为一个新兴的工业部门，早在60年代已经开始迅速发展，并有专门企业经营者们业务。从美国、日本等工业优化国家的经验看，机床的数控改造也必不可少，数控改造机床占有较大比例。如日本的大企业中占有26%的机床经过改造，中小企业则是74%。在美国有许多数控专业化公司为世界各地提供数控改造业务。我国是拥有300多万台机床的国家，而这些机床有大量是多年累积生产的通用机床、自动化程度低，要想在近几年里内用自动和精密设备更新现有机床，不论是资金还是我国机床制造厂的能力都是办不到的。因此，普通机床的数控改造，大有可为。它适合我国的经济水平，已成为我国设备技术改造主要方向之一。151微观看数控改造的必要性和迫切性微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高37倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。由以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求做出快速反应等等。以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。152宏观看数控改造的必要性和迫切性宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外，还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS（管理信息系统）、CIMS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9，而日本在1994年已达20.8，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。2C6132车床的改造21数控机床改造的设计步骤将普通机床改造为数控机床，是一项技术性很强的工作，必须根据加工对象的要求和工厂实际情况，确定切实可行的技术改造方案，搞好机床的改造设计。其改造设计的一般过程如下：1、 对加工对象进行分析，确定工艺方案 被加工工件既是机床改造的依据，又是机床改造后的对象。不同形状，不同技术要求的工件，其加工方法就不同，对机床的要求也不相同。例如，对于圆柱形的零件可车削、外圆磨等方法加工，而平面则一般用铣削，平面磨等方法加工；对精度、表面粗糙度要求一般的外圆柱表面，常用车削加工；而精度高和表面粗糙度要求低时则要在外圆磨床上加工。在工艺分析基础上，绘制工序图，初步选定切削用量、刀具运动路线，计算（或估算）生产率。然后计算切削力及切削功率，从而计算出进给系统需要的功率和力矩等。这是选择方案及驱动不见的依据，目前多用类比法或测定法完成。2. 分析被改造机床，确定被改造机床的类型 改造机床和设计机床是不一样的，机床设计是根据设计任务书，对机床的整机进行设计，然后将机床的各组零件、部件逐一的制造，装成机床；而机床改造则是围绕模态某台机床进行工作，不仅要考虑机床本身的结构的改造，还要考虑工艺系统中得刀具、夹具及其它辅具的改进，以满足生产需要。在制定机床改造方案时，可先根据制定的工艺方案，初步选定被改造机床的类型，然后对被选定的机床进行认真的分析，了解被改造机床的技术规格，技术状况，各部联系尺寸等，分析机床强度和刚度， 分析被改造机床能否适应改造要求以及经济性等。 最后确定被改造机床的型号。3. 拟定技术措施，制定改造方案 根据加工对象的要求和被改造机床的实际情况，拟定应采取的措施，制定出机床的改造方案，选用外构件时，一定要保证质量。在拟定技术措施，制定改造方案的过程中，应充分进行技术经济分析，力求使改造的机床不仅能满足技术性能的要求，还要获得最佳的经济效益，使技术先进性与经济的和理性较好的统一起来。4.设计或选用数控装置 在满足加工零件要求的同时，尽量使设计的数控装置功能强，稳定可靠，通用性好，价格低，或选用国内生产较好的专用数控装置。5.进行机床改造的技术设计6.绘制机床改造的工作图7.