拉伸试验机数控改造驱动电路的设计说明书.docx

目 录
摘 要 2
第一章 概 述 3
1.1 拉伸试验机的应用 3
1.2拉伸试验机采集系统的特点与要求 3
第二章 机械总体设计 5
2.1.方案选择 5
2.2 结构总体设计 7
2.3 参数的确定 8
2.4 电机的选择 9
第三章 机械部分的设计计算 10
3.1 丝杠的选择 10
3.2 联轴器的选择——《机电液手册》 13
3.3 减速器的选择 16
3.4 齿轮传动的设计 17
3.5 同步带的设计 22
第四章 控制部分硬件设计 26
4.1 主控制器的CPU的选择 26
4.2 存储器扩展电路设计 30
（2）地址锁存器74LS373 30
（3）程序存储器的扩展 30
4.2.2 MCS-51单片机应用系统中的地址译码 31
4.2.3 I/O口扩展电路设计 31
（1）8155引脚及说明 31
（2）工作方式的设定 31
（3）状态查询 32
（4）定时功能 32
（5）8155与8031的连接方法 32
（6）8255A可编程外围并行接口芯片引脚 32
4.3驱动电路的设计 33
4.4 传感器的选择 33
4.5 其它辅助电路的设计 34
第五章 系统控制软件的设计 37
5.1系统软件设计包含内容 37
5.2软件的设计说明及程序清单： 37
第六章 设计总结 41
参考书目 42

摘 要

本次毕业设计的题目是拉伸试验机系统改造。主要任务是在旧的拉伸试验机的基础上进行改造，采用数字控制方式，进行拉伸试验，这样既减少了工作人员的工作量，又可以更加精确的完成试验目的。
由于材料拉力试验机应用广泛，经过调查研究分析现有产品，决定设计和改造方案。在本次设计中，主要是设计拉伸试验机系统改造，在这个设计中共分两个部分设计：一部分是机械部分，另一个是控制部分。在机械设计里，主要设计夹具和丝杠以及传动部分，其主要要求是保证其精度。在控制部分的设计中，用OMRON系列PLC来控制拉伸实验机，从而控制丝杠转角及采集拉力。

关键词 拉伸试验机 精度 丝杠 可编程控制器

Abstract
The subject of graduation design is numerical control material pull experiment. That main assignment adopts numerical control quomodo is to alterated and pull experiment in the foundation of traditional pull experiment. It can be reduced the amount of workload of missionary and experimentcal assignment is precision completed.
Due to material pull experiment. large-scale apply, electrocircuit alysing existing production by investigation, I draw out design and alterate scheme.In the design , the system of pull experiment alterate by design. there are two part of design :the one part is machine the other is part of design .In the machine design, I main design clamp and sigang. the mostly requirement is keeping its precision. the design on the part of control, Controls the stretch testing aircraft with OMRON series PLC, thus control guide screw corner and gathering pulling force.

Keywords material pull experiment precision guide
Programmable controller

第一章 概 述

为了使我们把学到的知识能够灵活的运用，安排了此次机械工艺课程设计。目的是通过此次设计，能够为将来的工作打下一个良好的基础，我们尽力搞好此次设计。
但是，由于水平有限，缺乏实际经验，时间有限，知识掌握不够全面，因此此次设计中难免有许多不足之处，望老师见谅。当然本次设计更得到了李任江老师的悉心指导，还有其他老师同学的帮助，才的以顺利完成设计，在此对大家表示感谢！
由于材料拉力试验机应用比较广泛，所以应该大量比较和分析现有产品，综合后，决定设计和改造方案。目前应用得试验机工作力在100KN以下的多采用机械传动。100KN以上的多采用液压式传动。现在本校试验室有两台液压式万能试验机。由于老式液压材料拉力试验机的功能和原理都差不多，所以将本校试验室的材料试验机作为改造和参考的对象。原机在拉伸（压缩）材料后能自动画出金属试验数据图。

