计 用微机数控技术改造X52K立式铣床的X-Y工作台
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用微机数控技术改造X52K立式铣床的X-Y工作台
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机器人学和计算机联合制造业21 (2005) 518-527新编程能力综合化入CNC铣床系统Sotiris L 。 Omirou, Antigoni K 。 Barouni机械工程的部门, Frederick 技术研究所, 尼科西亚1303 年塞浦路斯摘要本文提出一系列的机器代码被选择为集成先进的编程的能力入控制现代CNC 系统。 新编程的能力被开发了和被测试了在一基于个人计算机的碾碎框架里机器控制器。 即, 工具行动沿空间曲线, 切削刀抵销为自由形式曲线和二个用机器制造的周期为旋转(外在或内部) 浮出水面以自由形式外形, 构成新特征提议集成CNC 铣床的系统。 根据最近被开发的算法数学描述, 公式化和证明是可利用的在各自被提到的被发表的文章里, 本文描述怎么新作用适当地集成入CNC 碾碎的系统。 在这个方向, 机器代码新组为每个的规格作用提议,当某些题目实践上广泛地是更加进一步被谈论。 选择的机器代码, 与他们一起补全必须数据, 需要被介绍在北卡罗来纳节目, 被举例证明通过某些例子和实际用机器制造的测试被提出为每个箱子。2004 年Elsevier 有限公司。 版权所有。主题词: CNC校对机; G 代码; 个人计算机控制器I. 介绍 工具道路的发展和并网发电器入CNC 系统, 根据高效率和准确曲线辨别目标方法, 可胜任满足增长的工业需求为用机器制造的复杂零件是一重要目的， 在领域计算机辅助生产。 在坚实塑造, 例如, 引起的边缘在哪张一个固体模型的毗邻面孔相交是三维(3D) 曲线。在用机器制造的阶段高效率的校对机是需要的驾驶刀具沿相似的空间道路。工具半径抵销自由形式曲线是其它典型事例。 垂距辨别目标典型地升起在CAM 数据的世代从CAD, 用切削刀半径是垂距距离。 在两个案件, 计算机辅助设计系统执行渴望的道路的分段地线性略计(空间或垂距曲线), 谁的决议依靠渴望准确性。 在CAM 阶段, 每个收效的曲线段由切割工具追踪, 在之下CNC 的线性校对的命令机器, 委托以机器的零件任务或所有CAD 模型。 其它频繁需求适应在表面领域用机器制造。 很多被雕刻的表面象箱子模子, 盖印的模子, 锻件工具, 辗压形状,等, 被定义作为旋转的表面以自由形式外形。 尽管个性在定义和这些表面设计可利用的CAM 系统处理他们和以自由形式表面。 那是 a直线序列使用接近零件表面和长篇数据描述他们必须是送到CNC 机器。这个标准接口在CAD 和CAM 之间有最近被批评为它的缺点:世代由计算机辅助设计系统和传输对长篇相当数量的CNC 机器段数据和多余的冲突在准确性和效率之间固有在这个过程。冲突出现从事实那高准确性结果在更小的段。因为这些由线性校对追踪在一在时间依据, 他们处理导致重覆的加速度减速周期在CNC 机器, 如此上升用机器制造的不精确性和极大地增加整体机时。补救这个情况, 很多有提出的一般校对机, 能转换任何分析被定义的道路入一把计时的切削刀弹道 1-9 。一般校对机的就业在CNC 控制由远景刺激消灭对分端地线性略计的需要曲线在CAD 水平, 以结果对CAM 数据 10 的 容量的减少。这发展会做CAD/CAM 接口更加高效率自从, 在那个案件, 只分析曲线的表示法会必须被传送。它并且会替换CNC 机器的无结果的start-stop 运作方式, 由导致段的大数字, 由唯一光滑的行动切削刀以被编程的反馈率。体会这些好处, 但是, 真实地一般校对机必须, 能引起实时参考命令为体会切削刀行动。根据这个框架, 研究工作被描述 11-13 企图早先遇见设置要求。当数学细节被开发的校对机 充足地被谈论在那边,本文的目的是宁可对处理实际的边与实施问题的关系了新用机器制造的特征。这的主要目标纸将存在怎么被开发的实时校对机 11-13 也许适当地集成在CNC 铣床的控制器。实际上, 本文被仿造在相似的工作以后Faroukiet 等 14 。具体工作的作者,提出一系列的机器代码为规格工具道路沿自由形式家庭弯曲 15-17 (Pythagorean hodograph 在作者的术语) 。相应地, 本论文包括任务G 代码为每个新编程的能力,必须伴随必要的数据的描述这些代码在具体编纂法典之下, 成交与和供应对个体的解决办法对每个的适当的综合化的需求箱子并且用机器制造的过程的计划在案件用机器制造的周期, 所有给和解释通过具体例子部份编程。支持校对机的充足在真正的切情况, 代表性测试被实施了在a基于个人计算机的北卡罗来纳铣床被装备以机器零件的适当的软件和相片被提供。本文的计划是如下: 部分2 回顾G 代码编程语言的基本的期限当下三个部分处理综合化新编程的能力在CNC 控制器并且, 具体地, 部分3 以空间曲线行动,部分4 与切削刀抵销为Bezier 曲线和部分5 以用机器制造的周期为旋转表面。 部分6 提出用机器制造的测试执行在基于个人计算机的北卡罗来纳铣床与某一系统的一个简要的描述一起。终于, 部分7 总结整体贡献本文。2. G 代码编程语言CNC 机器的操作被控制节目被写用G 代码编程语言告诉的NC 或部分计划。 北卡罗来纳节目包含块一个被定购的序列, 根本上是命令详细指定在切削刀行动是执行和辅助操作(e.g., 纺锤, 成纺锤形速度和feedrate) 由体会CNC 机器为了用机器制造一指定的部份。 那是, 北卡罗来纳节目连续地被执行, 一命令一次。 当节目被执行, 控制将经历第一命令在节目, 执行它, 然后继续第二个命令。控制完成各个命令在同样次序遇到。 块被弥补词。 字符,并且numericaldigits 是构成a 的元素词。例如, 块N10 G01 X200 Y300 Z100 F200 M03 S800包括词N10, G01, X200 , Y300,Z100, F200, M03, S800, 意味那块以顺序编号N10, 要求运动刀具从它的当前位置对位置(200,300, 100) 年线性地(G01) 以200 毫米反馈分钟并且与纺锤转动顺时针(M03) 在800 转每分钟。 每个代码不同于G 和M 有一独特作用。 G 和M 有许多作用依靠在以下二数字数字。 这些作用有被规范化和共同地为人所知作为G 和M 代码的 。 通常G 代码, 给出的准备功能代码, 定义一类型行动或一个方式操作当M 代码, 给出的混杂功能代码, 打开各种各样的操作(e.g.,蓄冷剂流程, 纺锤, 等) 。 它必须注意到, 不是所有可能的编码号被分配, 哪些意味那控制系统制造商可能使用那些残余为任何目的他们祝愿。 新CNC编程的能力是在这些目的之中。实时表面插值法 18 并且早先被提及的盒毕达哥拉斯的矢端曲线 14 是代表性例子这样新编程能力。 在这些工作, 作者, 除以外新CNC 校对机的介绍, 提议G 编纂法典为进行各自插值法。同样, 具体G 编纂法典提议在随后而来的部分为埋置新能力在CNC 控制器被供应以适当软件。 