整机安装调试以上各步，并非一成不变，而是要根据实际情况，相互穿插，有时要反复进行，直至达到改造要求为止。22总体设计方案的确定C6132普通车床主要用于中、小型轴类，盘类以及螺纹零件的加工。这些零件加工工艺要求机床应完成的工作内容有：控制主轴正反轴转和实现其不同切削速度的主轴变速，刀架能实现纵向和横向的进给运动，并具备在换刀具自动改变四个刀位完成选择刀具，冷却泵、润滑的启停。实践证明，把这种车床改造为数控车，已经收到了良好的经济效果。由于是经济型数控改造，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足使用要求的前提下，对机床的改动尽可能少，以降低成本。根据C6132普通车床有关资料以及数控车床的改造经验，确定总体方案为：采用微机对数据进行计算处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮减速后，带动滚珠丝杠转动，从而实现纵向、横向进给运动。如图2-1所示。对机床改造的部位是：拆掉手动刀架和小刀架装上数控刀架；拆掉普通丝杠、光杠进给箱、溜板箱，换上滚珠丝杠螺母副；主轴后端加一光电编码器用波纹管连接，供加工螺纹用。确定机械部分改造总体方案为:1）纵向进给机构的改造：采用一级齿轮减速,纵向齿轮箱和丝杠全部加防护罩.拆除原机床的进给箱,利用原机床进给箱的安装孔和销孔安装步进电动机减速齿轮箱,滚珠丝杠仍安装在原丝杠的位置,两端采用原固定方式,这样可减少改造工作量,由于滚珠丝杠的摩擦系数小于原丝杠所以纵向进给机构整体刚性优于以前。2）横向进给机构改造：保留原手动机构,用于调整操作,原有的支撑结构也保留,步进电动机,齿轮箱体安装在中滑板的后侧。3）纵、横向进给机构都采用了一级齿轮减速，并用双片齿轮错齿法消除间隙，双片齿轮间加弹簧自动消除间隙。图2-1 数控改造的总体方案示意图2.3横向进给系统的设计与计算1横向进给系统的设计经济型数控改造的横向进给系统的设计比较简单，一般是步进电机经减速后驱动滚珠丝杠，使刀架横向运动。步进电机安装在大拖板上，用法兰盘将步进电机和车床大拖板连接起来，以保证其同轴度，提高传动精度，如图2-1所示。2. 横向进给系统的设计计算由于横向进给系统的设计计算与纵向类似，所用到的公式不在详细说明，只计算结果。已知条件：工作台重（根据图纸粗略计算）时间常数 T=25ms滚珠丝杠基本导程 mm左旋行程 S=190mm脉冲当量 步距角 快速进给速度 （1）切削力计算横向进给量为纵向的1/21/3，取1/2，则切削力约为纵向的1/2在切断工件时：（2）滚珠丝杠设计计算1） 刚度计算：对于燕尾型导轨：取K=1.4 =0.2则 寿命值 最大动负载 根据最大动负荷Q的值，可选择滚珠丝杠的型号。选用W2505型滚珠丝杠，满足刚度要求。2） 效率计算：螺旋升角，摩擦角则传动效率 3） 刚度验算：滚珠丝杠受工作负载P引起的导程的变化量滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量很小，可忽略，即：所以导程变形总误差为 查表知E级精度丝杠允许的螺距误差（1m长）为15，故刚度足够。 4）稳定性验算：由于选用滚珠丝杠的直径与原直径相同，而支撑方式由原来的一端固定,一端悬挂。变一端固定，一端径向支撑，所以稳定性增强，故不再验算。（3）齿轮及转矩有关计算1）有关齿轮计算传动比 故取 =18 =30 =2mm b=20mm a=20 =36mm =60mm =40 mm =64 mm a=48mm2）转动惯量计算工作台质量这算到电机轴上的转动惯量丝杠转动惯量 齿轮的转动惯量 电动机转动惯量很小可忽略，因此，总的转动惯量 3）所需转动力矩计算n主/L所以，快速空载启动所需转距：切削时所需力矩：快速进给时所需转距：从以上计算可知：最大转速发生在快速启动时， 24步进电机的选择2.4.1 步进电机选用的基本原则合理选用步进电机是比较繁杂的问题，需要根据电机在整个系统的实际工作情况，经过分析后才能正确选择。现仅就选用的步进电机最基本的原则介绍如下：1. 