1.1 拉伸试验机的应用

在各种材料的产品质量检验、生产过程质量控制、材料科学研究及教学试验中，都必须应用试验机进行力学性能测试。拉伸试验机在我国的钢铁、建材、冶金、化工等行业被广泛应用。目前，估计国内已拥有数万台国产及进口的各类试验机，大多数为手工控制、操作，主要用于原材料检验、质量监督检验、质量控制及教学，担负着材料或产品的常规力学性能测试。所以，研制一台适用于设计要求，改造后的机床能自动输出相应数据。同时也为材料用户的数据共享提供一种经济、快捷的途径和手段，显得很必要，具有良好的经济效益和社会效益。

1.2拉伸试验机采集系统的特点与要求

对于本次拉伸试验机的设计，必须配置电测传感器，通常有3种：①用于测定力值的压力传感器或测力传感器；②用于测定式样变形的变形传感器；③用于测定机器横梁移动量的位移传感器。本文采集的主要是拉力数据的采集；因此，只使用了拉力传感器。测试过程中，操作人员可以一边观察侧一边用拉力传感器反映的力值进行数据采集和处理测试结果。通过此次系统改造后的试验机，相对来说，测量精度明显提高，并能自动记录被测试材料的最大拉力、钢材的屈服点参数等。
要求如下：
①数字显示试验里及峰值等，示值精度为 并能方便验定；
②实时记录曲线；
③具有抗拉强度的峰值自动保存功能；
④具有屈服强度等参数自动判断功能；
⑤系统适合于长期连续运行；
⑥测试数据及相关数据机内掉电保存，以备查用；
⑦可单独使用，也可与上位联机使用。

第二章 机械总体设计

2.1.方案选择

方案的选择是为了更好的对拉伸实验机系统改造和设计，方案的选择将直接影响到设计的好坏。对此，我提出三种方案进行对比，以致于选出最好的方案，达到最佳的设计结果。

2.1.1 方案列举：

方案一：采用齿轮丝杠传动，电机安装在底座箱体外面。
图2.1
方案二：采用单丝杠传动，用电机直接驱动。

图2.2
方案三：采用同步齿形带传动，动力源为直流伺服电机，由于它的低速性不好，所以要加减速装置。

图2.3
2.1.2 各方案总体分析

方案一：
优点是两丝杠旋向相反，可消除扭转力的副作用，但左旋丝杠的加工困难造价较高。又由于减速部分采用多级齿轮传动，使得成本增加。为了安装方便放在下边的旋转编码器应改在上边，除丝杠外又增加了两个光杠，使得成本增加，所以不合理。
方案二：
由于电机只带动一个丝杠，横梁还需严另一个光杠上下移动。这样增加了扭转力矩，相应就要增加电机的功率。造成浪费，而且应变片贴在试样上，操作不方便且试样断裂后对应变片可能有损伤，所以不合理。
方案三：
为了降低成本，克服液压系统的缺点，更为了提高系统的操作自动化程度，将系统定为电气控制，且是机械传动。此方案克服前两个方案的缺点，且结构简单，成本低，所以较合理。
工作过程及机械原理如下：
由电机带动一级减速器，再经过一级传动带带动两根丝杠。此处选择减速器是为了减少设计量。用带传动是为了降低成本。保证两根丝杠同步，传送带选用齿形带。丝杠带动螺母，落幕固定在横梁上，从而使横梁一起运动。横梁又带动夹头。由于上下夹头间夹着材料试棒，所以一起运动而上夹头与工件下部不动，因此试棒就被拉断。
在丝杠的顶端装有光电偏码器，通过测量丝杠的转动计算出工件的伸长量，从而使系统达到半闭环控制，上夹头端部装有拉力传感器，可直接测量作用在工件上的力。
2.1.3确定方案
由以上分析，可知方案三为最佳方案。
2.1.4 解决问题
虽然反感确定了，但软，硬件控制尚需选定，编程，各部分的尺寸尚需确定，丝杠部件的连接方式的选择，材料，型号的选择。

2.2 结构总体设计

采用同步齿形带传动，动力源为直流伺服电机，要安装减速器，因为直流伺服电机的低速性不好。利用同步带传动，它兼有带传动，齿轮传动及链传动的优点。平均传动准确，精度高，且适于低速传动。

