液压伺服千斤顶系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 摘要 :所设计的四顶顶升系统的主要参数是每只千斤顶高约 1000大行程为 400大载荷为 20t。因千斤顶载荷较大，位置精度要求较高，故顶升速度不宜过大，最大顶升速度应控制在 60mm/内。 工作原理是，二位四通电磁换向阀的电磁铁的工作状态是由单片机控制的，当换向阀电磁铁通电时，换向阀左位接入系统，油液经电磁换向阀和平衡阀进入油缸下腔，使得千斤顶上升，再从油缸上腔流出，经电磁换向阀和滤油器流回到油箱内，这时平衡阀的作用相当于一个单向阀；反之，当换向阀电磁铁断电时，换向阀右位接入系统，油液经换向 阀流入油缸上腔，当上腔压力达到一定值时，平衡阀上位接入系统，这时平衡阀的作用相当于一个节流阀，油液从油缸下腔流出，经平衡阀、电磁换向阀和滤油器流回到油箱。从而实现了千斤顶升降换向功能，并具有过载保护和断电保护的功能。 为了适应复杂工作表面的工件，千斤顶的工作台与活塞杆应采用转动连接副相连当顶升系统工作时，液压千斤顶工作台可随工件表面形状进行自由转动调节，所以设计时将活塞杆顶部插入球头，与工作台形成转动副。 由于光栅尺的尺寸较长，将活塞和活塞杆做成中空状来放置光栅。工作时发光元件与光敏元件随活塞作同步运动，光 栅尺下端固定在底盖上不动，光源与光栅尺的相对位移量通过读数头转化为数字信号传递给单片机。 关键词： 四顶同步顶升 单片机 光栅 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 目 录 1. 引言 . 3 题的依据及课题的意义 . 4 内外的研究概况 . 4 片机控制系统的发展概况 . 5 制算法的发展概况 . 7 计要求及工作内容 . 8 标、主要特色及工作进度 . 8 2 机械结构与液压传动系统设计 . 8 统结构分析 . 9 斤顶零部件分析 . 11 缸与螺纹的校验 . 14 缸的壁厚校验 . 14 母螺纹牙剪切强度校验 . 14 母螺纹牙的弯曲强度校验 . 15 压系统分析 . 16 压泵与电动机的选择 . 17 高压泵站简介 . 18 3 . 单片机控制系统设计 . 19 片机的选用及功能介绍 . 19 外存储器功能简介 . 20 示部分设计 . 23 盘部分设计 . 26 流异步电动机变频调速系统 . 29 流异步电动机变频调速原理 . 29 电路和逆变电路工作原理 . 30 频与变压 . 33 移检测部分的设计 . 40 移检测传感器的选用 . 40 栅位移传感器与单片机的接口设计 . 41 移传感器部分的设计 . 45 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 4系统的 制算法 . 50 制原理 . 50 数字 制算法 . 52 置式 . 52 增量式 . 53 智能自适应 制器 . 54 5. 系统模拟仿真 . 59 述 . 60 窗口和菜单 . 60 建模型 . 62 行系统仿真与分析 . 63 立控制系统模型 . 63 统模块参数设置与仿真参数设置 . 64 统仿真与分析 . 66 . 69 . 70 8. 参考文献 . 70 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 1. 引言 题的依据及课题的意义 随着现代社会的不断发展，工业化程度的不断深入，大尺寸、大重量、不规则表面的工件越来越多的成为工厂加工的对象。而在加工过程中如何将这些工件准确的提升至预定位置则成为最难解决的问题，这时传统的千斤顶和起重机等设备就显示出先天不足的缺陷来。也正是在这种环境下，同步顶升系统应运而生，并在建筑、机械加工、造船等行业扮演着越来越重要的角色。同步顶升系统是由控制系统协调控制多个千斤顶，使其具备顶升大重量、大体积、复杂工作表 面的工件的能力，并具有同步升降、点动升降、连续升降、侧翻仰俯等功能的机电一体化设备。其控制系统可以是微机、单片机、可编程控制器等；其动力系统有液压式、气电式、汽液两用式等；吨位从几百公斤到几千吨不等，主要由动力方式和千斤顶的个数来决定 。由于其体积小、承载重、精度高、结构简单、控制方便、使用灵活等优点被广泛的用于电力、建筑、机械制造、矿山、铁路桥梁、造船等多种行业中，在设备安装、起顶拆卸、静力压桩、设备校调、基础沉降等工作岗位发挥了重要的作用。