步距角 步距角应满足：式中 传动比； 系统对步进电机所驱动部件的最小转角。2.精度 步进电机的精度可用步距误差或积累误差衡量。积累误差是指转子任意位置开始，经过任意步后，转子的实际转角与理论转角之差的最大值，用积累误差衡量精度比较实用。所选的步进电机应满足：式中 步进电机的积累误差； 系统对步进电机驱动部分允许的角度误差。 3转矩 为了使步进电机正常运行（不失步、不越步），正常启动并满足对转速的要求，必须考虑：1）启动力矩 一般启动力矩选取为：式中电动机启动力矩；电动机静负载力矩。根据步进电机的相数和拍数，启动力矩选取如表2-2所示。为步进电机的最大静转矩，是步进电机技术数据中给出的。表2-2 步进电机相数、拍数、启动力矩表运行方式相数33445566拍数36485106120.50.8660.7070.7070.8090.9510.8660.8662）在要求的运行频率范围内，电动机的运行力矩应大于电动机的静载力矩与电动机的转动惯量一起的惯性距之和。 3）启动频率 由于步进电机的启动频率随着负载力矩和转动惯量的增大而降低，因此相应负载力矩和转动惯量的增大而降低，因此相应负载力矩和转动惯量的极限启动频率应满足： 式中 -极限启动频率；-要求步进电机最高启动频率。2.4.2 步进电机的选择 1.C6132横向进给系统步进电机的确定 电动机仍选用三相六拍工作方式，查表知： 所以， 步进电机最大静转距为： 步进电机最高工作效率 综合考虑，查表选用110BF003型直流步进电机，能满足使用要求。2.5 数控系统的硬件电路设计2.5.1数控系统基本硬件组成任何一个数控系统都由硬件和软件两步份组成。硬件是数控系统的基础， 其性能的好坏，直接影响整个系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地进行。 机床数控系统的硬件电路概括起来有以下四部分：1） 中央处理单元CPU。2） 总线。包括数据总线（DB），地址总线（AB）,控制总线(CB).3） 存储器。包括只读可编程存储器和随机读写存储器。4） I/O输入/输出接口电路。存储器RAMROMROMCPUI/O接口信号变 换控 制对 象外 设 其中 CPU是数控系统的核心，作用是进行数控运算处理和控制个部分电路协调工作。存储器用于存放系统软件，应用程序和运算中所需的各种数据。I/O接口是系统与外界进行信息交换的桥梁。总线则是CPU与存储器。接口以及其他转换电路连接的纽带，是 CPU 与部分电路进行信息和通讯的必由之路。数控系统硬件框图如下图2-2所示。图2-2 数控系统硬件框图由于8031 CPU以及MCS-51系列单片机在我国机床数控改造方面应用较普遍，其配套芯片价廉，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能够满足经济型数控车床改造的需要。CA6140数控改造以MCS-51系列中的8031 CPU组成的单片机作为数控控制系统。2.5.2单片机控制系统的设计（一）MCS-51单片机的结构特点12345678910111213141516171819204039383736453433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST-UPPRXD，P3.0TXD，P3.1INT0，P3.2INT1，P33T0，P3.4T1，P3.5WR，P3.6RW，P3.7XTAL1XTAL2VSS8031VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/UPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0图2-3 8031单片机引脚 8031 MCS-51系列单片机是目前8位微机中性能价格比最佳，应用较多的系列产品。8031片内无ROM或EPROM，使用时必须配置外部的程序存储器EPROM，其可存址64KB的外部程序存储器和64KB的外部数据存储器。