图2.4
2.3 参数的确定

1 半闭环系统的执行元件：采用直流伺服电机。
2 检测及反馈元件的选择：半闭环控制的伺服系统主要采用角位移传感器。选择圆形的角位移传感器，如光电脉冲编码器，圆感应同步器，旋转变压器，码盘等。根据需要选择光电脉冲编码器。
3 机械系统与控制系统方案的确定：由执行元件通过减速器和滚动丝杠螺母机构，驱动工作台运动。
4 伺服电机动力参数确定：由拉伸试验机，属于一般的直流伺服系统，故根据各种直流伺服电机的特性，选择电磁式直流电机。它具有体积小、重量轻、力能指标高、产品的结构牢固。机构特性和调节特性的线性度较好的特点。故选择直流永磁电动机。
5 试验机的参数：最大拉力 ，最大拉伸空间700mm，金属试样加工范围，其精度等级：1级。

2.4 电机的选择

（1 ） 初选电机
拉伸工件时所需的最大功率
V
=

其中
查《机械原理》一书知

根据《机电一体化系统设计手册》 初选电机90SZ52。查表1-2-33，其数据参数如下：
转矩为： 509.5（10） 转速： 1500r/min
功率为：80W 电压为：220V
外形为： 长：181 重量为：3.6kg

（2）验算所选电机的转矩是否符合要求丝杠转矩T

其中 为 当量摩擦角。取tan =0.0025, 则

= 41.59
< T = 0.5095N/m
所选电机合理 。

第三章 机械部分的设计计算

3.1 丝杠的选择

根据《机电一体化设计基础》，选nmax=5r/min,nm=2r/min,丝杠的长度 L=1330mm,寿命 =1500h, 传动精度=.
(1) 求计算载荷

查表2-6，取；查表2-7，取；查表2-4，取 D级精度；查表2-8，取。
（2）计算额定动载荷

=
=36690N
（3）根据选择滚珠丝杠副
假设选用型号，按滚珠丝杠符的额定动载荷的原则，查表2-9，选以下型号规格：-6308-3 =36776N
考虑各种因素选用-6308-2.5，由表2-9得丝杠副数据：
公称直径=60mm，导程P=10，螺旋角为，滚珠直径=5.935mm
按表2-1中尺寸公式计算：
滚道半径R=0.52=0.525.953=3.096mm
偏心距=0.07
丝杠内径mm
（4）稳定性的验算
由于丝杠在工作时可能回发生失稳和共振两种情况，所以下面对其分别进行验算。
第一种情况：失稳
由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应该验算其安全系数S，其值应大于丝杠副传动结构允许的安全系数[S]。
查表2-10，采用一端固定，一端游动（F-S） [S]=3, (为长度系数)，：临界转速系数， 查得 3.927 。 丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷
按下式计算：

其中 E：弹性模量，对于钢E=206G
l: 丝杠工作长度
：丝杠危险界面的周惯性矩
其中
==5.12
取 则
=1.93
安全系数 S

查表2-10，[S]=3，
既 丝杠时安全的，不会失稳。
第二种情况：
高速长丝杠在工作时可能发生共振，因此需要验算其不会发生共振的最高转速——临界转速。 要求丝杠的最大转速。
临界转速（r/min）可按下式计算得：

=
=9970r/min
即 所以丝杠工作时不会发生共振。
除以上两种情况以外，滚珠丝杠副还受值得限制，通常要求：。

所以该丝杠副工作稳定。
（5）刚度验算
计算最大导程误差

==13.3
通常要求丝杠的导程误差应小于传动精度的，即：

所以该丝杠的导程误差满足要求，所以刚度合格。
（6）效率验算
滚珠丝杠副的传动效率为：

要求在90%~95%之间，所以丝杠副合格。
（7）验算寿命
测试机械寿命h为15000h
额定寿命计算公式如下：

其中： L——额定寿命
——基本额定动载荷
F——转向载荷
在实际中选用

所以 符合要求。
（8）验算自锁
丝杠停转时，丝杠螺母可能会因受力过大而轻松下落，此时必须考虑自锁问题。
受力简图如下：

图3.1
要防止上述现象发生，产生自锁，则必须有

既： ——螺旋升角； ——摩擦角
由图可知：

即
能够产生自锁。
3.2 联轴器的选择——《机电液手册》

凸缘联轴器是应用最广泛的一种固定式刚性联轴器，它结构简单，工作可靠，传递转矩大，装拆方便，可以连接不同直径的两轴，采用铰制孔螺栓对中，这种螺栓联接是依靠螺栓与螺栓孔壁之间挤压来传递转矩的，不但减轻了螺栓的预紧力，而且还能提高传递转矩的能力，同时装拆时不需要沿轴向移动。
(1) 联轴器的选择计算
计算转矩

