的地址为0F800H—0FFFFH。
2.1.2存储芯片的选择
由于89C51本身带有存储器，故不用选择存储芯片。 2.1.3 I/O接口芯片
数控系统要完成数据的输入/输出，由于89C51芯片的输入/输出接口有限，不能完成设计所需的所有输入/输出工作，因此我们使用两8255芯片来完成。
输入/输出采用8255，每片可以有24个端口作为输入/输出用。对伺服驱动单元的饿控制模拟量信号采用DAC0830数/模转换。为了实现正反转控制，采用二级放大，可输出?10V控制信号。由于数控装置在使用RS23C通讯功能时不做其它工作，为了简化结构，利用8255的一个输入端口和一个输出端口，用软件实现串行数据通讯。I/O的地址分配，I/O片不多，为简化线路减少芯片数，地址译码输入只用了5根地址线，输出分别给CTC，2片8255和4片DAC0830共7个芯片，其中CTC和8255每个口有2个地址，而DAC0830有8个地址。
8255可编程并行输入/输出接口芯片是Intel公司生产的标准外围接口电路，采用NMOS工艺制造，用单一的+5V电源供电，具有40条引脚，采用双列直插式封装。该芯片有三个I/O端口，即A口、B口和C口，对应的引脚分别是PA0~PA7、PB0~PB7和PC0~PC7。其内部还有一个控制寄存器，即控制口。通常A口、B口作为输入/输出的数据端口，而C口作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下，可以分为4位的端口，每个端口包含一个4位锁存器。它们分别与端口A/B配合使用，可以用作控制信号输出或作为状态信号输入。
用一片8255来控制LED与键盘输入。键盘与显示设计在一起，8255的PB口（PB0～PB7）提供键盘的列线及显示器的扫描控制线（字位线）。PC口的PC0~PC4为键盘的行线，PA口的PA0~PA7作为显示器的字行输出口，并经过用于使得数码管显示亮度增强的7404驱动器。
另一片8255则通过YB015与伺服电机驱动电路连接实现对伺服电机的控制。其中，PA0~PA6接X向、Y向和Z向直流电动机硬件环形分配器，为输出，PB0~PB7为三个方向的点动及回零输入，PC0~PC5为面板上的选择开关，设有编辑、单步运行、单段运行、自动、手动1、手动2等方式。系统各芯片采用全地址译码。
X向、Y向直流电动机硬件环形分配器采用YB015，3-2相通电五相十拍方式工作，故A0、A1引脚均接+5V，Z向向直流电动机硬件环形分配器采用YB014，是以2-3相通电四相八拍方式工作，A0、A1接高电平。三个芯片的选通输出控制E0分
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别接8255的PA2、PA4、PA6，时钟输入端CP接8255芯片的TIMEOUT，用以决定脉冲分配器输出脉冲的频率。为实现插补时不同的进给速度，可给8255芯片定时/计数器中设置不同的时间常数。
89C51的P0口与ALE口连接了一片28引脚8位8通道逐次逼近式A/D转换器0809，在其后装了测速发电机，来检测直流电机的速度输出，0809的作用是将28CY01测速发电机传来的模拟信号变化转变成数字量，传入89C51，以实现对机床的半闭环控制。
2.1.4越界报警和急停电路
此控制系统中设有越界报警和急停电路。如图2-1。±X、±Y、±Z方向的越界和急停信号经与门引入89C51的P3.2，中断源INT0，同时又接到89C51的P1口，采用硬件申请中断和软件查询的方法，便可确定时哪个方向越界。当±X、±Y、±Z等一方向越界，则相应的红灯亮报警。
图2-1 越界报警和急停电路
2.2伺服电机的驱动
伺服电机的驱动电路如图2-2。
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图2-2 伺服电机的驱动电路
其中：
输入接口主要由A/D转换器0809，接口运算放大器N5和测速发电机组成。测速发电机输出的模拟信号经0809转换成数字信号输入单片机89C51。0809的寻址方式采用的是存储器方式。接口运算放大器有两个作用：a.组成有源低通滤波器，抑制测速发电机由于系统的震荡而产生的高频噪声。b.组成放大倍数小于1的放大器，将测速发电机的输出信号压缩在±5V以内。
输出接口就是单片机和伺服电机功率放大器的接口。主要由YB015、光电耦合电路、功率放大电路、光电隔离电路及伺服电机组成。
2.2.1光电耦合电路
光电耦合器于1966年问世，把不同的发光器件和各种光接收器组合起来，就可构成几百个品种系列的光电耦合器，因而，该器件已成为一类独特的半导体器件。其中光敏二极管加放大器类的光电耦合器随着近年来信息处理的数字化、高速化以及仪器的系统化和网络化的发展，其需求量不断增加。
光电耦合器的主要结构是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳内，然后利用发光器件的管脚作输入端，而把光接收器的管脚作为输出端。当在输入端加电信号时，发光器件发光。这样，光接收器件由于光敏效应而在光照后产生光电流并由输出端输出。从而实现了以“光”为媒介的电信号传输，而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的。这样就构成了一种中间通过光传输信号
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的新型半导体电子器件。光电耦合器的封装形式一般有管形、双列直插式和光导纤维连接三种。
光电耦合的主要特点如下：
●输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于10 10Ω，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。
●由于“光”传输的单向性，所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象，其输出信号也不会影响输入端。
●由于发光器件（砷化镓红外二极管）是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因此光电耦合器件的共模抑制比很大，所以，光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。
●容易和逻辑电路配合。
●响应速度快。光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒极。
●无触点、寿命长、体积小、耐冲击。
本设计选用的是TLP光电耦合器BJB－34，电路图如图2-3。
其中：2口接+5V，8口接+12V，3口接YB015，6口、5口接功率放大器。 图2-3光电耦合电路
2.2.2PWM功率放大器电路
直流伺服电机常采用的功率驱动元件是晶闸管和功率晶体管，而速度的调节主要采用调节加在电枢上的电压大小来实现，电机的换向则是通过改变电枢电流的方向或励磁电流的方向来实现。这里，采用功率晶体管驱动系统。
功率晶体管驱动伺服电机，可工作在放大区，构成放大型功率晶体管驱动系统，而工作在开关状态，则构成开关型功率晶体管驱动系统。在开关驱动系统中，
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目前广泛采用的是脉冲宽度调制式（PWM）驱动系统，这也是目前数控机床上广泛采用的。
PWM系统的主要特点是：采用较高的开关频率，使得电枢电流仅靠电枢电感或附加较小的电抗器便可连续，所以电机损耗、发热和噪声都小，稳定精度高，调带范围宽；功率晶体管工作在开关状态，其损耗小，电源利用率高，并且控制方便。
PWM驱动系统主电路有两种结构型式，一种是H型（也是桥式），另一种是T型。这里采用H型。原理见图2-4：
图中四个二极管VD1??VD4为续流二极管，用于保护功率晶体管免受遭高压电流击穿。
H型在控制方式分为双桥式和单级式两种。这里采用双级式PWM的驱动。 四个功率晶体管的基极驱动电压分为两组：Ub1?Ub4,Ub2?Ub3??Ub1。各晶体管的驱动电压波形图如图2-5：
VDTVD1T AT 图2-4：H型 PWM驱动系统主电路原理图
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