1、毕业设计说明书（论文）第 1 页 前 言全套图纸，加 153893706人 类 已 经 进 入 电 气 化 时 代 ， 人 们 借 助 电 气 技 术 实 现 了 自 动 控 制 机 械 、 自 动生 产 线 甚 至 自 动 工 厂 ， 并 大 大 地 发 展 了 自 动 控 制 理 论 。 在 单 片 机 出 现 后 ， 计 算机 成 为 广 大 工 程 技 术 人 员 现 代 化 技 术 革 新 、 技 术 革 命 的 武 器 。 目 前 ， 计 算 机 在工 业 控 制 领 域 中 得 到 最 广 泛 的 应 用 ， 各 种 机 电 设 备 都 竞 相 引 入 单 片 机 构 成 各 种
2、控 制 器 、 控 制 系 统 以 及 相 应 得 多 机 系 统 和 网 络 系 统 。 而 本 课 题 母 线 槽 贴 标 机 控制 系 统 ， 就 是 通 过 外 扩 键 盘 、 显 示 和 输 入 /输 出 接 口 等 单 元 ， 满 足 母 线 槽 自 动贴 标 功 能 的 单 片 机 系 统 。 作 为 一 名 将 成 为 电 子 、 电 气 工 程 技 术 人 员 的 自 动 化 专业 毕 业 生 ， 了 解 和 掌 握 单 片 机 及 其 控 制 系 统 是 非 常 必 要 的 。目 前 国 内 母 线 槽 技 术 参 数 的 测 定 还 是 由 人 工 完 成 ， 其 自 动
3、 检 测 技 术 在 国 内还 是 个 空 白 。 随 着 社 会 的 发 展 ， 人 工 检 测 技 术 远 远 不 能 满 足 社 会 对 生 产 率 的 要求 ， 采 用 自 动 检 测 技 术 并 配 备 自 动 化 检 测 装 置 将 大 大 提 高 企 业 生 产 的 效 率 ，减 少 人 员 的 投 入 ， 将 会 给 企 业 带 来 广 阔 的 市 场 前 景 和 显 著 的 社 会 效 益 。本 课 题 是 母 线 槽 贴 标 机 运 动 控 制 系 统 设 计 ， 课 题 来 源 是 系 工 程 实 验 室 项目 。 母 线 槽 贴 标 机 运 动 控 制 系 统 是 母
4、线 槽 技 术 参 数 自 动 检 测 系 统 的 一 个 重 要 组成 部 分 ， 另 一 重 要 组 成 部 分 是 母 线 槽 技 术 参 数 自 动 检 测 线 运 动 机 构 控 制 系 统 ，由 朱 静 同 学 负 责 该 控 制 系 统 控 制 电 路 部 分 的 设 计 ， 潘 彩 霞 同 学 负 责 自 动 检 测 线气 压 传 动 部 分 的 设 计 。毕业设计说明书（论文）第 2 页 第一章 概 述1.1 母 线 槽 简 介母 线 槽 是 一 种 新 型 的 配 电 设 备 ， 是 替 代 传 统 的 电 缆 和 电 缆 桥 架 输 配 电 系 统 的更 新 换 代 产
5、品 ,尤 其 在 大 电 流 输 送 电 方 面 母 线 槽 居 于 主 导 地 位 ， 其 输 电 能 力在 200A 5000A, 母 线 槽 由 许 多 个 直 线 单 元 和 若 干 个 弯 曲 单 元 连 接 组 成 。 与传 统 的 电 缆 配 电 方 式 比 较 ， 母 线 槽 具 有 体 积 小 、 输 送 电 流 大 、 安 全 可 靠 、 拆 装方 便 、 基 建 与 配 电 施 工 互 不 相 扰 ， 一 次 投 资 可 反 复 使 用 等 优 点 ， 是 一 种 理 想 的配 电 产 品 。 母 线 槽 的 安 装 可 直 接 从 变 压 器 接 到 低 压 配 电 柜
6、 ， 也 可 以 从 低 压 柜 直接 接 到 配 电 系 统 作 为 配 电 干 线 线 路 。母 线 槽 主 要 有 三 相 三 线 制 、 三 相 四 线 制 和 三 相 五 线 制 ， 其 中 又 有 单 通 道 和 双通 道 之 分 ， 截 面 如 图 1-1 所 示 。 按 制 造 工 艺 和 用 途 ， 又 可 以 分 为 ： 密 集 型 母 线槽 、 空 气 型 母 线 槽 、 高 性 能 型 母 线 槽 、 耐 火 型 母 线 槽 、 防 水 型 母 线 槽 、 绝 缘 型母 线 槽 等 。 适 用 于 高 层 建 筑 、 多 层 工 业 工 房 、 机 床 密 集 的 车