尽管变化在编纂法典见面了在之中不同的CNC 控制系统制造商, 编程3-axis CNC 铣床主要根据在以下代码:编码 意思N 批号G 准备作用M 混杂作用X, Y, Z 座标在X, Y, 并且Z 方向R 半径弧或圈子I, J, K 协调弧中心的价值P 或Q 参量在用机器制造的周期块F 反馈表1 提出我们采取指定的G 代码新编程的特点。 提出的代码是所有从小组代码被挑选被预留在未来任务分配在CNC 碾碎的操作。 传统G 代码容纳只线性和平面通报段由于升起的计算的困难领带自由形式曲线 17 的 实时插值法并且缺乏准确和高效率的算法为实施通报削减3D 空间 11 。 新代码是与传统线性兼容圆G 代码, 与意思, 解释在表1 申请只在各自块之内包含他们和通常解释战胜在所有其它块。 因而,存在和新代码可能自由地被结合同样部分计划。表1提出的G 代码为编程新作用G 代码 作用数字G31 对Bezier 曲线的刀具半径报偿, 垂距左边G32 对Bezier 曲线的Toolradius 报偿, 垂距权利G33 工具行动沿空间圆弧(短比半圆)G34 工具行动沿空间圆弧(长期比半圆)G35 工具行动沿空间半圆弧G36 工具行动沿空间充分圈子G61 用机器制造的周期为旋转的内部表面以自由外形G62 用机器制造的周期为旋转的外在表面以自由外形 3. 行动沿空间曲线由于增长的工业需求为复杂形状, 零件的比例, 哪些不是由标准CNC 包括线性和圆行动平行与同等的飞机, 一定是生长。 在满足这需求的方向, 高效率和准确方法为开发类可能驾驶的精确插值法算法一个CNC 机器的切削刀沿3D 弹道是描述 11,13 。 后者工作构成方法的扩展对界限的领域用机器制造。 在两个提及了纸, 方法参与一对原始形状和使用他们含蓄或参数定义内插他们的交叉点曲线。 因为很大数量的空间曲线也许是获得作为各种各样的形状的交叉点被采取入对, 方法构成一高效率的工具为显现出的一系列的实时空间曲线interpolators 。在当前工作, 但是, 我们被限制处理空间通报代表性格插值法, 当工具是可利用的为读者谁希望核实曲线的具体形式。3.1. 实施问题渴望的弹道在空间通报情况下处理机被获得作为a 交叉点曲线飞机与球形(图 1) 根据算法的公式化被描述 19 , 被内插的圆弧从一个起点Ps 对终点Pe 总将是小二弧连接的Ps 和Pe 在圈子的周围。 这物产是得心应手的, 自从为圈子在任意飞机上它不容易定义顺时针和的CCW 感觉能被使用与其他区别二Ps Pe 弧的当中一个。 顺时针或CCW 定义预料a观察员的特殊位置相对飞机圈子, 哪些难定义为飞机分开从坐标系。 在这些情况下, G 代码可能被用于选择短二Ps Pe 弧(angleo1801) 并且其它代码选择更长一个(angle41801) 。 第一个代码应该让算法运行如所描述,当第二个代码必须扭转方向正切传染媒介, 在开始插值法过程之前。盖所有案件, 二个另外的G 代码必须是介绍选择弧对应于1801 年自转(半圆) 并且3601 自转(充分的圈子) 。 这是必要因为, 在这两个案件, 三点(开始, 末端, 中心) 变得collinear 和飞机不能被定义。 徊避这个问题, 用户必需然后供应中间体的座标指向代替那些终点在北卡罗来纳块。中间点的位置并且将服务定义感觉攀登半圆或全圆弧, 根据大会被给以上。 3.2. 空间圆行动的编纂法典考虑到上述阐明并且参与地址字符列出了表2, toolmotio n 的各自声明间隔圆曲线在北卡罗来纳节目的框架可以采取形式的当中一个被提出在以下例子(图 2):例子1: N30 G33 X80 Y60 Z100 I80 J60 K0 F100 为编程在批号N30 行动空间圆弧短比半圆(操作, 代码G33), 谁的终点P 协调是X . 80mm;Y . 60mm; Z . 100mm 和中点C 协调是I . 80mm; J . 60mm; K . 0mm 与a feedrate F . 100mm=min:例子2: N40 G34 X80 Y60 Z100 I80 J60 K0 F100 为编程在批号N40 行动空间圆弧长期比半圆(OEP, 代码G34), 谁的终点P 协调是X . 80mm;Y . 60mm; Z . 100mm 和中点C 协调是I . 80mm; J . 60mm; K . 0mm 与a feedrate F . 100mm=min例子3: N50 G35 X80 Y60 Z100 I80 J60 K0 F100 为编程在批号N50 行动空间半圆弧(OPE, 编码G35), 中间点P 座标是X . 80mm; Y . 60mm; Z . 100mm 和中点的C 协调是I . 80mm; J . 60mm; K . 0mm 以feedrate F . 100mm=min例子4: N60 G36 X80 Y60 Z100 I80 J60 K0 F100 为编程在批号N60 行动空间充分圈子(OPEO, 编码G36), 谁的中间体点P 座标是X . 80mm; Y . 60mm;Z . 100mm 和中点C 座标是I . 80mm; J . 60mm; K . 0mm 以feedrate F . 100mm=min:4. 结束语本文的主要贡献是提高CNC 的特点引起的潜力铣床。 在这个方向, 一系列的新G代码为通信的空间圆道路, 切削刀垂距沿自由形式曲线和旋转的表面用机器制造对CNC 机器提议。 每个新编程的能力分开地被对待并且细节为适当的综合化被提供。 钥匙要求在所有三个案件是并网被提及的实时插值法算法在机器的控制器。 用机器制造的测试被实施在基于个人计算机的CNC 铣床证实这些算法充足在真正的切口适应,当对提出的代码的用途导致更加简明的北卡罗来纳节目的发展被比较对那些被获得以conventionalcurve- 分割方法。5 实 习 报 告实习内容： 认识实习（社会调查） 教学实习（生产临床劳动） 毕业实习 实习形式： 集中 分散学生姓名： 李健 学 号： 02122088 专业班级： 机制023班 实习单位： 金工实习中心 实习时间： 2006年2月20日 年 月 日（以下内容由学生书写，要求实习报告用A4纸张书写，正文用小四号字体，行间距1.25倍。）一、实习目的大学只是学习的一个阶段，毕业以后还是要加强自身的学习过程不断提高自身的素养，要求大家不断加强自身的学习，要不断地学习使自己更加完善，更加符合未来社会和企业的要求。”实习的目的是：（1）培养学生对工作认真负责、一丝不苟精神；培养学生对事物能潜心考察、勇于开拓、勇于实践的基本素质；培养学生勇于探索、严谨推理、实事求是、用实践检验理论、全方位地考虑问题等科学技术人员应具有的基本素质。（2）培养学生综合运用所学知识独立完成科研或实验课题，解决生产实际问题的工作能力。（3）培养学生从文献、科学实验、生产实践和调查研究获取知识的能力，提高学生从别人经验、从其它学科找到解决问题的新途经的悟性。（4）培养学生根据条件变化而调整工作重点的应变能力。（5）对学生的知识面、掌握知识的深度全面考察，对学生运用理论去处理问题的能力、实验能力、外语水平、计算机运用水平、书面及口头表达能力进行综合训练。二、实习内容我们去了江铃汽车公司参观实习，观看我们的毕业任务，关于组合机床，使我们对组合机床有一个更具体实在的认识，在以前的抽象基础上有个客观印象。江铃汽车股份有限公司由1968年成立的江西汽车制造厂发展而来,2004年产销量6.7万辆,在中国所有汽车制造商中位列第十四位。我们主要观看了组合机床的结构，对我们的毕业设计有十分重要的帮助，更好的认识了主轴箱结构。