基于单片机控制、液压传动的四顶顶升系统是较常见的，控制算法较简单 的一种。由于其控制简便、吨位适中、价格也很低廉的优点使得其在中小企业、民营单位甚至轻工业领域都有很高的使用度。其重要性不言而喻，对其进行研究和开发具有很大的市场空间和实用价值。 内外的研究概况 国外对同步系统的研究起步较早， 基于单片机控制、液压传动的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 四顶顶升系统是较常见的，控制算法较简单的一种。由于其控制简便、吨位适中、价格也很低廉的优点使得其在中小企业、民营单位甚至轻工业领域都有很高的使用度。 美国实用动力 这一行业的佼佼者，在澳大利亚的昆士兰州， G&S 工程技术 服务公司就采用了 派克）提供的同步顶升液压系统 成功地完成了重达 3500 多吨的矿山巨型索斗铲的顶升，误差小于 上海因广场改造而需要整体平移的上海音乐厅使用了 司开发的一套具有四组共 60 个高精度顶升点的计算机控制同步顶升和顶推系统， 我国在这领域起步虽晚，但发展迅速，经过多年的发展也获得了许多曙目的成就，今年（ 2006 年） 1 月 4 日，目前世界上最大的闸门 葛洲坝 1 号船闸重达 200 吨、面积相当于篮球场大 的上游人字闸门安装就位。此举标志着我国自主研制的第一套大型船闸门同步顶升系统获得成功。在上海兴建的磁悬浮列车的关键基础部件轨道梁是确保磁悬浮列车快速、平稳、安全的重要保证，其加工精度要求非常高，但每段轨道梁长 25 米，重 16 吨，对其进行精确升举困难重重，上海千斤顶厂自主开发的高精度同步顶升装置不负众望，顺利完成任务，其同步顶升精度 到国际先进水平。我国浙江省海盐县有“千斤顶之乡”的美誉。在千斤顶和同步系统方面形成规模化生产，年生产能力达 800万台以上，销量位居世界前列。 片机控制系 统的发展概况 单片机，就是单片微型计算机的简称，又称微控制器。自上世纪70年代面世以来不过短短 30余年的历史，但因嵌入式应用而得到迅猛的发展，各种新颖的单片机层出不穷，令人目不暇接。它具有因体积小、成本低、控制能力强等优点，又由于现在开发环境的不断改善，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 正在以空前的速度迅速取代经典电子系统，广泛的应用于家用电器、机器人、工业控制单元、仪器仪表、汽车电子系统、金融电子系统、通讯系统等嵌入式产品中。 目前单片机的种类繁多，世界各国厂商已研制出大约 50个系列、30 多个品种的单片机产品。与早期经典的 8 位单片机 51 相比，无论是频率、字宽、寻址范围、集成度等方面都有了巨大的突破。现代科技的发展使得单片机的功能正日渐完善 : 1、单片机集成越来越多资源，内部存储资源日益丰富，用户不需要扩充资源就可以完成项目开发，不仅是开发简单，产品小巧美观，同时系统也更加稳定，目前该方向即是发展为 上系统 )。 2、单片机抗干扰能力加强，使的它更加适合工业控制领域，具有更加广阔的市场前景。 3、单片机提供在线编程能力，加速了产品的开发进程，为企业产品上市赢得宝贵时间。 4、在线仿真变的容易。用户一旦开发一个比较大的系统，开发调试变的非常复杂，同时由于单片机资源有限，不能象 是出现了品种繁多的专业仿真器，为用户的开发提供了强大功能，加速了开发进程，降低了开发难度。目前还已经有公司推出了可以在线调试的单片机，使得单片机系统的调试与开发变得更加方便、快速。 随着单片机的发展，人们对事物的要求越来越高，单片机的应用软件技术也发生了巨大的变化，从最初的汇编语言，开始演变到 C 语言开发，不但增加了语言的可读性，结构性，而且对于跨平台的移植也提供了方便，另外一些复杂的系统开始在单片机上采用操作系统，一些小的嵌入式实时 操作系统（ ，一方面加速了开发人员的开发速度，节约开发成本，另外也为更复杂的实现提供了可能。当前比较流行的 S 等等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 本次设计的四顶同步顶升系统再选择控制系统时在综合考虑了微机、单片机和可编程控制器的成本、控制的难易程度和结构化布线等因素后，也拟定采用单片机进行控制。 比例、积分、微分，指的是一项流行的线性控制策略。由于在工业生产 过程的实际控制中，总是存在外界的干扰和系统中各个参数的变化，它们将会使系统性能变差。