数控机床课程设计说明书

目录

1、前言 (2)

2、控制系统硬件的基本组成 (2)

2.1系统扩展 (2)

2.1.1 8031芯片引脚 (3)

2.1.2 数据存储器的扩展 (6)

2.1.3 数据存储器的扩展 (7)

3、控制系统软件的组成及结构 (9)

3.1 监控程序 (10)

3.1.1 系统初始化 (10)

3.1.2 命令处理循环 (10)

3.1.3 零件加工程序（或作业程序）的输入和编辑 (10)

3.1.4 指令分析执行 (10)

3.1.5 系统自检 (11)

3.2 数控机床控制系统软件的结构 (11)

3.2.1 子程序结构 (12)

3.2.2 主程序加中断程序结构 (12)

3.2.3 中断程序结构 (12)

4 、心会得体 (13)

5 、参考文献 (14)

1 、前言

数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。数控机床控制系统的作用是使数控机床机械系统在程序的控制下自动完成预定的工作，是数控机床的主要组成部分。

2、控制系统硬件的基本组成

数控机床控制系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。控制系统在使用中的控制对象各不相同，但其硬件的基本组成是一致的。控制系统的硬件基本组成框图如图1所示。

图1 控制系统硬件基本组成框图

在图1中，如果控制系统是开环控制系统，则没有反馈回路，不带检测装置。

以单片机为核心的控制系统大多采用MCS-51系列单片机中的8031芯片单片机，经过扩展存储器、接口和面板操作开关等，组成功能较完善、抗干扰性能较强的控制系统。

2.1系统扩展

以8031单片机为核心的控制系统必须扩展程序存储器，用以存放程序。同时，单片机内部的数据存储器容量较小，不能满足实际需要，还要扩展数据存储

器。这种扩展就是配置外部存储器（包括程序存储器和数据存储器）。另外，在单片机内部虽然设置了若干并行I/O接口电路，用来与外围设备连接，但当外围设备较多时，仅有几个内部I/O接口是不够的，因此，单片机还需要扩展I/O 接口芯片。图2为8031的引脚图。

图 2 8031管脚图

2.1.1 8031芯片引脚

（1）主电源引脚Vss和Vcc

① Vss接地；

② Vcc正常操作时为+5伏电源；

（2）外接晶振引脚XTAL1和XTAL2

①XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接地。

②XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端。是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。

（3）控制或与其它电源复用引脚RST/VPD，ALE ，和 Vpp

①RST/VPD 当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位，在Vcc掉电期间，此引脚可接上备用电源，由VPD向内部提供备用电源，以保持内部RAM中的数据。

②ALE 正常操作时为ALE功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁存到外部锁存器，ALE 引脚以不变的频率（振荡器频率的）周期性地发出正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲，ALE 端可以驱动（吸收或输出电流）八个LSTTL电路。对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚接收编程脉冲（功能）；

③外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数据）期间，在每个机器周期内两次有效。同样可以驱动八LSTTL输入。

④ Vpp 、 Vpp为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当 Vpp为高电平时，访问内部程序存储器，当 Vpp 为低电平时，则访问外部程序存储器。

2.1.2 程序存储器的扩展

MCS-51系列单片机的程序存储器空间和数据存储器空间是相互重叠的，存储器寻址空间为64KB（0000H～0FFFFH），其中8051、8071片内有ROM、EPROM，8031片内不带ROM。当片内ROM不够或采用8031芯片时，用做程序存储器的器件是EPROM和EEPROM（电擦除可编程存储器）。MCS-51单片机扩展外部程序存储器的硬件电路如图3所示。

图3 MCS-51 单片机程序存储器的扩展原理图

由于MCS-51单片机的P0口是分时复用的地址/数据总线，因此，在进行程序存储器扩展时，必须用地址锁存器锁存地址信号。通常地址锁存器可使用带三态缓冲输出的8位锁存器74LS373或8282，也可以用带清除端的8位锁存器

74LS273。当用74LS373作为地址锁存器时，锁存端G可直接与单片机的所存控制信号端ALE相连，在ALE下降沿进行地址锁存。

根据应用系统对程序存储器容量的不同要求，常用的扩展芯片包括EPROM2716（2KB*8）、2732A(4KB*8)、2764A(8KB*8)、27128A(16KB*8)、27256（32KB*8）和27512（64KB*8）等。以上6种EPROM均为单一+5V电源供电，维持电流为35～40mA，工作电流为75～100mA，读出时间最大为250ms，均有双列直插式封装形式。A0～A15是地址线，不同的芯片可扩展的存储器容量的大小不同，因而提供高8位地址的P端口线的数量各不相同，故2716为A0～A10,27512为A0～A15；D0～D7是数据线；CE是片选线，低电平有效；OE是数据输出选通线；Vpp是编程电源；Vcc是工作电源；PGM是编程脉冲输出端。

根据图2所示程序存储器扩展的原理，以EPROM2764A和锁存器74LS373为例对8031单片机进行程序存储器扩展，其连接图如图4所示。

图4 8031扩展EPROM2764A的连接图