三、实习总结实习期间，除了浅层次地学习了专业技能外，我还感受和体会到了很多技能之外的东西。首先是江铃人的敬业和那种生机蓬勃的工作氛围。走进这样的一个集体中，你的心会不由自主地年轻起来，你的脚步会不由自主地跟着大家快起来，而你的工作态度更会变得努力、认真，再认真一些，再努力一点。也许，这就是一个集体的凝聚力，这就是一个企业写在书面之外的“特殊文化”！市场的开放性和全球化使机床产品的竞争日趋激烈。而决定机床产品竞争力的指标是产品的开发时间(Time ) ， 产品(Quality)，成本(Cost)，创新能力(Creation)和服务(Service)。用户在追求高质量产品的同时，会更多的追求较低的价格和较短的交货周期。美国制造业在20世纪50至60年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素，而在70年代竞争力的第一要素为降低生产成本，80年代为提高产品质量，90年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量，增强竞争力。机床制造业是国家重要的基础工业之一，机床制造业的基础是机床。机床是众多机械制造的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平.机床是先进制造技术的基本单元载体，机械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于机床的效能。因此，机床制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上机床产量最多的国家.根据德国机床工业协会(VD W )2000年机床统计资料，在主要的机床生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平:即使在国内市场也面临着严峻的形势:一方面国内市场对各类机床产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产机床滞销积压，国外机床产品充斥市场。近年来组合机床在汽车，柴油机，电机，仪器，仪表，航空，纺织机械等部门已经获得广泛的应用。组合机床及其自动线将获得更加迅速的发展。 1 密级： NANCHANG UNIVERSITY 学学 士士 学学 位位 论论 文文 THESIS OF BACHELOR（ 2002 2006 年 ）题 目：用微机数控技术改造 X52K 立式铣床的 X-Y 工作台学 院：机 电 学 院 系： 机 制 专 业： 机械制造设计及其自动化 班 级： 机制 023 班 学 号： 02122088 姓 名： 李健 指导教师： 罗良玲 起讫日期： 2006.2.13 2用微机数控技术改造X52K 立式铣床的 X-Y 工作台专业：机制 学号：02122088 学生姓名：李健 指导教师：罗良玲摘 要随着科学技术的迅速发展，数控技术的应用范围日益扩大，数控机床及其系统已成为机械制造业中不可缺少的组成部分。数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用。它很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密度高、批量较小、零件多变等加工问题，且能稳定产品加工质量，大幅度地提高生产效率。但从目前企业面临的情况看，因数控机床价格较贵，一次性投资较大使企业心有余而力不足。而我国作为机床大国，对普通机床做数控化改造不失为一种良策。进行数控化改造可大大提高原有机床的自动化程度与生产率，且成本仅为全功能数控机床的 1/31/4。本文介绍了采用单片机系统和步进电机驱动系统组成的机床计算机数控柜来改造普通机床。首先说明了数控系统总体方案设计；随后着重介绍了机床进给系统的机械部分设计和计算：控制系统利用微机对纵、横向系统开环控制，驱动元件采用混合式步进电机，用单片机 8031 控机床进给系统的硬件组成及 MGLS240128T 驱动 LCD 的显示和整个的硬件设计进行分析，并对相应电路设计进行相关的阐述；最后介绍了数控机床零件加工程序的编制和个例。关键词：关键词：数控；步进电机；单片机；滚珠丝杠 With microcomputer numerical control technological transformations X52K vertical milling machine X-Y worktableAbstract Along with the technical and quick development of science, the number controls the technical application to extend increasingly, counting to control tool machine and its systems to have become the machine manufacturing industry in the constitute of indispensability part.The numerical control engine bed took the integration of machinery the typical product, is playing the huge role in the mechanical manufacturing industry, solved in well the modern machine manufacture the structure complex, precise, the batch has been small, the changeable components processing question, also could stabilize the product processing quality, large scale enhanced the production efficiency. But the situation which faces from the present enterprise looked, because the numerical control engine bed price is expensive, the disposable investment compares ambassador the enterprise to have more desire than energy. Our country took the engine bed great nation, does not lose to the ordinary engine bed numerical control transformation is one good brilliant plan, carries on the numerical control transformation to the ordinary locomotive to be possible to enhance the original locomotive