7、间 、 产 品 工 艺 多变 的 车 间 、 老 车 间 和 厂 房 的 改 造 ， 以 及 各 种 实 验 室 、 展 览 馆 、 体 育 馆 、 宾 馆 等场 所 作 电 力 馈 电 和 配 电 使 用 。母 线 槽 结 构 （ 图 1-1） ： 由 绝 缘 垫 块 （ 酚 醛 塑 料 ） 、 固 定 螺 栓 、 导 电 排 、绝 缘 层 （ 聚 四 氟 乙 烯 ） 、 侧 板 、 盖 板 和 外 壳 螺 栓 等 部 件 组 成 。母 线 槽 应 用 范 围 广 ， 可 以 应 用 于 多 个 行 业 的 许 多 场 合 ； 防 护 等 级 高 ， 可 广毕业设计说明书（论文）第 3 页
8、泛 应 用 于 室 内 、 户 外 、 地 下 、 水 中 和 含 有 腐 蚀 性 气 体 等 特 殊 环 境 中 。母 线 槽 的 相 关 技 术 参 数 执 行 GB7251.2 的 相 关 规 定 。 其 主 要 参 数 有 ： 额 定电 流 及 电 压 ， 介 电 性 能 ， 绝 缘 电 阻 ， 结 构 强 度 和 防 护 等 级 等 ， 产 品 型 号 标 识 如图 1-2 所 示 。 母 线 槽 的 参 数 性 能 要 求 达 到 ：1） 母 线 槽 保 证 在 额 定 工 作 电 流 及 110%的 额 定 电 压 下 长 期 正 常 工 作 。2） 母 线 槽 单 元 应 承
9、受 交 流 2500V（ 有 效 值 ） 的 工 频 耐 压 ， 历 时 1min 无 击穿 或 闪 络 现 象 。3） 母 线 槽 单 元 相 与 相 之 间 及 外 壳 之 间 的 绝 缘 电 阻 均 不 低 于 20M 欧 姆 。4） 母 线 槽 2m 长 度 中 间 能 承 受 2m 母 线 槽 本 身 重 量 加 90kg 的 静 负 荷 ， 不 影响 其 性 能 ， 母 线 槽 连 接 处 能 承 受 1.5m 母 线 槽 重 量 加 90kg 的 静 负 荷 ， 不 影 响其 性 能 。5） 防 护 等 级 为 IP40。1234567 a) b)c） d）图 1-1 母 线 槽
10、 截 面 图a） 三 线 制 截 面 b） 四 线 制 截 面 c） 双 通 道 四 线 制 d） 五 线 制 截毕业设计说明书（论文）第 4 页 面1绝 缘 垫 块 2固 定 螺 栓 3导 电 排 4绝 缘 层 5侧 板 6盖 板 7外壳 螺 栓图 1-2 母 线 槽 产 品 型 号1.2 自 动 检 测 系 统 的 组 成 及 控 制 流 程母 线 槽 自 动 检 测 系 统 主 要 由 一 个 上 位 机 （ PC） 、 运 动 控 制 系 统 （ 或 称 下 位机 ） 、 母 线 槽 参 数 检 测 系 统 、 贴 标 机 、 气 压 系 统 、 辅 助 动 作 执 行 结 构 、 包
11、 装 机 构 、定 位 机 构 、 步 进 驱 动 系 统 等 组 成 ， 并 配 备 了 相 关 的 传 输 机 构 、 打 印 机 等 ， 如 图1-3 所 示 。上位机打印机 下位机 检测系统气压传动系统 功率放大系统步进驱动系统执行机构（气缸）贴标机母线槽毕业设计说明书（论文）第 5 页 图 1.3 自 动 检 测 系 统 的 组 成 及 控 制 流 程 框 图上 位 机 （ PC） 主 要 负 责 母 线 槽 自 动 检 测 系 统 的 总 体 控 制 ， 控 制 下 位 机 、接 收 检 测 系 统 检 测 数 据 、 打 印 检 测 结 果 及 控 制 贴 标 机 贴 标 。 下
12、 位 机 由 8031 单片 机 构 成 ， 主 要 控 制 气 缸 传 动 系 统 和 步 进 驱 动 系 统 ， 相 应 执 行 机 构 单 元 根 据 控制 系 统 发 出 的 控 制 信 号 动 作 。 贴 标 机 系 统 由 8031 及 外 围 电 路 组 成 ， 接 收 上 位机 控 制 信 号 ， 控 制 贴 标 机 械 手 ， 抓 取 打 印 机 打 印 的 标 签 并 粘 贴 到 母 线 槽 外 壳上 。 定 位 机 构 是 由 气 缸 驱 动 的 。第 二 章 贴 标 机 运 动 控 制 电 路 设 计2.1 贴 标 机 的 运 动贴 标 机 是 一 个 三 坐 标 机