为了改善系统的性能，提高控制质量，通常在控制中引入比例（ 节来提高系统的快速性；为了消除静态误差，提高精度，加强系统对参数变化的适应能力，引入积分 (节；为了提高系统对动态过程的预知能力，克服惯性的影响，引入微分(节。这就是通常所说的 按照偏差的比例、积分、微分进行控制（ 制）是连续系统控制理论中技术最成熟、应用最为广泛的一种控制技术。它结 构简单、参数易于调整、稳定性能好、可靠性高，使它在控制理论和技术飞速发展的今天仍然具有强大的生命力，在长期应用中已经积累了丰富的经验。特别是工业过程控制中，在决定系统参数的时候往往要借助现场调试和经验，在这种情况下， 应用经久不衰，应用范围越来越广泛，改进方法也越来越多。二十世纪 60年代发展、成熟起来的现代控制理论和近几年发展的智能控制理论仍在大量的 制的方法和思想。按照偏差的比例、积分和微分进行控制是过程控制中应用最为广泛的一种控制规律。实际运行经验和理论分析都充分证明， 这种控制规律在相当多的工业对象的控制中是可以得到较满意的控制效果的，在计算机控制系统里首先采用的控制算式也是 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 计要求及工作内容 求四顶顶升时必须同步，顶升速度和高度可以人为设定。 标、主要特色及工作进度 目标： 设计一个由液压驱动，单片机控制，使用 法的四顶同步顶升系统。 特色： 该系统具有位置检测和压力检测功能，可适用于不规则工作表面的工件，并且体积小、承载适中、精度高、结构简单、控制方便，具有很高的实用价值和市场空间。 2 机械结构与液压传动系统设计 四顶同步顶升系统由千斤顶、超高压泵站、控制系统和操作台四部分组成。 我们所设计的四顶顶升系统的主要参数是每只千斤顶高约1000大行程为 400大载荷为 20t。因千斤顶载荷较大，位置精度要求较高，故顶升速度不宜过大，最大 顶升速度应控制在60mm/内。 千斤顶的动力系统有液压式、气电式、汽液两用式等，考虑到成本、实用性、使用舒适度等因素，我们最终选用了技术比较成熟的液买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 压系统。 由于千斤顶的外形尺寸较大，需承受的较大的冲击载荷，所以初步拟定采用了法兰型液压缸的结构原型，并在此基础上针对液压千斤顶的使用特性进行调整。 为了适应复杂工作表面的工件，千斤顶的工作台与活塞杆应采用转动连接副相连。当顶升系统工作时，液压千斤顶工作台可随工件表面形状进行自由转动调节，所以设计时将活塞杆顶部插入球头，与工作台形成 转动副。如图 示。球头与活塞杆采用紧固螺钉固定。 为了能使顶升系统能够提供长时间而稳定的支撑力，采用锁母来提供机械支撑，当活塞上升时，锁母随其同步上升，到达预定位置后，活塞停止上升，再将锁母旋到螺纹底部，这时通过千斤顶箱体对锁母的支撑使得工作台所受载荷全部转变为锁母和活塞杆之间的梯形螺纹所受到的切应力。这样即使是在油压压力不足或掉电的情况下也能稳定的承载重物。 由于光栅尺的尺寸较长，只能将活塞和活塞杆做成中空状来放置光栅传感器。这样活塞与活塞杆之间就不宜采用螺母紧固，为方便起见，我们将活塞和活塞杆 合为一体，材料同为 45号钢。工作时发光元件与光敏元件随活塞作同步运动，光栅尺下端固定在底盖上不动，光源与光栅尺的相对位移量通过读数头转化为数字信号传递给单片机。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 图 斤顶的工作台与活塞之间的连接 由于千斤顶的行程较长，达 400工作台旋转一个角度去承载重物时容易产生较大的弯曲力矩使活塞杆折断。所以有必要设计一个支撑套进行保护。支撑套与油缸壁之间采用通孔螺钉紧固。 图 压缸底盖的固定方式 由于光栅传感器放在千斤顶内部，考虑到其信 号线的连接问题，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 我们将油缸底盖与千斤顶底座之间留有一定空间。为了方便装卸，不宜将底盖与油缸焊接。经过多方面的考虑，比较了多种方案后，采用了如图 示的方法固定底盖。图 千斤顶底座处转有 4个螺纹孔，用 4个型号为 六角头螺栓将底盖顶起至油缸卡槽处。螺杆长度比实际所需的长 3 5通过增加垫片的方法达到使4个螺栓平均分配载荷的目的。