the automaticity and the productivity cost only is greatly the entire function numerical control airport 1/3 1/4.The present paper mainly introduced uses the monolithic integrated circuit system and step-by-steps the motor-driven system composition engine bed computer numerical control cabinet to transform the 3ordinary engine bed. First explained the numerical control system overall plan design；afterwards emphatically introduced the engine bed enters for the system machine part design and the computation：the control system use microcomputer to vertical, the crosswise system open-loop control, actuates the part to use direct current to step-by-step the electrical machinery, 8031 controls the engine bed with the monolithic integrated circuit to enter actuates LCD for the system hardware composition and MGLS24064128T the demonstration and the entire hardware design carries on the analysis, and carries on the correlation to the corresponding circuit design the elaboration；finally introduced the numerical control engine bed components processing procedure establishment and an example.Key word： Numerical controller； Stepping motor； Single chip microprocessor； Ball bearing guide screw4目 录 摘摘 要要.2ABSTRACT .2第一章第一章 数控机床系统总体设计方案的拟定数控机床系统总体设计方案的拟定.51.1 总体方案设计内容.5第二章第二章 机床进给系统机械部分设计计算机床进给系统机械部分设计计算.52.1 确定系统脉冲量.52.2 切削力计算.52.3 滚珠丝杆螺母副.62.4 齿轮传动计算.102.5 步进电机的计算和选型.102.6 设计绘制进给系统机械部分装配图.12第三章第三章 微机数控系统设计微机数控系统设计.123.1 硬件电路设计的内容.123.2 80C31 单片机的内部结构 .133.3 80C31 单片机的引脚定义及功能 .143.4 存储器的扩展.143.5 I/O 口的扩展.163.6 液晶显示接口电路及显示程序.21第四章第四章 数控机床零件加工程序数控机床零件加工程序.274.1 数控编程过程的内容.274.2 数控编程步骤.284.3 数控铣床零件加工程序编制举例.29致谢辞致谢辞.30参考文献参考文献.305第一章 数控机床系统总体设计方案的拟定1.1 总体方案设计内容（1）系统运动方式与伺服系统的选择由于改造后的经济型数控车床应具有定位、直线插补、顺、逆圆弧插补、暂停、循环加工、公英制螺纹加工等功能，故应选择连续控制系统。考虑到属于经济型数控机床加工精度要求不高，为了简化结构、降低成本，采用步进电机开环控制系统。（2）数控系统根据机床要求，采用 8 位微机。由于 MCS51 系列单片机具有集成度高，可靠性好，功能强，速度快，抗干扰性强，具有很高的性能价格比等特点，决定采用 MCS51 系列的 8031 单片机扩展系统。控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O 接口及光电隔离电路、步进电机功率放大电路等组成，系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用液晶显示器显示加工数据及机床状态等信息。（3）机械传动方式为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杠，为保证一定的传动精度和平稳性，尽量减少摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。同时，为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加负荷的结构。齿轮传动也要采用消除齿侧间隙的结构。系统总体方案框图见图 1-1图 1-1第二章 机床进给系统机械部分设计计算2.1 确定系统脉冲量根据机床精度要求确定脉冲当量：纵向：0.01mm/step，横向：0.01mm/step（半径）2.2 切削力计算1、纵向（按主电机功率计算切削力） 切削功率 Nc=N式中 N主电机功率，N=5.5 KW 系统总效率，取=0.86所以 Nc=4.4 KW 主切削力 Fz=60000Nc/V式中 V 为切削线速度，取 V=60 m/min所以 Fz=4400 N按切削力各分力比例：FZ：FX：FY=1：0.25：0.4纵向：FX=44000.25=1100FY=44000.4=1760横向：Fx=1760 Fy=11002.3 滚珠丝杆螺母副（一） 纵向进给丝杠1、 计算进给轴向力 Fm（N）纵向进给为燕尾型导轨：Fm=K Fx(FZ G+2Fy)式中 K考虑颠覆力矩影响的实验系数，综合导轨取 K=1.4；滑动导轨摩擦系数：f=0.2；G溜板及刀架重力，G=3500 N。则 Fm =1.411000.2（44003500+21760）=3824 N2、 计算最大动负载 Q33660 1000 0.8 0.4 150001.3 382416404.968 10wmQL f FL=60nT/106 N=1000Vs/L0 式中 L0滚珠丝杠导程，初选 L0=8；vs最大切削力下的进给速度，可取最高进给速度的（1/21/3） ，此处vs=0.4mm；T使用寿命，按 15000h；w运转系数，按一般运转取 w=1.21.5；L寿命，以 106转为 1 单位。3、滚珠丝杠螺母副的选型查表：可采用 W1L3508 外循环螺纹调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，1 列 2.5 圈，其额定动负载为 20000N，精度等级按表 212 选为 1 级。