8031的引脚如图2-3。其引脚功能可分为三部分：（1）I/O口线 P0 P1 P2 P3共四个8位口（2）控制口线 (片外取址控制) ALE(地址锁存控制) (片外存储选择) (下位控制)（3）电源及时钟 VCC VSS XTAL1/XTAL2其应用特性为: 1)I/O口线不能都用作用户I/O线。其它可完全为用户使用的I/O口线,只有P1口以及部分作为第一功能使用的P3口。 2）I/P口的驱动能力。P0口可驱动8个TTL门电路，P1，P2，P3则只能驱动4个TTL门电路。1） P口是双重功能口，其引脚功能如下： 引脚名 引脚号 功能 VCC 40 主电源输入线，一般为+5V VSS 40 接地电平 P0口 39-32 8位双向I/O口，也是访问外存储器的低位地址和数据总线。在编程和检验时用于数据的输入和输出 P1口 1-8 8位双向I/O口，在编程和检验时，用于接受低位地字节 P2口 21-28 8位双向I/O口，在访问外存储器时，输出高位字节，在编程和校验时，它也能接受高位地址和控制信号。 P3口 10-17 8位双向I/O口，实现第二功能时，必须在相应的输出 锁存器里写入“1” RST/VPP 9 从低到高（约3V）的跳变使8031复位。若VCC降到低于规定值，而VPP规定值范围（约5V）内，则VPP将为RAM提供备电源 30 提供地址锁存允许输出信号。在访问外存储器时，锁存低位地址字节，在进行EPROM编程时，接受编程脉冲输入。 29 程序存储允许输出信号。访问内程序存储时，不激发 。 31 低电平时，8031执行外程序存储器的指令。高电平时，当PC小于4KB时，8031执行片内ROM/EPROM，该脚也接收21V的EPROM编程电压。 18 振荡器的高增益放大器输入，接晶振或外总电源。 19 振荡器的放大输出，或接收外振荡器信号。 4个并列引口P0，P1，P2，P3提供了32根I/O线。芯片内每个口由一个锁存器（特殊功能寄存器P到P），一个输出驱动器和二个输入缓冲器组成。口0和口2的输出驱动器以及口0的输入缓冲器用于访问外部存储器，此时，口0分别输出外部低位地址，读/写数据。而口2输出外部存储器高位地址。口3的每一根线可执行第二功能： 引 脚 第二功能 P3.0 RXD（串引输入口） P3.1 TXD（串引输出口） P3.2 INT0（外部中断） P3.3 INT1（外部中断） P3.4 T0（定时器0外部输入） P3.5 T1（定时器1外部输入） P3.6 （外部数据存储器） P3.7 （外部数据存储器）（二）MCS-51系列（8031）单片机系统及扩展1 8031的应用系统8031内部不带ROM，需外接EPROM作为外部程序存储器。又因为8031在外接程序存储器或数据存储器时地址的低8位信息及数据信息分时送出，故还需采用一片74LS373来锁存低8位地址信息。这样二片2764及一片74LS373组成一个计算机应用系统。8031芯片本身的连接除 (31)必须接地来表明选择外部存储器外,还必须有复位时讯电路.在此系统中有P1,P3口可作用户I/O口使用。74LS373为地址锁存器,如图所示.74LS373是常三态缓冲输出的8D锁存器.当三态门的使能信号为低电平时,三态门处于导通状态,允许1Q8Q输出；当OE端为高电平是，三态门断开，输出端是高阴状态。74LS373用于地址锁存器时，首先应使三态门的使能信号OE为低电平，并且G输入端为高电平时，锁存器输出状态（1Q8Q）和输入端状态（1D8D）相同；当G端从高电平返回到低电平时，输入端（1D8D）的8位数据锁入门位锁存器中。2764是8K8位紫处线擦除可编程只读存储器，单一5V电源供电，工作电流为75mA，维持电流为35 mA，读出时间最大为250ns,2764为28脚双列直插式封装，其管脚功能为：A0A1213位地址线，可寄存8K字节D0D78位数据线片选信号输出允许信号VPP编程电源VCC电源（+5V）GND接地信号当8031在访问外部程序存储器时，P2口输出高8位地址；P0口分时传送低8位地址和指令字节，在ALE为高电平时，P0输出的地址有效，并由ALE的下降沿锁存到地址锁存器中，此时外部程序存器选通信号线出现低电平，先通相应的外部EPROM存储器；相应的指令字节出现在EPROM的数据线（O0O7）上，输入到P0口，CPU将指令字节读入指令寄存器。