底盖上套有密封圈，防止漏油。千斤顶底座与油缸通过 6 个内六角螺钉紧固。在底座和油缸两侧各开一个通孔用于连接光栅传感器和压力传感器的信号线。 斤顶零部件分析 由于顶升系统可能会在比较恶劣的条件下使用，而且在装载和卸载重物时，可能会因操作不当而对千斤顶底座造成较大冲击，导致整个系统遭到破坏。所以底座采用具有较高强度和韧性的球墨铸铁 。 油缸是液压系统的主要零件，它与底座、底盖、油口、导向套等零件构成密封的容器，用于容纳压力油液，同时还是活塞的运动轨道。所以设计油缸时，应该正确的确定各部分的尺寸，保证液压缸有足够的输出力、运动速度和有效行程，同时还必须具有一定的强度，能足以承受液压力、负载力和意外的冲击力；缸筒的内表面应具有合适的公差等级 、表面粗糙度和形位公差等级，以保证液压缸的密封性、运动平稳性和耐用性。 对油缸材料的可选空间很大，对其进行筛选需要有足够的耐心。对油缸的要求： 1要有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态压力而不致产生永久变形； 2要有足够的刚度，能承受活塞侧向力和安装时的反作用力而不致产生弯曲； 3内表面与活塞密封件及导向套的摩擦作用下，能长期工作而磨损很少，尺寸公差等级和形位公买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 差等级足以保证活塞密封件的密封性； 4最好还需要有良好的可焊性，以防在需要焊接的时候不致产生裂纹或过大变形。最后我们选定各方面性能良好的 45号钢。油缸毛坯普遍采用退火的冷拔或热轧无缝钢管，现在国内市场上已有内孔经珩磨或内孔精加工的无缝钢管卖，只需按所要求的长度切割即可。 本次设计虽然活塞与活塞杆采用了一体式设计，采用相同的材料，但对他们的工艺要求很不相同，所以分开来介绍。 由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的滑动配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。活塞材料我们选 用的是 45号钢。活塞外径的配合一般采用 公差等级，面与轴线的垂直度公差不大于 00表面的圆度和圆柱度一般不大于外径公差之半，内孔的工作表面粗糙度 m。 活塞杆要在导向套中滑动，一般采用 H8/配合。太紧了，摩擦力大，太松了，容易引起卡滞现象和单边磨损。其圆度和圆柱度公差不大于直径公差之半。为了保证活塞缸外圆与活塞外圆的同轴度，以避免活塞与缸筒、活塞杆与导向套的卡滞 现象。安装活塞的轴肩端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于 00保证活塞安装不产生歪斜。 活塞杆的外圆粗糙度 取 m。太光滑了，表面无法形成油膜，反而不利于润滑。为了提高耐磨性和防锈性，活塞杆表面需进行镀铬处理，镀层厚 进行抛光或磨削加工。 活塞杆导向套装在缸筒和支撑套的内侧，被限制在缸筒和支撑套的卡槽之内，但不固定死。用以对活塞杆进行导向，内装有密封装置买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - 以保证缸筒的密封。上方装有防尘圈，以防止活塞杆在后退时把杂质、灰尘及水分带到密封装置处，损坏密封装置 。如图 图 向套的设计 导向套的材料我们选用的是摩擦系数较小、耐磨性好的青铜向套外圆与缸筒内孔工作表面的配合多为 H8/孔与活塞杆外圆的配合也可采用 H8/度和圆柱度公差不大于直径公差之半。 本次设计中所有的密封装置都采用的是 了自密封作用外，由于压力的作用和液体分子与金属表面相互作用的结果，又业中所含的“极性分子”便在金属便表面形成一 个坚固的边界层油膜，且对轴产生很大的附着力。该油膜始终存在于密封件与往复运动轴之间，从泄露的角度看，这是有害的，长时间的使用后会造成油液的泄露；但它对运动密封面的再润滑却起到异常重要的作用。所用材料是橡胶。符合 千斤顶底座与油缸之间的连接、光栅尺密封层与活塞之间的连接还有支撑套与油缸壁之间的连接件采用的都是沉头内六角螺钉。符合作台与盖板之间的连接和对油缸底盖的顶升都采用买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 了六角头螺栓，并符合 缸与螺纹的校验 缸的壁厚校验 油缸的额定压力 20 3 5221 （ 式中： 定工作压力； 缸外径，本次为 175 D油缸内径，本次为 147 S油缸材料屈服强度。 