V300p=610-3mm4、传动效率计算)(tgtg式中 螺旋升角，=410摩擦角取 10滚动摩擦系数 0.0030.0044 10()(4 10 10)0.96tgtgtgtg 5、刚度验算先画出此纵向进给滚珠丝杠支承方式草图。最大进给轴向力为 3824N。支承间距 L=1100mm，7丝杠螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负荷的 1/3。 图1 纵向进给系统计算简图JSJMZ1J1LGZ2J2（1）丝杠的拉伸或压缩变形量 1， （可查数控机床系统设计表 25）Fm=3824N，D0=35mm；L0=8mm；d1=D0+2e-2R=30.128mmE=20.6104N/mm2，222130.12871522dAmm丝杠导程 L0的变化量为：4043824 82.077 1020.6 10715mF LLEA总长度 L=1500mm，丝杠上的变形量 1，由于两端均采用推力球轴承，则值：421012.077 1011002.285 10 ()46LLmmL（2）滚珠与螺纹滚道间接触变形 2，由dp=4.763mm，Fm=382.4kgf承载滚珠数量352.5 157.683.969Z 由于对滚珠丝杠副施加预紧力，且预紧力Fp为轴向负载的 1/3，则变形3222382.4333382.40.00130.00133.93 104.76357.68mbpFmmdFZ故定位误差=0.03mm120.92322.285 103.93 102.976 100.9故满足定位精度要求。6、稳定性校核滚珠丝杠两端推力轴承，不会产生失稳现象，故不需作稳定性校核。（二）横向进给丝杠1、计算进给轴向力 Fm 8横向导轨为双矩形导轨，计算如下：()1.1 17600.15(4400 11003500)3586mxzyFFfFFGN 2、计算最大动负载 Q0663310001000 0.8 0.53086060 50 1500027101045 1.3 487916581 5swmvnLn TLQL f FN 3、选择滚珠丝杠螺母副查表：可采用 W1L4008 型 1 列 2.5 圈外循环螺纹预紧滚珠丝杠副，额定动载荷为 19700N，可满足要求，选定精度为 1 级，V300p=610-3mm4、传动效率计算4 30.96()(4 3 10)tgtgtgtg 5、刚度验算横向进给丝杠支承方式如图，最大轴向力为 3586N，支承间距 L=500mm，因丝杠长度较短，不需要预紧，螺母及轴承预紧。图2 横向进给丝杠计算简图LG计算如下：（1）丝杠的拉伸或压缩变形量 1（mm）根据 Fm=3586N，D0=40mm，2235.1282971.7Amm414035865001.433 1020.6 10971.7mFLLLmmLEA（2）滚珠与螺纹滚道间接触变形 2（mm）根据 db=4.763，402.5 165.924.763Z 9)(22NLEIfFzk无欲紧时223321135860.00380.00381.6 10 ()040 65.92FmmDZ2定位误差：=32128.96 101.6 100.02770.030.90.9满足定位精度要求。6、稳定性校核计算临界负载 Fk：式中 E材料弹性模量，钢：E=20.6106N/cm2；I截面惯性矩（cm4）丝杠：，d1为丝杠内径；4164dIL丝杠两支承端距离（cm） ；z丝杠支承方式系数，从表 24 中查出，一端固定一端简支，z =0.254416464.57,5168Idcm4182722622220.6 107,51681221376()501221376340 62.5 43586zkkkkkmfEIFNLFnnnFAA（一般）丝不会产生失稳（三）纵向及横向滚珠丝杠副几何参数（见下表）表表 1 W1L3508 及及 W14008 滚珠丝杠几何参数滚珠丝杠几何参数名称符号W1L3508W1L4008公 称 直径d0 3540导程L0 88接 触角 410339钢 球 直径db 4.7634.763滚道法面半径R R=0.52db 2.4772.477偏 心距 E=（Rdb/2）0.0680.068螺纹滚道螺 纹 升角 =arc tgL0/d0 410339螺 杆 外径d d=d0-（0.20.25）d b 3439螺 杆 内径d1 d1=d0+2e-2R30.182 35.182螺杆螺杆接触直径dz dz=d1-d bcos25.4330.429螺母螺纹直径D D=d0-2e+2R39.81844.818螺 母螺 母 内径D1 D1=d0+（0.20.25）d b35.9540.95102.4 齿轮传动计算1、已确定纵向进给脉冲当量 p=0.01，滚珠丝杠导程 L0=8mm，初选步进电机步距角b=0.72，可计算出传动比 i0360360 0.015300.6250,72 8848pbiL可选定齿轮数为：Z1=30 Z2=48 2、横向进给齿轮箱传动比计算已确定横向进给脉冲当量 p=0.01，滚珠丝杠导程 L0=8mm，初选步进电机步距角b=0.72,可计算出传动比0360360 0.01300.6250 72 848pbiL可选定齿轮数为：Z1=30 Z2=48 因进给运动齿轮受力不大，模数取 2，有关参数见下表：表表 2 传动齿轮几何参数传动齿轮几何参数齿 数30483048分度圆d=mz60966096齿顶圆de=d+2m6410064100齿根圆df=d21.25m55915591齿 宽（610）m20202020中心距A=（d1+d2）/278782.5 步进电机的计算和选型（一）纵向进给步进电机计算1、等效转动惯量计算计算简图见图 1，传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量 J（kgcm2）可由下式计算：参考同类型机床，初选混合式步进电机110BYG550B，其转子转动惯量 JM=9.7kgcm2 J1=0.7810-3d14L0=0.7810-3642=2.02kgcm2 J2=0.7810-3d24L0=0.7810-39.642=13.25kgcm2 由数控机床系统设计表 27 得Js=0.7810-3d24L0=0.7810-33.54110=12.875kgcm2 代入得：20222112)(LgWJJZZJJJsM112、电机力矩计算机床在不同的工况下，其所需转矩不同，下面分别按各阶段计算：快速空载起动力矩 M起 在快速空载起动阶段，加速力矩所占的比例较大，具体计算公式如下：maxmax22maxmaxmax216000.72320 /min3600.013602101060602232024.21060 0.03270.18bpaaavnrnnMJJJttN cm折算到电机轴上的摩擦力矩 M：2100085()0.16(4400550) 0.8125.82220.8xfZZF LfFWLMN cmi附加摩擦力矩 M0：211032200012385085(1)(1)223824 0.8(1 0.9 )20.824.11100 0.8109.44220.8pmZZxtF LFLMiN cmF LMN cmi由上式得：快速空载起动力矩max0270.18 125.824.1420.1afMMMMN cm起快速移动时所需力矩0125.824.1149.9fMMMN cm起最大切削负载时所需的力矩0125.824.1 109.44259.37ftMMMMN cm切2201122222()2305500 0.89.72.022(13.259.984)24.2489.82MsLZWJJJJJZgkg cm12从上面计算可以看出，M起、M快、M切三种工况下，以快速空载起动所需力矩最大，以此项作为步进电机的依据。