其中： ——计算转矩KN
K——工作情况系数
T——理论转矩
——驱动功率
n——电机转速 1500r/min
i——减速器公称传动比 i=50
——公称转矩
查表19-2得 K=1.25

综合各种技术要求，选择YLD4型联轴器，额定转矩为40，许用转速（钢）为9500r/min.轴孔直径，轴孔长度30mm,D=100mm,,螺栓，质量为2.47kg,转动惯量为0.0093。
(2) 联轴器的强度校核
普通螺栓联接的受力和强度计算
①满足传递转矩所需的螺栓预紧力F

其中 ——联轴器的计算转矩
D——半联轴器凸缘的外径
——两半联轴器凸缘端面接触处的直径
——摩擦系数
n——螺栓数目

②螺栓联接的强度条件

其中[]螺栓材料的许用应力，对45钢控制的预紧力时，可取[]=240N/,不控制预紧力时可取，这里为45号钢控制，
即 满足强度条件。
铰制孔螺栓联接的受力和强度计算
① 每一螺栓所受的剪切力

② 螺栓的剪切力强度条件

③ 螺栓联接的挤压强度条件

所以满足强度要求。
(1) 键的强度校核
由于联轴器利用键与电机，减速器相联接。根据电机轴径，选择普通平键相联接，靠侧面传递转矩，对中性良好，结构简单，装拆方便，选择B型，轴的应力集中小。
查《机电液》手册表6-4得键的强度校核公式如下：
键联接工作面挤压应力
其中 T——传递的转矩
d——轴的直径
L——键的工作长度
K——键与轮毂之间的接触高度
数据列表如下：

d
b
h
l
8
2
2
12
14
5
5
20
表3.1
查表6-3得，联接钢，轻微冲击，， d=8mm
L=12mm .
① 校核
由表6-2得
= 即
所以符合要求。
键的剪切强度校核

所以键的剪切强度符合要求。
② 校核

键的剪切强度和挤压强度均合格。
综合上述计算结果得知，对于及两径上的键，无论是挤压强度还是剪切强度均符合要求，可按全工作。

3.3 减速器的选择

查《机电液》手册，选择减速器。计算载荷如下：

T
式中——螺杠输入各功率 ——工况系数 查表20-59，
——启动率系 查表20-60，得 ——小时负载率系数 查表 20-61，得 =0.6
——环境温度系数 查表20-62，得
——减速器型号系数 查表20-63， 得
把查得的数据代入式中，得：

根据上述结果查表20-50，符合要求的减速器为KWU40-60-ⅡF，传动比i=50。
3.4 齿轮传动的设计
3.4.1 齿轮的几何尺寸的计算
查《机电液》手册，有关于直齿锥齿轮传动的几何尺寸的计算如下：
⑴齿数比u

⑵大端分度圆直径

⑶确定齿数
查图23.4-3，取

⑷确定大端模数

查表24.4-3得，标准的，，

⑸分锥角
当时，

（6）外锥矩、齿宽b、齿宽系数

⑺平均分度圆直径

⑻中锥矩、平均模数

⑼切、径向变位系数、X
由图23.4-4得，
由表23.4-6得，选取
⑽齿顶高、齿根高

由表23.4-2的

⑾齿顶圆直径、顶隙C

⑿大端分度圆厚S、大端分度圆弦齿厚

=

⒀大端分度圆弦齿高、当量齿数

⒁端面重合度

式中

所以
=1.63
3.4.2 校核键的强度
锥齿轮联接的键的强度计算如下：

=

=

键的剪切强度和挤压强度均满足要求，可以安全工作。
3.4.3锥齿轮传动的校核计算
⒈ 齿面接触疲劳强度的校核
根据《机电液》手册，查得：

式中：①：使用系数 查表10-22得 =1.6
：动载荷系数 查表得：

②齿向载荷分布系数
为支承情况系数，查表12-15得：

③ 齿间载荷分配系数
查表12-16得，
④ 节点区域系数 查图， 得=2.8
⑤ 弹性系数 查表10-25得，=189.8
⑥ 接触疲劳强度计算的重合度和螺旋角系数