油缸的材料为 45号钢，查表可得 S=360 由此可知上式 右边 =压缸最大工作载荷为 20t，面积为 m a x m a x 24 2 8 . 6 5 6 3 7 . 0 9 4)n P a M P 21 （ D (其中： 次为 200000N。 经校验，油缸壁所受压力在许可范围之内。 母螺纹牙剪切强度校验 螺纹牙的剪切应力： (式中 : F 为千斤顶的最大载荷，本次为 200000N； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - d 为公差直径； b 为螺纹牙根部宽度； u 为旋合圈数； 为材料许用剪切应力 锁母内螺纹的公差直径 60 查表可得 螺距 6 梯形螺纹牙根宽度 b= 锁母高度 8合圈数 u=H/P=3 锁母材料为 45号钢，查表可知这种材料的屈服极限 40 许用应力 = S/4=60 材料许用剪切应力 = =36以上数据代入式中，得 =36检验，锁母的螺纹牙根的剪切强度在许用范围之内。 母螺纹牙的弯曲强度校验 螺纹牙的弯曲应力： *6 d b u (式中： l*为弯曲力臂 ; b为许用弯曲应力。 锁母内螺纹的公差直径 60表可知螺纹中径 52曲力臂 l*=(2=4 许用弯曲应力 b= =72计算 b=72 经校验螺纹牙的弯曲强度在许用范围之内。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 16 - 压系统分析 液压系统的主要功能是为千斤顶提供动力，通过换向装置使千斤顶具有上升和下降的功能。为千斤顶的正常工作提供保证和保护措施。 由于该顶升系统 采用单片机控制，并配有压力传感器和光栅位移传感器来检测压力信号和千斤顶的位移量，所以可通过单片机控制油缸内的压力、进油口的流量和活塞的运动速度。这样在一般液压系统中常用到的节流阀、调速阀、背压阀、减压阀等元器件可不必使用到，液压回路得到极大的简化。 在液压油路的进油端设置一个溢流阀，给液压系统提供双重保护。在回油端设置一滤油器，保证油液清洁，可提高使用寿命。使用二位四通的电磁换向阀改变油路方向。为使液压缸的运动速度不受载荷变化的影响，保持稳定，我们在油缸的下腔进油口处安装一个平衡阀，该阀不但能保证千斤顶升降 时都处于进油调速状态，同时还具有单向阀的功能，所以无论是停电还是破管时，平衡阀均能无泄漏的立即将下腔封闭，保证工件不会自由下滑。使千斤顶在停电状态仍能可靠承载。 综合上述观点，我们将液压原理图设计如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 17 - 如图 示，二位四通电磁换向阀的电磁铁的工作状态是由单片机控制的，当换向阀电磁铁通电时，换向阀左位接入系统，油液经电磁换向阀和平衡阀进入油缸下腔，使得千斤顶上升，再从油缸上腔流出，经电磁换向阀和滤油器流回到油箱内，这时平衡阀的作用相当于一个单向阀；反之，当换向阀电磁铁断电时，换向阀右位接入系统， 油液经换向阀流入油缸上腔，当上腔压力达到一定值时，平衡阀上位接入系统，这时平衡阀的作用相当于一个节流阀，油液从油缸下腔流出，经平衡阀、电磁换向阀和滤油器流回到油箱。从而实现了千斤顶升降换向功能，并具有过载保护和断电保护的功能。 压泵与电动机的选择 为了保证系统正常运转和泵的使用寿命，一般在固定设备系统中，正常工作压力为泵的额定压力的 80%左右。正常工作时千斤顶的最大压力为 以为满足要求，泵的工作压力为： p=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 18 - 千斤顶的最大运动速度为 60mm/以液压泵向液压缸提供的最大流量为： q=000000=回路中的泄漏按液压缸输入流量的 10%估计，则液压泵的总流量为 Q= 根据以上压力和流量的数值查阅产品目录，最终确定所选液压泵的型号为 种液压泵的额定工作压力为 40全符合工作要求。 千斤顶的最大工作载荷为 20t，即 200000N，运动速度为 60mm/ s。按液压泵的总效率为 则液压泵驱动电动机所需的功率为： P=据此数据查阅电动机产品目录选用功率大于 高压泵站简介 最后我们综合考虑了液压泵、电动机、液压回路等因素后，超高压油泵站。