13、构 ， 由 X 轴 （ 横 向 运 动 ） 、 Y 轴 （ 垂 直 运 动 ） 、 Z 轴（ 纵 向 运 动 ） 组 成 ， 三 个 轴 分 别 由 三 个 步 进 电 机 驱 动 ， 通 过 机 械 传 动 装 置 ， 控制 母 线 槽 贴 标 机 贴 标 机 械 手 的 运 动 ， 实 现 粘 贴 标 签 的 具 体 动 作 ， 贴 标 机 运 动 机构 如 图 2-1 所 示 。 其 中 贴 标 机 械 手 由 一 个 两 位 三 通 电 磁 阀 （ 图 中 未 画 出 ） 控 制的 薄 膜 气 缸 、 抽 风 扇 和 压 标 头 等 机 械 部 件 组 成 。 通 过 抽 风 扇 抽
14、风 ， 形 成 负 压吸 附 标 签 。 贴 标 机 械 手 在 三 坐 标 方 向 移 至 母 线 槽 外 壳 表 面 ， 薄 膜 气 缸 上 腔 进 气 ，压 标 头 伸 出 将 标 签 压 贴 在 母 线 槽 外 壳 表 面 上 。测试台 母线槽包装机构 定位机构毕业设计说明书（论文）第 6 页 Y21XZ63457图 2-1 贴 标 机 运 动 机 构 示 意 图 1X 向 步 进 电 机 2Y 向 步 进 电 机 3薄 膜 气 缸 4吸 标 风 扇 5贴 标 机 械 手 6压 标 头 7Z 向 步 进 电 机2.2 贴 标 机 运 动 控 制 方 案 设 计2.2.1 总 体 方 案
15、 设 计如 图 2-2 所 示 ， 选 用 8031 单 片 机 作 为 CPU， 扩 展 控 制 系 统 ， 输 出 分 别 控制 X 轴 、 Y 轴 和 Z 轴 方 向 步 进 电 机 脉 冲 信 号 ， 经 光 电 耦 合 器 输 出 ， 由89C2051 单 片 机 对 各 轴 正 反 转 脉 冲 进 行 相 序 分 配 ， 利 用 恒 流 斩 波 电 路 对 环 型 分配 后 信 号 进 行 放 大 ， 形 成 控 制 步 进 电 机 的 四 相 驱 动 信 号 ， 最 终 实 现 对 各 轴 步 进电 机 的 控 制 。毕业设计说明书（论文）第 7 页 贴标机控制系统光耦光耦光耦贴
16、标头开关量输出接口X 轴相序分配 X 轴驱动器 X 轴步进电机Y 轴相序分配 Y 轴驱动器 Y 轴步进电机Z 轴相序分配 Z 轴驱动器 Z 轴步进电机图 2-2 总 体 控 制 方 案 框 图2.2.2 贴 标 机 控 制 系 统 设 计如 图 2-3 所 示 ， 贴 标 机 控 制 系 统 采 用 8031 单 片 机 作 为 CPU。 8031 单 片 机是 控 制 系 统 的 核 心 ， 控 制 贴 标 机 的 运 动 。 手 动 按 钮 接 8031 的 P1 口 ， 对 贴 标机 运 动 进 行 手 动 控 制 ， 手 动 操 作 X 轴 、 Y 轴 和 Z 轴 的 移 动 。 用
17、2764 芯 片 外扩 8KB 程 序 存 储 器 （ ROM） ， 存 储 贴 标 机 运 动 的 控 制 程 序 。 用 6264 芯 片 外 扩8KB 数 据 存 储 器 （ RAM） ， 存 储 贴 标 机 运 动 的 相 关 数 据 。 四 位 LED 显 示 ， 一位 用 “米 ”字 型 16 段 管 ， 用 来 显 示 字 母 X、 Y 和 Z， 其 它 三 位 用 7 段 管 ， 分别 显 示 百 、 十 、 个 位 数 值 。 LED 显 示 键 盘 输 入 的 字 母 和 数 值 ， 并 在 贴 标 头 移 动过 程 中 显 示 贴 标 头 的 坐 标 值 。 LED 显
18、示 的 段 选 信 号 经 74LS273 锁 存 器 输 出 ，位 选 信 号 用 8031 的 P2 口 高 位 地 址 经 74LS138 译 码 输 出 。 键 盘 用 8255A 的PC 口 扩 展 ， 行 线 接 PC 口 高 四 位 ， 列 线 接 PC 口 低 四 位 ， 实 现 44 小 键 盘 ，分 别 设 置 0 9 数 字 键 ， X、 Y 和 Z 三 个 字 母 键 等 键 盘 按 钮 。 输 入 /输 出 （ I/O）接 口 也 由 8255A 扩 展 ， 控 制 贴 标 机 的 操 作 方 式 （ 手 动 、 自 动 和 键 盘 扫 描 ） 和 三轴 的 正 负