⑦ 锥齿轮系数、许用接触应力
取=1

=

所以齿轮的许用接触应力满足要求，可以安全使用。
⒉ 齿轮的弯曲疲劳强度的校核
弯曲疲劳强度的计算公式如下：

式中： ①
②复合齿型系数
所以查表12-10得

③弯曲强度计算的重合度与螺旋角系数
查图得：
④ 许用弯曲应力

式中：——齿轮材料的弯曲疲劳强度基本值 查图得=630
——寿命系数
——相对齿根圆角敏感系数 见表10-27
——尺寸系数 见表10-27
——齿根弯曲强度的最小安全系数 =0.85
把系数代入公式中：

齿轮的弯曲疲劳强度满足需求。

3.5 同步带的设计

1. 有关数据的计算：
⑴ 功率：

——传动工况系数 查表取
P——带传动的功率
⑵ 选择带型：
根据和A，查图8-18，选用H型，

⑶选择小齿轮齿数
根据的原则，查表8-37， 取
⑷小带轮节径、大带轮节径

⑸大带轮齿数

（6）带速 V：

⑺初定中心距
按要求取
⑻选用带长及齿数

=
按表8-33选用 代号600 。 带上齿数120。
⑼小带轮啮合齿数

=
⑽基本额定功率

式中： 同步带的基准宽度查表8-38得， ，

⑾带宽 、作用于轴上的力

按表8-34，选取标准带宽。代号H200

2.张紧力的控制
适当的张紧力是保证传动正常工作的重要因素。张紧力不足，带将在带轮上打滑，使带急剧磨损，张紧力过大，则会使带的寿命降低，轴和轴承上的作用力增大。张紧力通常是通过在带与带轮两切点A、B中点处加重垂直于带边载荷G，使其产生规定的挠度f来控制。
计算挠度的公式如下：
使切边中点产生挠度：

从而可知载荷为：

式中： ——同步带合适的张紧力
——切边长度
——带节线长
Y——修正系数
查表8-49，得：
代入公式：

综合以上分析计算，为了达到张紧的目的，本设计采用张紧轮的装置。张紧轮一般应改放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮还应尽量靠近大带轮，以免影响带在小轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同，且直径应小于带轮的直径。
故选择张紧轮的直径为。

第四章 控制部分硬件设计

构成微机控制部分的硬件电路概括起来由以下四个部分组成：
（1）主控制器——即中央处理单元CPU，采用系列的单片机
（2）总线——包括数据总线（DB）、地址总线（AB）和控制总线（CB）
（3）存储器——包括可编成存储器EPROM和随机读写数据存储器RAM
（4）接口电路及伺服电机电路、检测电路等外围接口电路。
其中CPU是整个电路的核心，其控制其它各部分协调工作的“大脑”，存储器则用于存放系统软件（即有相应的程序）以及运行过程中的各种数据，接口是系统与外界进行信息交换的桥梁，三总线则是CPU与存储器、接口以及其它各种转换电路的纽带，是CPU与各部分电路进行信息交换和通讯的必由之路，本设计的控制部分系统硬件图如下：

控制对象
伺服电机
外设
键盘、显示器、打印机
存储器EPROM（2764）
RAM（6264）
中央处理器CPU
（8031）
输入/输出
I/O接口
（8155、8255）
信号变换
YD-15
CD-5401
AD-574