根据数控机床系统设计表 29 查得：当步进电机为五相十拍时，=Mq/Mjmax=0.866，最大静力矩 Mjmax=420.1/0.866=485.1Ncm按此最大静转矩从网上查出，110BYG550B 型最大静转矩为 800Ncm。大于所需最大静转矩，可作为初选型号。3、计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率max10001000 1.62666.76060 0.0110001000 0.81333.36060 0.01kpskpvfHZvfHZ同样在网上可查出 110BYG550B 型步进电机允许的最高空载频率为 30000HZ，起动频率为1600HZ，与以上数据相比显然满足要求。2.6 设计绘制进给系统机械部分装配图见图纸第三章 微机数控系统设计微机数控系统的设计包括硬件和软件两部分，在进行数控系统具体设计前，应从总体上初步确定软硬件要完成的功能，部分硬件电路的功能可以用软件取代。确定软硬件功能时应考虑以下因素：产品数量的大小：产品数量大时，则硬件可以有软件代替；电路复杂程度：电路较复杂，从硬件上实现，可有软件代替；速度要求；硬件速度相对来说较快；3.1 硬件电路设计的内容硬件是组成系统的基础，也是软件编制的前提，数控系统硬件的设计包括以下几部分内容：1、绘制系统电气控制的结构框图据总体方案及机械结构的控制要求，确定硬件电路的总体方案，绘制电气控制结构图。机床硬件电路由五部分组成： 主控制器，即中央外理单元 CPU。 总线，包括数据总线、地址总线和控制总线。 存储器，包括程序存储器和数据存储器。 接口，即输入/输出接口电路。外围设备，如键盘、显示器及光电输入机等。13RAMROMCPUI/ /O光电隔离光电隔离功放功放步进电机步进电机外外 设设键盘等键盘等2、选择中央外理单元 CPU 的类型CPU 的种类很多，如 Z80，8080，MCS-51 系列等，在数控系统中选择 CPU 应考虑：1） 应用场合：对于数控机床等机械，工作环境恶劣，且要求控制部分体积小，MCS-51 系列单片机作为工控机。2） 外部扩展功能，包括存储器的扩展，I/O 口扩展，定时/计数器扩展等，而 MCS-51 系列单片机有很强的外部扩展功能，外围扩展电路芯片大多是一些常规芯片，用户很容易通过标准扩展电路来构成较大规模的应用系统。3） 指令系统的功能，影响编程灵活性。4） 开发手段，包括支持开发的软硬件。5） 时钟频率：对于一确定 CPU，系统时钟频率是有一定范围的，用户可根据需要选择。选择时钟频率时要考虑：CPU 外理的工作量，当工作量大时，选择较高的时钟频率；响应速度要求，响应速度要求快时，选较高的时钟频率；在满足以上两个条件的前提下，尽可能选用较低的时钟频率，这是因为高频对外围芯片及开发工具的要求高。3、存储器扩展电路设计存储扩展包括数据存储器和程序存储器扩展两部分。选择 EPROM 作程序存储器时，应考虑：速度应与 CPU 时钟匹配；容量适中，太大会使电路复杂，降低可靠性，且会造成不必要的浪费。4、I/0 接口电路设计设计内容包括：据外部要求选用 I/O 接口芯片，步进电机伺服控制电路，键盘、显示部分以及其他辅助电路设计（如复位、掉电保护等） 。这部分设计要考虑系统的驱动能力，驱动能力不足时，系统工作不可靠。在存储器扩展和 I/O 接口电路中，均涉及到地址译码问题。3.2 80C31 单片机的内部结构8031 单片机由 7 个部件组成，即微处理器（CPU、数据存储器(RAM)、特殊功能寄存器、I/O口、串行口、定时/计数器及中断系统，它们都是通过片内单一总线连接而成的。具体的说是：8 位 CPU144kbytes 程序存储器(ROM)128bytes 的数据存储器(RAM)32 条 I/O 口线111 条指令，大部分为单字节指令21 个专用寄存器2 个可编程定时/计数器5 个中断源，2 个优先级一个全双工串行通信口外部数据存储器寻址空间为 64kB外部程序存储器寻址空间为 64kB逻辑操作位寻址功能双列直插 40PinDIP 封装单一+5V 电源供电3.3 80C31 单片机的引脚定义及功能 1) 8031 芯片引脚功能：8031 芯片有 40 个引脚，引脚配置见图2) 各引脚按功能可分为三部分：I/O 口线：P0，P1，P2，P3 共 4 个 8 位口；控制口线：PSEN，ALE，EA，RST；电源及时钟：VCC、VSS；XTAL1，XTAL2。 3) 应用特性：I/O 口线不能都用作用户 I/O 口线；I/O 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P3 是双重功能口。3.4 存储器的扩展1. 随机读写存储器 RAM 的扩展 数据存储器一般采用 RAM 芯片，这种存储器在电源关断后，存储的数据将全部丢失。RAM 的类型很多，本论文只讲 SRAM 器件：动态 RAM（DRAM） ，一般容量较大，易受干扰，要定时刷新，使用略复杂。静态 RAM（SRAM） ，不需刷新，在工业现场常使用1）常用存储器 62128 简介型号：62128 前两位数 62, 表示 SRAM， 后两位 1288=16k 字节容量其引脚配置如图所示： 152）存储器与单片机三总线的连接：数据线 D0n 连接数据总线 DB0n地址线 A0N 连接地址总线低位 AB0N。片选线 CS 连接地址总线高位 ABN+x。读写线 OE、WE(R/W) 连接读写控制线 RD、WR。2. 只读存储器 ROM 的扩展1） 分类工作时，ROM 中的信息只能读出，要用特殊方式写入(固化信息)，失电后可保持信息不丢失。掩膜 ROM：不可改写 ROM由生产芯片的厂家固化信息。在最后一道工序用掩膜工艺写入信息，用户只可读。PROM：可编程 ROM用户可进行一次编程。存储单元电路由熔丝相连，当加入写脉冲，某些存储单元熔丝熔断，信息永久写入，不可再次改写。EPROM：可光擦除 PROM用户可以多次编程。编程加写脉冲后，某些存储单元的 PN 结表面形成浮动栅，阻挡通路，实现信息写入。用紫外线照射可驱散浮动栅，原有信息全部擦除，便可再次改写。EEPROM：可电擦除 PROM既可全片擦除也可字节擦除，可在线擦除信息，又能失电保存信息，具备 RAM、ROM 的优点。但写入时间较长。FlashROM：可电擦除 PROM2）常用存储器 27128 简介其引脚配置如图所示： 16 3. 地址译码8031 扩展电路中，都涉及到外部地址空间的分配问题，即当 8031 数据总线分时与多个外围芯片进行数据传送时，首先要进行片选，然后再进行片内地址选择。地址译码实现片选的方法可分为三种：线选法，全地址译码法和部分地址译码法。常用的地址译码器 74LS138 和 74LS139。下面主要介绍 74LS138 译码器的引脚图及逻辑功能。当 G1=1,G2A=G2B=0 时，74LS138 工作。C、B、A 的输入决定译码器的输出引脚。 