19、行 程 限 位 等 信 号 。 步 进 电 机 的 脉 冲 信 号 经 74LS273 锁 存 输 出 ， 经 光耦 电 路 隔 离 ， 接 贴 标 机 各 轴 步 进 电 机 的 脉 冲 分 配 器 。8031 单片机ROM RAM8255A74LS273光耦电路键盘I/O 接口手动按钮4 位 LED 显示图 2-3 控 制 系 统 组 成 框 图毕业设计说明书（论文）第 8 页 2.3 CPU 选 择 及 其 外 围 电 路 设 计MCS-51 系 列 中 ， 各 种 廉 价 的 普 及 型 8031 单 片 机 为 我 国 单 片 机 技 术 的 普 及 、推 广 做 出 了 巨 大 贡
20、 献 。 8031 内 部 没 有 ROM， 需 外 扩 一 程 序 存 储 器 。 根 据 母 线槽 控 制 系 统 的 要 求 ， 要 求 具 有 8KB 程 序 存 储 器 ， 8051 内 部 只 有 4KB 程 序 存储 器 ， 存 储 空 间 仍 需 外 扩 ， 所 以 选 用 8031 单 片 机 。 8031 具 有 价 格 低 、 功 能 强 、使 用 灵 活 、 开 发 方 便 等 特 点 ， 适 合 贴 标 机 控 制 系 统 的 控 制 。2.3.1 单 片 机 8031 简 介制 造 工 艺 为 HMOS 的 MCS-51 单 片 机 都 采 用 40 只 引 脚 的
21、 双 列 直 插 封 装（ DIP） 方 式 ， 8031 引 脚 如 图 2-4 所 示 。 I/O 口 线 ： P0、 P1、 P2、 P3 共 四 个8 位 口 ； 控 制 口 线 ： PSEN（ 片 外 取 指 控 制 ） 、 ALE（ 地 址 锁 存 控 制 ） 、 EA（ 片外 存 储 器 选 择 ） 、 RESET（ 复 位 控 制 ） ； 电 源 及 时 钟 ： Vcc（ 接 +5V 电 源 ） 、Vss（ 接 地 ） ； XTAL1 和 XTAL2 接 外 部 晶 体 振 荡 器 。当 8031 单 片 机 外 扩 程 序 存 储 器 、 数 据 存 储 器 或 输 入 输
22、出 端 口 时 ， 外 部 芯 片需 要 8031 为 其 提 供 地 址 总 线 、 数 据 总 线 和 控 制 总 线 ， 如 图 2-5 所 示 。 地 址 总线 （ AB） 宽 度 为 16 位 ， 可 访 问 64KB 的 外 部 程 序 存 储 器 和 64KB 的 外 部 数 据存 储 器 。 低 8 位 地 址 总 线 （ A0 A7） 由 P0 口 经 地 址 锁 存 器 提 供 ， 高 8 位 地址 总 线 （ A8 A15） 直 接 由 P2 口 提 供 。 数 据 总 线 宽 度 为 8 位 ,由 P0 口 提 供 。控 制 总 线 （ CB） 由 P3 口 的 第 二
23、 功 能 状 态 和 4 根 独 立 的 控 制 线RESET、 EA、 ALE 和 PSEN 组 成 。 毕业设计说明书（论文）第 9 页 图 2-4 8031 引 脚 图 2-5 8031 片 外 总 线 结 构 2.3.2 单 片 机 8031 的 时 钟 及 复 位 电 路1. 时 钟 电 路单 片 机 8031 虽 然 有 内 部 振 荡 电 路 ， 但 要 形 成 时 钟 ， 必 须 外 部 附 加 电 路 。 母线 槽 贴 标 机 控 制 系 统 用 内 部 时 钟 方 式 ， 在 XTAL1、 XTAL2 引 脚 上 外 接 晶 体 以及 电 容 C12 和 C13 构 成 并
24、 联 谐 振 电 路 ， 使 内 部 振 荡 器 产 生 自 激 振 荡 ， 如 图 2-6 所 示 。2. 复 位 电 路贴 标 机 系 统 采 用 按 钮 复 位 。 在 8031 复 位 端 RESET 上 接 如 图 2-6 所 示 电 路 ，当 上 电 或 按 动 按 钮 S0， 复 位 端 RESET 上 出 现 高 电 平 ， 保 持 10ms 以 上 便 能 可靠 地 实 现 复 位 ， R22 取 200 欧 姆 ， R23 取 1k 欧 姆 。12345678ABCD87654321D C B ATitleNumberRevisionSize A2 Date:2-Jun-2