图4.1
4.1 主控制器的CPU的选择

在微机应用系统中，CPU的选择应该考虑以下要素：时钟频率和字长（控制数据处理的速度）可扩展存储器（RAM/ROM）的容量、指令系统功能是否很强（即编程的灵活性）、I/O扩展的功能（即对外部控制的能力）、开发手段（包括支持开发的软件的硬件电路）。除此之外，还应根据系统应用场合控制对象以及各种参数的要求来选择CPU。
目前，在我过的数据系统中，常用的芯片有8086、8088、80386、8098、8096等16位机的CPU，也有8080、Z80、MCS-48、MCS-51系列的8位机的CPU，但是应用最多的还是Intel公司的MCS-51系列单片机作为主控制器。
MCS-51系列单片机主要有三种型号的产品8031、8051、8751。该系列产品是集中CPU I/O端口及部分RAM等为一体的功能性很强的控制器，它的主要特点是集成度高可靠性好、运算速度快，另外，该系列产品只需增加少量外围器件就可以构成一个完整的微机控制系统，并且开发手段齐全，指令系统功能强，编程灵活性大，硬件资料也很丰富，是较为理想的主选控制器芯片。目前，工业控制中应用最多的是8031单片机，下面介绍一下8031单片机的基本性能及使用方法。
（1） 单片机的基本性能
① 具有一个8位微处理器（CPU）
② 片内具有时钟发生器（6MHZ或12MHZ）执行指令时间为2或1
③ 128字节数据存储器（RAM）、4K/8K字节程序存储器（ROM/EPROM）
④ 具有21个特殊功能寄存器
⑤ 具有2个16位可编程定时/计数器
⑥ 32跟I/O线，4个I/O端口
⑦ 5个中断源，可编程为2个优先级
⑧ 一个全双工的可运行于同步/异步方式的串行口
⑨ 具有位寻址功能，位寻址空间00H~FFH，适用逻辑运算
⑩它使用单一的+5V电源，在主振频率为6MHZ时机器同期为2， 有四组工作寄存器，每组有8个8位的工作寄存器，根栈可设置于单片机数据存储器的任何处，堆栈深度最多可达120/248个单元。
（2） MCS-51系列单片机的引脚及功能
MCS-51单片机是一个具有40根引脚的双列直插式（CPU）器件，这40只引脚大致分为电源（、、、）时钟（XTA、XTA）I/O口（~）地址总线和控制总线（ALE、RST、PROG、）等六大部分它们的功能简述如下：
1） 电源线：（20），电源地线
（40）芯片主电源（+5V）
2） 时钟： XTA（18）：震荡器反向放大器输入端，HMOS芯片使用外部震荡器时，此端必须接地。
XTA（19）：震荡器反向放大器输出和内部时钟发生器的输入端，HMOS芯片使用外部震荡器时，此端用于输入外部震荡信号。
3） 控制总线
ALE/PROG（30）：地址锁存有效信号，其主要作用是提供一个适当的定
时信号，在它的下降适用于外部程序存储器或外部数据存储器的底8位地址锁存。使分时作用为地址总线（低8位）和数据总线。此信号在每个机器周期出现2次，只是访问外部数据存储器期间才会输出ALZ，在任何可使用外部数据在存储器的系统中，ALE以1/6震荡频率的固定速率输出，用作外部时钟定时，当8751片内编程时，此端输入编程脉冲信号（PROG）。
RST/（9）：复为输入信号。震荡器工作时，该引脚上两个机器周期的高电平，可实现复为操作。在掉电情况下，后备电源加到此脚，将只给片内RAM供电。
EA/（31）：该访问外部程序存储器控制信号输入端，当EA为低电平时，CPU仅执行外部存储器的程序。
4） I/O线：
（32~39）：单片机的双向数据总线和低8位地址总线分时操作，先用作地址总线，在ALE信号的下降沿，地址锁存，然后用作为数据总线，也可用作双向输入/输出口，它能吸入/方出8个TTL负载（作总线工作时）
（1~8）：8位准双向输入/输出口。在编程校验期间，用于传输低8位地址，它能吸入/放出4个TTL负载
（21~28）：8位准双向输入/输出口，在访问外部存储器时，用作高8位地址总线，它能吸入/放出4个LSTTL负载。
（10~17）：8位准双向输入/输出口，口的每一根线还有另一种功能。
： 串行输入口