1G2G1A1B2A2B1Y01Y21Y12Y01Y32Y12Y22Y3二四译码器Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7G1G2AG2BABC三八译码器4.地址锁存器8031 扩展系统时，由 P0 口提供数据及低 8 位地址，分时传送，故须地址锁存。常用的地址锁存器芯片是 74HC373（带三态缓冲输出的 8D 触发器） ，其引脚及与 8031 的连接见下图17图中：D1D8：信号输入端Q1Q8：信号输出端G：下降沿时，将 D1D8锁存于内部E：使能端，E0 时，三态门处于导通状态，输出端 Q1Q8与输入端 D1D8连通，当E1 时，输出三态门断开，输入数据锁存。3.5 I/O 口的扩展 MCS-51 单片机共有四个 8 位并行 I/O 口，可提供给用户使用的只有 P1 口和部分 P3 口线，因引不可避免地要进行 I/O 口的扩展Intel 公司常用的外围接口芯片有：8155：可编程的 RAMI/O 扩展接口电路；8255：可编程的通用并行接口电路；8279：可编程的键盘、显示接口。此外，还有 74LS 系列的 TTL 电路和 CMOS 电路锁存器、三态门电路也可用为扩展 I/O 口。1. I/O 口扩展方法据扩展并行 I/O 口时数据线的连接方式，I/O 口扩展方式可分为三种：1) 总线扩展方法扩展的并行 I/O 芯片，数据输入线取自 8031 的 P0 口。这种扩展方法分时占用 P0 口，不影响P0 口与其它扩展芯片的连接操作，MCS-51 单片机 I/O 扩展中常采用这种扩展方法，使用的扩展芯片主要是通用 I/O 扩展芯片和 TTL/CMOS 锁存器、三态门电路芯片。2) 串行口扩展方法8031 串行口在方式 0 工作状态下所提供的 I/O 口扩展功能：接上串入并出的移位寄存器74LS164 时，可以扩展并行输出口，接上并入串出移位寄存器 74LS165 时，则可扩展并行输入口。这种扩展方法只占用串行口，而且通过移位寄存器的级联方法可以扩展多数量的并行 I/O 口，但由于数据的输入输出采用串行移位方法，传输速度较慢。3)通过芯片输入输出的数据线不通过 P0 口而通过其它片内 I/O 口，这种方法在 8031 应用系统中使用较少。在 I/O 扩展中（1）必须注意 P0、P2、P3 口的负载问题；（2）必须考虑与之相连的外设硬件电路特性；（3）必须按照芯片规定的方式设置相应的操作指令。2常用接口芯片181）8255 芯片8255 和 MCS-51 相连，可以为外设提供三个 8 位的 I/O 端口：A 口、B 口和 C 口，三个端口的功能完全由编程来决定。（1）. 8255的内部结构和引脚排列 图 6.17 为 8255 的内部结构和引脚图。 A 口、B 口和 C 口。A 口、B 口和 C 口均为 8 位 I/O 数据口，但结构上略有差别。A 口由一个 8 位的数据输出缓冲/锁存器和一个 8 位的数据输入缓冲/锁存器组成。B 口由一个 8 位的数据输出缓冲/锁存器和一个 8 位的数据输入缓冲器组成。三个端口都可以和外设相连，分别传送外设的输入/输出数据或控制信息。A、B 组控制电路。这是两组根据 CPU 的命令字控制 8255 工作方式的电路。A 组控制A 口及 C 口的高 4 位，B 组控制 B 口及 C 口的低 4 位。数据缓冲器。这是一个双向三态 8 位的驱动口，用于和单片机的数据总线相连，传送数据或控制信息。读/写控制逻辑。这部分电路接收 MCS-51 送来的读/写命令和选口地址，用于控制对8255 的读/写。 （2) 引脚 数据线(8 条)：D0D7 为数据总线，用于传送 CPU 和 8255 之间的数据、命令和状态字。 控制线和寻址线(6 条)。 RESET：复位信号，输入高电平有效。一般和单片机的复位相连，复位后，8255 所有内部寄存器清 0，所有口都为输入方式。D034D133D232D331D430D529D628D727PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB018PB119PB220PB321PB422PB523PB624PB725PC014PC115PC216PC317PC413PC512PC611PC710RD5WR36A09A18RESET35CS68255A组端口AA组端口C上半部(4)下半部(4)B组端口CB组端口B(8)(8)A组控制控制B组数据总线缓冲读/写控制逻辑I/OI/OI/OI/ORDWRA0A1RESETCSD7D0PA7PA0PC7PC4PC3PC0PB7PB019 和 ： 读/写信号线，输入，低电平有效。当为 0 时（必为 1） ，所选的8255 处于读状态，8255 送出信息到 CPU。反之亦然。 ：片选线，输入，低电平有效。 A0、A1：地址输入线。当=0，芯片被选中时，这两位的 4 种组合 00、01、10、11 分别用于选择 A、B、C 口和控制寄存器。 I/O 口线(24 条)：PA0PA7、PB0PB7、PC0PC7 为 24 条双向三态 I/O 总线，分别与A、B、C 口相对应，用于 8255 和外设之间传送数据。 电源线(2 条)：VCC 为+5 V，GND 为地线。 （2）. 8255的控制字 8255 的三个端口具体工作在什么方式下，是通过 CPU 对控制口的写入控制字来决定的。8255 有两个控制字：方式选择控制字和 C 口置/复位控制字。用户通过程序把这两个控制字送到8255 的控制寄存器（A0A1=11） ，这两个控制字以 D7 来作为标志。 a) 方式选择控制字 方式选择控制字的格式和定义如图 6.18(a)所示。 例 6.5 设 8255 控制字寄存器的地址为 F3H，试编程使 A 口为方式 0 输出，B 口为方式 0输入，PC4PC7 为输出，PC0PC3 为输入。其程序为 MOV R0，#0F3H MOV A，#83H MOVX R0, A b) C 口置/复位控制字 C 口置/复位控制字的格式和定义如图 6.18(b)所示。C 口具有位操作功能，把一个置/复位控制字送入 8255 的控制寄存器，就能将 C 口的某一位置 1 或清 0 而不影响其它位的状态。 RDWRCSB组C口低4位B口方式选择0:输出1:输入0:输出1:输入 0:模式0 1:模式1AC口高4位A口0:输出0:输出1:输入1:输入01:模式100:模式01*:模式21:方式标志0:复位1:置位000001010PC0位选择011100101110111PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC70:位操作D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7 D3 D2 D1 D0(a)(b)20（3）. 8255的工作方式 8255 有三种工作方式：方式 0、方式 1、方式 2。方式的选择是通过上述写控制字的方法来完成的。 a) 方式 0（基本输入/输出方式）：A 口、B 口及 C 口高 4 位、低 4 位都可以设置输入或输出，不需要选通信号。单片机可以对 8255 进行 I/O 数据的无条件传送，外设的 I/O 数据在 8255的各端口能得到锁存和缓冲。 