25、006Sheetof File:D:Program FilesDesign Explorer 99 SEExamplesMyDesign.ddbDrawnB:R22CRYSTALEA/VP31P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732TXD11RXD10RD17WR16P2.728P2.627P2.526P2.425P2.324P2.223P2.122P2.021ALE30PSEN29RESET9P1.78P1.67P1.56P1.45P1.34P1.12P1.23P1.01Vcc40Vss20XTAL1 19XTAL2 18U18031C7 CAPC12
26、C13GNDGND+C11+5 GNDPortPortS0 R23GND+5图 2-6 时 钟 及 复 位 电 路2.4 存 储 器 扩 展 电 路 设 计2.4.1 程序存储器的扩展1. 程 序 存 储 器 芯 片 选 择毕业设计说明书（论文）第 10 页 EPROM 是 可 擦 除 、 可 编 程 只 读 存 储 器 ， 母 线 槽 贴 标 机 控 制 系 统 中 ， 只 需 扩 展 8KB 空间 的 程 序 存 储 器 ， 用 一 片 2764（ 8K8） 芯片 就 可 满 足 要 求 。 图 2-7 所 示 为 2764 芯 片 引脚 。 图 中 ， A0 A12 为 地 址 线 ，
27、D0 D7 为 数据 输 出 线 ， CE 为 片 选 端 ， OE 为 输 出 允 许 端 ， PGM 为 编 程 脉 冲 端 ， NC 为 未 连 接 端 ， Vpp 为 编程 电 压 端 ， Vcc 为 +5V， GND 为 地 。 图 2-7 2764 引 脚 图2. 程 序 存 储 器 扩 展 电 路程 序 存 储 器 扩 展 时 ， 一 般 扩 展 容 量 大 于 256 字 节 ， 因 此 ， EPROM 片 内 地 址线 除 了 由 P0 口 经 锁 存 器 提 供 8 位 地 址 线 外 ， 还 需 由 P2 口 提 供 若 干 地 址 线 。EPROM 所 需 地 址 线
28、数 决 定 于 EPROM 的 容 量 ， 当 EPROM 为 2KB 时 地 址 线 为 11 根 ，4KB 时 地 址 线 为 12 根 ， 8KB 时 地 址 线 为 13 根 ， 以 此 类 推 。 所 需 的 高 位 地 址 线由 P2 口 提 供 。如 图 2-9 所 示 ， 贴 标 机 系 统 外 扩 8KB 程 序 存 储 器 ， 8031 的 P0 口 经74LS373 锁 存 器 接 2764 的 8 根 地 址 线 A0 A7， 8031 的 P2.0 P2.4 接 2764的 另 5 根 地 址 线 A8 A12。 8031 单 片 机 P0 口 接 2764 的 数
29、据 线D0 D7,ALE（ 允 许 地 址 锁 存 ） 接 锁 存 器 CLK 端 （ 11 脚 ） ， 由 于 是 分 时 使 用 ， 先输 出 外 部 存 储 器 的 低 8 位 地 址 ， 故 应 在 外 部 加 锁 存 器 将 地 址 数 据 锁 存 ， 地 址 锁存 信 号 用 ALE。 然 后 ， P0 口 才 作 为 数 据 口 使 用 。根 据 程 序 存 储 器 电 路 的 连 线 ， 确 定 2764 的 寻 址 范 围 ， 如 表 2-1 所 示 。表 2-1 程 序 存 储 器 地 址 表地 址 线A15 A14 A13 A12 A11 A1 A0地 址0 0 0 0
30、0 0 0 0000H0 0 0 0 0 0 1 0001H0 0 0 0 0 1 0 0002H 0 0 0 1 1 1 0 1FFEH0 0 0 1 1 1 1 1FFFH毕业设计说明书（论文）第 11 页 2.4.2 数 据 存 储 器 的 扩 展1. 数 据 存 储 器 芯 片 选 择8031 单 片 机 内 部 有 128 个 字 节 的 RAM， 在 母 线 槽 贴 标 机 控 制 系 统 中 ， 仅靠 片 内 RAM 是 不 够 的 ， 必 须 外 扩 外 部 数 据 存 储 器 。 常 用 的 数 据 存 储 器 有 静 态RAM（ SRAM） 和 动 态 RAM（ DRAM）
31、 两 类 。 DRAM 一 般 用 于 存 储 容 量 较 大的 系 统 中 ， 而 且 DRAM 需 要 刷 新 逻 辑 电 路 以 保 持 数 据 信 息 的 不 丢 失 ， 电 路 设 计较 复 杂 。 虽 然 DRAM 芯 片 具 有 容 量 大 、 功 率 低 、 价 格 便 宜 等 优 点 ， 但 它 极 易 受干 扰 ， 对 外 界 环 境 、 工 艺 结 构 、 控 制 逻 辑 和 电 源 质 量 等 的 要 求 都 很 高 。 因 此 ，母 线 槽 贴 标 机 控 制 系 统 选 用 SRAM。与 DRAM 相 比 ， SRAM 无 须 考 虑 保 持 数 据 而 设 置 的