： 串行输出口
：外部中断 0 输入口
：外部中断 1 输入口
：定时/计数器 0 外部事件脉冲输入端
：定时/计数器 1 外部事件脉冲输入端
：外部数据存储器写脉冲
：外部数据存储器读脉冲
MCS—51系列单片机引脚分配，逻辑符号图详见附图6
（3） 特殊功能寄存器
特殊功能寄存器（SFR）是用于对片内各功能模块进行管理、控制、监视的控制寄存器和状态寄存器，是一个特殊功能的EPROM，位于片内数据存储器上，其地址为80H~FFH的区域。其名称及功能如下：
：累加器，其指令记符为A
B： 寄存器，主要用于乘法和除法操作对于其它指令，也可用作寄存器
：堆栈指令寄存器，能位于片内RAM的128字节的任何单元
DPTR：数据指令寄存器，16位，分别由高位字节（DPH）和低位字节（DHL）组成。其功能是存放16位地址。
PSW：程序状态寄存器，内放标志寄存器置位成清零，表示操作结果的某些特殊，其功能及分配情况如附图
另外，还有一些特殊功能寄存器。
（4） 存储器结构
单片机的存储器包括程序存储器（EPROM、ROM）和数据存储器（RAM）。两种存储器的寻址空间是分开的，对于MCS-51系列，实际上存在3个独立空间，如图7所示，程序存储器用于存放程序8051片内有4KROM，8751片内有4KEPROM。8031片内原程序存储器，片外程序存储器可根据需要任意选择，但片内片外总的容量和起来不超过64KB。它们在同一个逻辑空间中，地址从0000H~FFFFH。
内部数据存储器的地址从00H~7FH，其中内部数据RAM为0~127（00H~07H），特殊功能寄存器为128~255（80H~1FH），256个字节中00H~1FH为四个工作寄存器区，00H~07H为0区，08H~0FH为1区，10H~17H为2区，18H~1FH为3区。改变标志寄存器PSW中的、就可以确定工作寄存器区。从20H~2FH是“为寻址”空间，从30H~7FH是只能够接字节寻址的数据缓冲区，单片机的外部数据存储器最大可以扩展到64K，地址从0000H~FFFFH，用以存储数据。
（5） 定时器，计数器
MCS-51系列单片机提供两个16位寄存器，、用作定时器或事件计数器，需要由特殊功能寄存器TCON中的控制来选择、功能为定时还是计数。
（6） 中断系统
MCS-51系列单片机提供了5个中断源，两个位、，输入外部中断请求低电平有效。两个为片内定时/计数器。由和溢出中断请求和；一个为片内串行口中断请求，这些中断请求源的引脚都为口的第二功能。对于每个中断可编程序为高优先级和低优先级中断，并能实现二级中断嵌套，各中断源所对立中断服务程序的入口地址和优先级如下：
中断源： 串行口中断
入口地址：0003H 000BH 0013H 001BH 0023H
优先级： 0 1 2 3 4
8031响应中断后，即从以上入口地址开始执行中断服务程序，直至遇到一条返回指令为止。
（7） 时序
由于在单片机中程序存储器与数据存储器严格分开，因此，程序存储器的操作时序中分两种情况：即不执行MOVX指令和执行MOVX指令。

4.2 存储器扩展电路设计
4.2.1程序存储器扩展：
单片机应用系统中扩展用的程序存储芯片大多数采用EPROM芯片中。在选择时，要考虑CPU与EPROM时序的匹配，即8031所能读取的时间必须大于EPROM所需要的读取时间。此外，还需要考虑最大读取速度，工作温度及存储器的容易。在满足容量要求时，尽量选择大容量芯片，以减少芯片数量，使系统简化，若CPU选择为8051、8751而程序容量又小于4K的情况下，可不扩展程序存储器。
（1）2764ZPROM芯片介绍
2764芯片是双列直插式28脚芯片，如图8所示，共有13根地址线，8根数据线，其余为控制线，定义线分别是：
——片选信号端 ——取指允许
——编程控制端 ——编程电压端
——+5V电源 ——地电平
NC——空脚、不接
图8， 2764管脚分配图 图9、2764程序存储器扩展电路框图
（2）地址锁存器74LS373
单片机规定口提供低8位地址线，同时又用作数据线，所以为分时输出低8位地址和