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1、毕业论文(设计)开题报告 题目 单片机数控系统控制装置设计 学 号 学 院 专 业 指导教师 开题日期：2014 年1月2日1.课题的背景及研究意义数控机床作为精密、高效的加工设备在机械制造和加工业中的应用越来越普遍，特别是单片机数控系统控制装置的机床，由于它的经济性和易操作性，具有很大的发展潜力和市场。这次设计以MCS-51单片机对数控机床的控制装置进行设计。在系统中，选用8031单片机作为数控系统控制装置的核心，并对其进行外部存储扩展，输入输出接口芯片主要采用了可编程I/O接口芯片8255来完成有关手动操作、开关命令、状态检测等动作。在显示方面，利用8279对其扩展，实现人机界面。软件设计
2、方面，主要采用模块化设计，利用MCS51汇编语言，对各个模块分别进行编程来实现数控设计。本次设计是基于MCS-51单片机对数控系统控制装置进行设计，其自动化程度比较高，且经济性能又好。关键词：单片机； 数控系统； I/O接口； 控制装置； 人机界面2.本课题的国内外的研究现状单片机,亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(I/0)等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。现在可以说单片机是百花齐放的时期,世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机,从8位、16位到32位,数不胜数,应有尽有,它
3、们各具特色,互成互补,为单片机的应用提供广阔的天地。纵观单片机的发展过程,可以预示单片机的发展趋势 。 1、低功耗CMOS化 MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW,而现在的单片机普遍都在100mW左右,随着对单片机功耗要求越来越低,现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低,但由于其物理特征决定其工作速度不够高,而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点,这些特征,更适合于在要求低功耗,电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段
4、时期单片机发展的主要途径。 2、微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口,中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上,增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上,这样单片机包含的单元电路就更多,功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做,制造出具有自己特色的单片机芯片。 此外,现在的产品普遍要求体积小、重量轻,这就要求单片机除了功能强和功耗低外,还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式,其中
5、SMD(表面封装)越来越受欢迎,使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。 3、主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种繁多,各具特色,但仍以80C51为核心的单片机占主流,兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品,ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头,中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增,与其低价质优的优势,占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品,日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内,这种情形将得以延续,将不存在某
6、个单片机一统天下的垄断局面,走的是依存互补,相辅相成、共同发展的道路。 4、大容量、高性能 以往单片机内的ROM为1KB4KB,RAM 为64128B。但在需要复杂控制的场合,该存储容量是不够的,必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求,须运用新的工艺,使片内存储器大容量化。目前,单片机内ROM 最大可达64KB,RAM 最大为2KB。另外单片机进一步改变CPU的性能,加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集(RISC)结构和流水线技术,可以大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS(Million Instruction Per Seconds, 即兆指令每秒),
7、并加强了位处理、中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10 倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度,可以使用软件模拟其I/O 功能,由此引入了虚拟外设的新概念。 5、串行扩展技术 在很长一段时间里,通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。随着低价位OTP(One Time Programble)及各种特殊类型片内程序存储器的发展,加之处围接口不断进入片内,推动了单片机“单片”应用结构的发展。特别是I2C、SPI 等串行总线的引入,可以使单片机设计得更少,单片机系统结构更加简化及规范化。 6、结论 单片机改变了我们生活,纵观我们现在生活的各个领域,从导
8、弹的导航装置,到飞机上各种仪表的控制,从计算机的网络通讯与数据传输,到工业自动化过程的实时控制和数据处理,以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等,这些都离不开单片机, 单片机有着广阔的应用前景。3.本课题的研究内容 1.查找相关文献和书籍，了解单片机的控制系统以及单片机的应用 2.查阅相关资料，了解当前单片机的技术应用及未知的可行的发展 3.查阅相关参考文献，研究开发单片机控制系统设置，制作简易控制系统 4.对该控制系统进行测试并记录相关数据，总结反思。4 本课题的研究方法1 各单元电路设计2. 数控系统软件设计 1.加工指令 2. 编程示例3. 控制程序 系统总电路图参考文献 1
9、.MCS-51系列单片机实用借口技术李华等主编 北京航空航天大学出版社， 1996.72. 单片机应用技术肖洪兵 3.单片机与嵌入式系统应用何立民2002.5 4.V. Yu. Teplov,A. V. Anisimov. Thermostatting System Using a Single-Chip Microcomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier EffectJ ,2002 5. Meehan Joanne,Muir Lindsey.SCM in Merseyside SMEs:Benefits and barriersJ. TQM Journal. 2008 6. 赵晓安. MCS-51单片机原理及应用. 天津：天津大学出版社，2001.37. 何立民. 单片机高级教程 第1版北京：北京航空航天大学出版社，2001 指导老师评价： 指导老师年 月 日 学院审查意见: 学院领导（公章）： 年 月 日 11