32、 刷 新 电 路 ， 故 扩 展 电 路较 简 单 。 在 8031 单 片 机 应 用 系 统 中 ， 最 常 用 的 静 态 数 据 存 储 器 RAM 芯 片 有6116（ 2K8） 和 6264（ 8K8） 两 种 。 标 机 控 制 系 统 要 求 外 扩 不 大 于 8K 数据 存 储 器 ， 故 6264 芯 片 能 满 足 要 求 。6264 是 8K8 位 静 态 随 机 存 储器 芯 片 ， 采 用 CMOS 工 艺 制 作 ， 28线 双 直 插 式 封 装 ， 其 引 脚 如 图 2-8所 示 。 A0 A12 为 片 内 13 位 地 址 线 ；D0 D7 位 8 位
33、 数 据 线 ； CS1 和 CS2为 片 选 端 ； RD、 WE 为 读 、 写 信 号 线 。 2. 数 据 存 储 器 扩 展 电 路 图 2-8 6264 引 脚 图如 图 2-9 所 示 ， 6264 芯 片 低 8 位 地 址 线 A0 A7 与 8031 单 片 机 P0 口 经 地址 锁 存 器 74LS373 锁 存 输 出 相 连 接 ； 高 5 位 地 址 线 A8 A12 与 8031 单 片 机P2.0 P2.4 直 接 相 连 ； 数 据 线 D0 D7 直 接 与 8031P0 口 相 连 ； 片 选 CS1 由8031 高 位 地 址 P2.5 P2.7 经
34、74LS138 地 址 译 码 ， 并 与 WR 写 信 号 相 “或 ”后控 制 ； 片 选 CS2 保 持 高 电 平 。 6264 芯 片 的 Vcc 引 脚 接 掉 电 保 护 电 路 。 掉 电 保护 电 路 带 有 后 备 电 池 ， 在 系 统 掉 电 瞬 间 ， 自 动 保 护 RAM 中 有 用 的 信 息 和 系 统的 运 行 状 态 。 当 电 源 恢 复 时 ， 能 自 动 恢 复 掉 电 前 的 工 作 状 态 。根 据 数 据 存 储 器 的 扩 展 电 路 ， 确 定 6264 芯 片 的 寻 址 范 围 ， 如 表 2-2 所 示 。表 2-2 数 据 存 储
35、器 地 址 表毕业设计说明书（论文）第 12 页 地 址 线A15 A14 A13 A12 A1 A0地 址1 1 0 0 0 0 COOOH1 1 0 0 0 1 C001H 1 1 0 1 1 0 DFFEH1 1 0 1 1 1 DFFFH2.5 显 示 电 路 设 计单 片 机 的 显 示 器 主 要 有 LED（ Light-emitting Diode,发 光 二 极 管 显 示 器 ）和 LCD（ Liquid Crystal Display,液 晶 显 示 器 ） 两 种 。 其 中 LED 的 结 构 和 电路 设 计 更 为 简 单 ， 价 格 也 更 低 廉 ， 所 以
36、贴 标 机 系 统 选 用 LED 显 示 。LED 显 示 器 有 静 态 显 示 和 动 态 显 示 两 种 方 式 。 所 谓 静 态 显 示 就 是 需 要 显 示的 字 符 在 各 字 段 连 续 通 电 ， 所 显 示 的 字 段 连 续 发 光 。 所 谓 动 态 显 示 ， 就 是 用 扫毕业设计说明书（论文）第 13 页 1234A B C D4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:4-Jun-2006 Sheet of File:D:Program FilesDesign Explorer 99 SEExamplesMyDesign.dd
37、bDrawn B:Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77C3B2A1G2A4G2B5G1674LS138A0 10A1 9A2 8A3 7A4 6A5 5A6 4A7 3A8 25A9 24A10 21A11 23A12 2CS1 20CS226WE27 RD22D011 D112 D213D315 D416 D517D618 D719Vcc28GND146264GND+5GNDGNDRES2PortPortA0 10A1 9A2 8A3 7A4 6A5 5A6 4A7 3A8 25A9 24A10 21A11 23A12 2CE20 OE22 VPP1D011 D112