这个油泵站的外形尺寸（ 650要部件包含有 1 个 1 个二位四通的电磁换向阀与溢流阀组件，一个 司生产的0电动机、两根 63压软管和两个软管接头。液压泵的额定压力为 40量为 动机的功率为 采用的工作介质是 油量为 45L。这种液压油需要经过过滤精度为 样可提高同步系统的可靠性并延长泵站使用寿命。 选用这个超高压的原因是站内设有溢流阀和二位四通电磁换向阀买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 19 - 组件，具有电动控制部分，使油泵站具备操作简单、使用方便、安全可靠的优点。 3 . 单片机控制系统设计 同步顶升系统的控制系统可以是微机、单片机、可编程控制 器等，考虑到本次设计的顶升系统仅有 4 个千斤顶，控制器需要进行的运算量不大，而且本系统提供的功能并不复杂，单片机 以从节省成本的角度出发选择了单片机控制系统。 将本次单片机的控制系统划分为以下几个模块： 图 3片机模块图 片机的选用及功能介绍 980年推出的 8位单片微型计算机。其典型产品有 8031、 8051 和 8751 三种机型，除片内程序存储器的容量不同外，其内部结构与引脚完全相同。在此我们选用了较 为常用的 8051芯片。其引脚示意图如图 储器、定时器 /计数器、串行和并行的 I/断系统合振荡器构成。 8051的 根引脚采用分时复用的方法作低 8位地址线与双向 8 位数据线； 5 根引脚在访问片外存储器或扩买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 20 - 展 I/供高位地址； 4根引脚接 2片74生片选信号；引脚 48155、8279 和 使能端； 储器而接地； 2接 6 图 片引脚示意图 外存储器功能简介 片外存储器扩展包括程序存储器（ 展和数据存储器（ 展。 列单片机具有 64程序存储空间，其中 8051、 8071片内有 48031 片内无程序存储器。当采用 8051、 8071型单片机而程序超过 4采用 8031 单片机时，就需对程序存储器进行外部扩展。 外部程序存储器的扩展原理如图 2 口 数据输出 锁存器 数据输入 指令 E 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 21 - 图 部程序存储器扩展原理图 外部程序存储器可选用 外线擦除电可编程只读存储器 型产品有 716（ 2K 8位 ） 、 2732A（ 4K 8位 ） 、 2764A（ 8K 8位 ） 、27128A（ 16K 8 位 ） 、 27256（ 32K 8 位 ） 和 27512（ 64K 8 位 ） 等 ，在这些芯片上均设有一个玻璃口 ， 在紫外线下照射 20分钟左右 ， 存储中的各位信息均变为 1。以后通过编程器可将这些程序固化到这些芯片中。 764 是 8K 8 位的 一 +5V 供电，最大工作电流为 140持电流 60 24脚的管脚及原理框图见图 2于片内编程所需要的高压脉冲产生电路，因此无需外加编程电源和写入脉冲。 8031单片机内部仅有 128个字节 在实时数据采集和处理时，仅靠内部的 此必须扩展外部数据存储器。常用的数据存储器有静态 下为静态 外部数据存储器的扩展方法如图 2 口 E 锁存器 译 码 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 22 - 图 部数据存储器的扩展原理图 8031 单片机应用系统中，静态 为常用，因为这种这种存储器无需考虑刷新问题。但是与动态 比，需要消耗较大的功率，价格也较高。下面对本文中所涉及的 6264为例，介绍静态 6264是 8K 8位的静态随机存储芯片，采用 艺制造，单一+5定功率 200型存储时间 200 28线双列直插式封装。 6264的 13条地址线与锁存器的输出及 6264的 条数据线与 8031的 6264的 E 与 8031 的 应， 高电平。 按照这种片选方式， 6264 的 8址范围不唯一， 6000H 7向该片 6000H 单元写有个数据 用如下指令： A， #6000H A 从 7元读一个数据时，可用如下指令： #7A， 面讨论的是 8031扩展一片 实际应用中，可能需要扩展多片 次设计要扩展 8K 8位的 8位的 3片。