外部程序存储器选用2片8K8位的2764EPROM。监控程序各功能模块程序放在一片2764EPROM内，另一片EPROM芯片用于存放常用零件的加工程序。这样做的好处是更换零件加工程序时，只需更换一块芯片即可。2. 8031的数据存储器的扩展在8031单片机应用系统中，最常用的静态RAM（数据存储器）芯片有6116（2K8）和6264（8K8）两种。与动态RAM相比，静态RAM无须考虑为保持数据而设置的刷新电路，故扩展电路比较简单，但由于静态RAM通过有源电路来保持存储器中的数据。因此，要消耗较多功率，价格也较贵。6264是8KX8的静态随机存储芯片。它是采用CMOS工艺制作，由单一5V电源的供电，额定功率为200mV，典型存储时间为200ns。数据线完全相同，读写控制线用WR，RD，但要考虑的问题比程序存储器涉及的问题多，如I/O扩展的统一编址问题。扩展6264静态数据存储器电路，6264芯片管脚1是空脚，不用接线。6264芯片管脚功能如下:A0A12址线,可寄址8K字节D0D78位双向数据线片选信号片选信号写允许信号电源（+5V）GND接地信号3. 8031输入/输出口的扩展在使用单片机的实时控制系统中，往往需要通信的外部设备或控制对象比较多，单片机本身的I/O口无法满足要求，因而需要扩展I/O口。用户可以把MCS-51的64KB数据存储地址空间的一部分（例如0DHFFH）作为外部I/O地址空间。CPU像访问外部RAM单元一样读写扩展I/O口。常用的I/O的接口电路是通用的可编程并行8位接口芯片（8155）。在数控系统硬件电路中，8031的I/O扩展接口电路，8155的数据总线（地址）AD0AD7与8031的P0口通过地址寄存器连接以交换信息。8155的通道选择信号线A0和A1与74LS373的低位地址线A0与A1相连，8031地址线的28端口（P27）经74LS138译码器接到8155的片选信号CE、RD/WR和RESET信号线分别与8031的相应引脚相连。8155芯片为40引脚双列直插式封装、单一+5V电源供电。8155具有3个可编程I/O，其中2个口（A和B）为8位口，1个口（C）为6位口。此外还有256单元的RAM和1个14位计数结构的定时器/计数器。（1） 要接口信号引脚在与单片机接口方面，8155提供如下信号：1）AD7AD0 为地址数据复合线 2）ALE 为地址锁存器信号，除进行AD7AD0的地址锁存控制外，还用于把片选信号和IO/M等信号进行锁存。 3） 为读选通信号 4） 为写选通信号 5）CE 为片选信号 6） 为I/O与片内RAM选择信号。8155内部的I/O与RAM是分开编址的，因此，要使控制信号进行区分。=0，对片内RAM进行读写， =1，对I/O进行读写。7）RESET 为复位信号。8155以600ns的正脉冲进行复位,复位后A,B,C口均为输入方式。（2）I/O及工作方式8155的3个I/O口，分别是PA，PB，PC。其中PA和PB都是8位通用输入输出口，主要用于数据的I/O传送，它们都是数据口，因此，只有输入输出两种工作方式。而PC则为6位口，它既可以作为数据口用于数据的I/O传送，也可以作为控制口，用于传送控制信号的状态信号对PA和PB的I/O操作进行控制。因此PC口具有4种工作方式，即输入方式，输出方式PA口控制端口方式，及PA和PB口控制端口方式。当以无条件方式进行数据输入输出传送时，由于不需要任何联络信号，因此这时PA，PB及PC都可以进行数据输入输出操作。当PA或PB中以断方式进行数据传送时，所需的联络信号由PC提供，其中PC2PC0是为PA提供，PC5PC3是为PB提供。 结 论 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作