38、 D213D315 D416 D517D618 D719GND14Vcc28U?2764EA/VP31P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732TXD11RXD10RD17WR16P2.728P2.627P2.526P2.425P2.324P2.223P2.122P2.021ALE30PSEN29U?8031C CAP+5GNDGNDR?RES2BTBATTERY+CCAPACITORPOL D2DIODED1DIODEGNDGND+5RRGND+5GNDQ?NPN1 R?RES2+5D03 Q0 2D14 Q1 5D27 Q2 6D38 Q3 9D413
39、 Q4 12D514 Q5 15D617 Q6 16D718 Q7 19OE1 CLK11 GND10Vcc20U?74LS373C?CAPGND+5图 2-9 存 储 器 扩 展 电 路 图描 的 方 法 一 位 一 位 轮 流 点 亮 显 示 器 的 各 个 位 ， 对 于 显 示 器 的 每 一 位 来 说 ， 每 隔一 段 时 间 点 亮 一 次 ， 利 用 人 眼 视 觉 的 暂 留 效 应 ， 使 得 看 上 去 好 像 几 位 显 示 器 同时 在 显 示 ， 因 此 动 态 显 示 必 须 设 计 动 态 扫 描 电 路 ， 以 保 证 显 示 的 连 续 性 。虽 然 静 态
40、 显 示 占 用 硬 件 资 源 较 多 ， 但 因 为 贴 标 机 系 统 只 用 4 位 LED 显 示 ，位 数 较 少 ， 增 加 硬 件 不 多 ， 同 时 考 虑 到 动 态 显 示 占 用 CPU 时 间 较 多 ， 所 以 贴标 机 系 统 选 用 静 态 显 示 。2.5.1 LED 显 示 器 简 介LED 显 示 器 由 发 光 二 极 管 构 成 的 字 段 组 成 的 ， 有 7 段 （ 不 含 小 数 点 段 ） 和16 段 （ “米 ”字 ） 管 两 类 ， 如 图 2-10 所 示 ， 这 种 显 示 器 又 有 共 阴 极 和 共 阳 极之 分 。 当 一 个
41、 或 几 个 发 光 二 极 管 的 阳 极 为 高 电 平 时 ， 相 应 的 段 被 点 亮 即 显 示 。 如 果 加 到 各 段 阳 极 上 的 代 码 不 同 ， 则控 制 显 示 不 同 的 字 符 或 数 字 。 这 个 代码 称 为 段 选 码 ， 也 叫 字 形 码 。 表 2-3列 出 了 7 段 LED 显 示 数 字 0 9 的 对应 段 选 码 。 7 段 LED 显 示 器 一 般 都 有dp 显 示 段 ， 用 于 显 示 小 数 点 ， 实 际 上毕业设计说明书（论文）第 14 页 为 8 段 ， 所 以 它 的 段 选 码 为 一 个 字 节 。段 选 码 的
42、 编 码 顺 序 从 最 高 位 到 最 低 位 图 2-10 LED 显 示 器分 别 对 应 dp、 g、 f、 e、 d、 c、 b、 a 段 。 a)七 段 显 示 器 b)十 六 段 显 示 器2.5.2 LED 显 示 电 路根 据 对 贴 标 头 运 动 范 围 的 估 计 ， 三 个 轴 各 自 的 行 程 不 超 过 一 米 ， 所 以 用 三位 LED 显 示 数 值 ， 最 大 显 示 值 为 999mm， 即 可 满 足 显 示 要 求 。 “米 ”字 型 LED显 示 X、 Y、 Z 三 轴 坐 标 字 母 。 贴 标 机 系 统 的 LED 显 示 ， 段 选 信
43、号 由 8031 单 片机 P0 口 输 出 ， 经 74LS273 锁 存 器 接 各 位 LED 段 选 信 号 端 ； 位 选 信 号 用 8031的 P2 口 高 位 （ P2.7、 P2.6、 P2.5） 经 74LS138 译 码 器 地 址 译 码 ， 形 成 5 个 不同 的 入 口 地 址 ， 接 各 位 74LS273 的 片 选 端 ， 控 制 各 位 LED 选 通 显 示 ， 接 口 电路 如 图 2-12 所 示 ， 图 中 LED1 用 于 显 示 字 母 X、 Y、 Z， LED2 用 于 显 示 百 位 数值 ， LED3 用 于 显 示 十 位 数 值 ，