b) 方式 1（选通输入/输出方式）：A 口和 B 口都可以独立的设置为方式 1，在这种方式下，8255 的 A 口和 B 口通常用于传送和它们相连外设的 I/O 数据，C 口作为 A 口和 B 口的握手联络线，以实现中断方式传送 I/O 数据。C 口作为联络线的各位分配是在设计 8255 时规定的，分配表如表 6.3 所示。 2）8155 芯片在实训电路中采用的是另一种可编程的接口芯片 8155，Intel 公司研制的 8155 不仅具有两个 8 位的 I/O 端口(A 口、B 口)和一个 6 位的 I/O 端口(C 口)，而且还可以提供 256 B 的静态 RAM 存储器和一个 14 位的定时/计数器。8155 和单片机的接口非常简单，目前被广泛应用。 （1）. 8155的结构和引脚8155 有 40 个引脚，采用双列直插封装，其引脚图和组成框图如图 6.20 所示。我们对 8155 的引脚分类说明如下： a) 地址/数据线 AD0AD7（8 条）：是低 8 位地址线和数据线的共用输入总线，常和 51单片机的 P0 口相连，用于分时传送地址数据信息，当 ALE=1 时，传送的是地址。 b) I/O 口总线（22 条）：PA0PA7、PB0PB7 分别为 A、B 口线，用于和外设之间传CBAAD012PA021AD113PA122AD214PA223AD315PA324AD416PA425AD517PA526AD618PA627AD719PA728PB029CE8PB130RD9PB231WR10PB332IO/M7PB433ALE11PB534PB635PB736TIMEROUT6PC037PC138TIMERIN3PC239PC31PC42RESET4PC558155256字节静态RAM14位定时计数器TIMER INTIMER OUTVCC(5 V)VSS(GND)PA0PA7IO/MCEALERDWRRESETAD0AD7PB0PB7PC0PC721递数据；PC0PC5 为 C 端口线，既可与外设传送数据，也可以作为 A、B 口的控制联络线。 c) 控制总线（8 条）： RESET：复位线，通常与单片机的复位端相连，复位后，8155 的 3 个端口都为输入方式。 / ：读/写线，控制 8155 的读、写操作。 ALE：地址锁存线，高电平有效。它常和单片机的 ALE 端相连，在 ALE 的下降沿将单片机 P0 口输出的低 8 位地址信息锁存到 8155 内部的地址锁存器中。因此，单片机的 P0 口和8155 连接时，无需外接锁存器。 ：片选线，低电平有效。 ：RAM 或 I/O 口的选择线。当=0 时，选中 8155 的 256 B RAM；当=1 时，选中8155 片内 3 个 I/O 端口以及命令/状态寄存器和定时/计数器。3.6 液晶显示接口电路及显示程序1. 引言 在目前诸多的显示器件中，液晶显示器以其具有工作电压低、功耗低、显示信息量大、寿命长、不产生电磁辐射污染、可以显示复杂的文字及图形等优点，而在各种仪器仪表、电子设备、移动通讯及家用电器中得到了广泛的应用。本文介绍 MGLS240128T 图形液晶显示模块就是香港精电公司生产的、内藏 T6963C 控制器的液晶显示模块。 RDWRCE/IO M22 2.模块工作原理1) 基本功能 MGLS240128T 图形液晶显示模块由控制器 T6963C、列驱动器 T6A39、行驱动器 T6A40 以及与外部设备的接口等几部分组成，它既能显示字符(包括中文和西文字符)，又能显示图形，还能够将字符与图形混合显示。其主要参数如下：点阵数：240128；点尺寸：0.40.4mm；视屏尺寸：11464mm；汉字字体：88，86；背光：LED 或 EL；电源：+5V；工作温度范围：-20 +70。2) 引脚功能 MGLS240128T 图形液晶显示模块的引脚说明如表 1 所示。该模块对液晶显示的控制和驱动都由模块内部的芯片及电路来完成，因此它与外部的连接只有数据线和控制线。主控 CPU 通过这些数据线和控制线来设置所需要的显示方式，其它功能均由模块自动完成。表 1 MGLS240128T 模块的引脚功能管 脚 号管 脚 名 称功 能 描 述1FG框架地2GND电源地3VCC电源电压4NC未用5WR写控制信号，低电平有效6RD读控制信号，低电平有效7CS片选信号，低电平有效8C/D通道选通信号，C/D1 为表示指令，C/D 为 0 表示数据通道239RST复位信号，低电平有效1017DB07数据总线，三态18FS字体选择，FS 为 0 选择 88 字体，FS 为 1 选择 86 字体3) 指令系统 MGLS240128T 图形液晶显示模块本身内藏控制器 T6963C，它最大的特点是具有独特的硬件初始设置功能，由于显示驱动所需的参数(如占空比系数、驱动传输的字节数/行以及字符的字体选择等)均由引脚电平来设置，因此 T6963C 的初始化在上电时就已基本设置完成。除此之外，它还具有很强的软件控制能力，也就是由主控 CPU 通过接口写入液晶模块的指令来实现模块控制。软件控制主要集中于显示功能的设置上。该模块的常用指令如表 2 所列。表 2 MGLS240128T 模块的常用指令设置控制状态指 令 代 码指令名称CDRDWRD7D6D5D4D3D2D1D0读状态字111S7S6S5S4S3S2N1S0地址指令设置11000100N2N1N0显示区域设置110010000N1N0显示方式设置1101000CGN2N1N0显示状态设置1101001N3N2N1N0光标自动读写设置11011000N2N1N0数据自动读写设置110101100N1N0数据一次读写设置11011000N2N1N0屏读（一字节）设置11011100000屏读（一行）设置11011101000位操作1101111N3N2N1N0数据写操作010数 据数据读操作001数 据 3液晶模块的应用1) 与单片机的接口连接24 MGLS240128T 液晶显示模块与计算机的接口时序采用 Inter8080 时序。下面以 8031 单片机为例说明其接口方法。它与单片机的接口方法分为直接访问方式和间接控制方式。直接访问方式是把液晶模块作为存储器接在 CPU 的数据线、地址线和控制线上，同时把它的数据总线接在 8031 的 P0 口上，片选以及寄存器选择信号线由 P2 口提供，读写操作由单片机的读写操作信号控制。这种方式是以访问存储器的方式访问液晶显示模块，具体连接如图 1(a)所示。 间接控制方式则不使用单片机的数据系统，而是利用它的 I/O 口来实现与显示模块的联系。即将液晶显示模块的数据线与单片机的 P1 口连接作为数据总线，另外三根时序控制信号线通常利用8031 的 P3 口中未被使用的 I/O 口来控制。这种访问方式不占用 CPU 的存储器空间，它的接口电路与时序无关，其时序完全靠软件编程实现。接口方式如图 1(b)所示。2) 软件设计 单片机与液晶显示模块接口程序中的文字显示已经为人们所熟悉，因此这里不再赘述，本文只介绍图形显示方法。图形或曲线的显示程序的关键在于显示点地址的计算，下面给出采用 C51 语言编制的图形显示的主要相关程序。/发送数据void w_data(unsigned char d)CS=0;check();CD=0;P2=d;WRITE=0;WRITE=1;CS=1;/发送命令25void w_command(u
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