当 过指令 ， A+出读 出的地址信号应能选择其中一片的一个存储单元，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 23 - 即 8片 2764 不应该同时被选中，这就是所谓的片选。我们采用了地址法译码，译码芯片为 2片 74共可提供 16 个片选信号。 示部分设计 显示设备有 ，我们选用的是功能简单的 码管显示器。 示器由 7 条发光二极管组成显示字段，有的还带有小数点 7 段发光二极管阴极连在一起，称为 共阴接法，当某个字段的阳极为高电平时，对应的字段就点亮。如下图所示 点亮 示器有静态和动态两种方法。所谓静态显示，就是显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止，这种方式，每一显示位都需要一个 8 位输出口控制，占有硬件较多，一般仅用于显示器位数较少的场合。 图 码管的引脚示意图 所谓动态显示，就是一位一位地轮流点亮各位显示器。对每一位显示器而言，每隔一段时间点亮一次。显示位的亮度显示位的亮度跟导通电流有关，也和点亮时间和间隔时间的比例有关。动态显 示器因为买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 24 - 其成本较低，多数显示撕常常采用。为了显示字符，要为 示器提供显示段码（或称字形代码），组成一个“ 8”字形的 7 段，再加上一个小数点位，共计 8 段，因此提供 示器的显示段码为一个字节。各段码位的对应关系如表 表 段码位 dp g f e d c b a 。 8155 芯片内具有 256 个字节的 个 8 位、一个 6 位的可编程 I/O 和一个 14 位计数器，与 口简单，是单片机应用系统中使用最广泛的芯片 8155的结构框图 如图 图 155的逻辑结构图和引脚示意图 在 8155 内部具有： （ 1） 256 字节的静态 取时间为 400 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 25 - （ 2）三个通用的输入 /输出口。 （ 3）一个 14位的可编程定时 /计数器。 （ 4）地址锁存器及多路转换的地址和数据总线。 （ 5）单一 +540脚双列直插式封装。 8155 可以和 接相连，见附图所示。 8155 的 各端口地址如下： 000H 00令口： 0200H 0201H 0202H 0203H 定时器低位： 0204H 定时器高位： 0205H 6 位 示器和 8155 的接口逻辑见附录图所示。设 8051有 6个显示缓冲单元 79H 7别存放 6位显示器的显示数据。 8155的 A 口扫描输出总有一位为高电平， 8155 的 B 口输出相应位的显示数据的段数据，使每一位显示出一个字符，其余位为暗，依次改变 A 口输出的饿高电平位及 6位显示器就显示出缓冲器的显示字符。程序清单如下： #79H ；显示缓冲区首址送 #01H ；使显示器最右边位亮 A， #0101H ；扫描值送入 A ；指向 A， ；取显示数据 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 26 - A， #12H ；加上偏移量 A， A+ ；取出字形 A ；送出显示 ；延时 ；缓冲区地址加 1 A， ； ；扫到第 6个显示位了吗？ A ；没有， 描下一个显示位 A 06H， 5466H， 6 ；显示段码表 07H， 7677H， 7 9H， 579H， 71H， 73H， 3 1H， 61H， 123H， 40H， 03H 8H， 00H， 00H， 00H #02H ；延时子程序 #0盘部分设计 键盘共设有 32个键，由 4 条行线 8条列线组成开关矩阵。对于开关矩阵的接法大多数单片机的入门教科书上大多是采用 8155作为键盘I/O 的接口芯片，但 8155 芯片不具备中断请求输出端，于是不得不采买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 27 - 用键盘扫描程序不断的检测是否有按键被使用，这样就给单片机造成了很大的运算负担，运算量较大时有可能造成系统无法响应，所以我们在这里选用了专门用于键盘连接的 8279芯片。 8279芯片的引脚示意图如图 图 279的引脚示意图 8279采用单一 5V 电源供电， 40脚封装。 向数