44、LED4 用 于 显 示 个 位 数 值 。表 2-3 七 段 LED 显 示 器 段 选 码显 示 字 符 共 阴 极 型 共 阳 极 型 显 示 字 符 共 阴 极 型 共 阳 极 型0 3FH C0H 5 6DH 92H1 06H F9H 6 7DH 82H2 5BH A4H 7 07H F8H3 4FH B0H 8 7FH 80H4 66H 99H 9 6FH 90H2.6 键 盘 扩 展 电 路 设 计贴 标 机 系 统 用 到 两 个 键 盘 ， 如 图 2-13 所 示 。 一 个 为 编 辑 键 盘 ， 用 8255A扩 展 ， 键 盘 由 数 字 键 0 9， 字 母 键 X
45、、 Y、 Z 等 组 成 。 当 贴 标 机 位 于 编 辑 状 态时 ， 通 过 该 键 盘 输 入 X 轴 、 Y 轴 和 Z 轴 坐 标 的 位 移 量 。 另 一 个 为 手 动 键 盘 ， 用8031 单 片 机 P0 口 控 制 。 贴 标 机 在 手 动 方 式 时 ， 按 下 手 动 键 盘 ， 可 以 实 现 贴 标机 X 轴 、 Y 轴 和 Z 轴 正 、 负 方 向 的 手 动 操 作 。2.6.1 编 辑 键 盘 接 口 芯 片 选 择8255A 作 为 单 片 机 应 用 系 统 常 用 的 可 编 程 I/O 接 口 得 到 广 泛 的 应 用 ， 对 于a) b)
46、毕业设计说明书（论文）第 15 页 单 片 机 系 统 来 说 ， 若 系 统 已 用 到 8255A， 在 8255A 资 源 足 够 时 ， 作 为 键 盘 的 接口 无 需 再 专 门 增 加 芯 片 ， 所 以 用 8255A 扩 展 编 辑 键 盘 ， 不 仅 使 系 统 资 源 得 到 充分 利 用 ， 而 其 使 电 路 设 计 更 为 简 单 。8255A 是 Intel 公司生产的可编程输入输出接口芯片，它具有 3 个 8 位的并行I/O 口，具有三种工作方式，可通过程序改变其功能，因而使用灵活方便，通用性强，可 作 单 片 机 与 多 种 外 围 设 备 连 接 时 的 中
47、 间 接 口 电 路 。 8255A 的 引 脚 介 绍 如 图2-11 所 示 ， D7D0 为 三 态 双 向 数 据 线 ， 与 单 片 机 数 据 总 线 连 接 ， 用 来 传 送 数据 信 息 ； CS 为 片 选 信 号 端 ， 低 电 平 有 效 ，表 示 芯 片 被 选 中 ； RD 为 读 出 信 号 端 ， 低 电平 有 效 ， 控 制 数 据 的 读 出 ； WR 为 写 入 信 号端 ， 低 电 平 有 效 ， 控 制 数 据 的 写 入 ； VCC接 +5V 电 源 ； PA7PA0 为 A 口 输 入 /输 出 线 ；PB7PB0 为 B 口 输 入 /输 出 线
48、 ； PC7PC0 为C 口 输 入 /输 出 线 ； RESET 接 复 位 信 号 ； 引 脚 A0 A1 为 地 址 线 ， 用 来 选 择 8255A 内 部 端 口 。图 2-11 8255A 引 脚 图毕业设计说明书（论文）第 16 页 1234A B C D E F G H4321HGFEDCBATitleNumberRevisionSizeA2Date:6-Jun-2006Sheetof File:D:Program FilesDesign Explorer 99 SEExamplesMyDesign.ddbDrawnB:A1B2C3G16 G1A4G2B5GND8Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77Vcc16U574LS138R4RES2R3RES2R2RES2R1RES2R22CRYSTAL a1iflg1d2 e DPY1234567a1a2bcd1d2e8fa2bc g2d1hjmk910111213141516g1g2hi j kl m20DS1CRYSTALa
