數(shù)控主板

數(shù)控主板盡管各種CPU的性能指標(biāo)和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)不同，但所要完成的基本功能相同，從整體上可分為八個基本的部件：時鐘發(fā)生器、指令寄存器、累加器、RISCCPU算術(shù)邏輯運算單元、數(shù)據(jù)控制器、狀態(tài)控制器、程序控制器、程序計數(shù)器、地址多路器。狀態(tài)控制器負(fù)責(zé)控制每一個部件之間的相互操作關(guān)系，具體的結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系如圖1所示。

時鐘發(fā)生器利用外部時鐘信號，經(jīng)過分頻生成一系列時鐘信號給CPU中的各個部件使用。為了保證分頻后信號的跳變性能，在設(shè)計中采用了同步狀態(tài)機(jī)的方法。

數(shù)控主板指令寄存器在觸發(fā)時鐘clk1的正跳變觸發(fā)下，將數(shù)據(jù)總線送來的指令存入寄存器中。數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用傳遞數(shù)據(jù)和指令，由狀態(tài)控制器的load_ir信號負(fù)責(zé)判別。load_ir信號通過使能信號ena口線輸入到指令寄存器。復(fù)位后，指令寄存器被清為零。每條指令為兩個字節(jié)16位，高3位是操作碼，低13位是地址線。CPU的地址總線為是13位，位尋址空間為8K字節(jié)。本設(shè)計的數(shù)據(jù)總線是8位，每條指令取兩次，每次由變量state控制。

累加器用于存放當(dāng)前的運算結(jié)果，是雙目運算中的一個數(shù)據(jù)來源。復(fù)位后，累加器的值為零。當(dāng)累加器通過使能信號ena口線收到來自CPU狀態(tài)控制器load_acc信號后，在clk1時鐘正跳沿時就接收來自數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)。

算術(shù)邏輯運算單元根據(jù)輸入的不同的操作碼分別實現(xiàn)相應(yīng)的加、與、異或、跳轉(zhuǎn)等基本運算。

數(shù)據(jù)控制器其作用是控制累加器的數(shù)據(jù)輸出，由于數(shù)據(jù)總線是各種操作傳送數(shù)據(jù)的公共通道，分時復(fù)用，有時傳輸指令，有時要傳送數(shù)據(jù)。其余時候，數(shù)據(jù)總線應(yīng)呈高阻態(tài)，以允許其他部件使用。所以，任何部件向總線上輸出數(shù)據(jù)時，都需要一個控制信號的，而此控制信號的啟、停則由CPU狀態(tài)控制器輸出的各信號控制決定?？刂菩盘杁atactl_ena決定何時輸出累加器中的數(shù)據(jù)。

地址多路器用于輸出的地址是PC（程序計數(shù)器）地址還是數(shù)據(jù)/端口地址。每個指令周期的前4個時鐘周期用于從ROM中讀取指令，輸出的應(yīng)是PC地址，后4個時鐘周期用于對RAM或端口的讀寫，該地址由指令給出，地址的選擇輸出信號由時鐘信號的8分頻信號fecth提供。

程序計數(shù)器用于提供指令地址，以便讀取指令，指令按地址順序存放在存儲器中，有兩種途徑可形成指令地址，一是順序執(zhí)行程序的情況，二是執(zhí)行JMP指令后，獲得新的指令地址。

變頻器還可以廣泛應(yīng)用于傳送、起重、擠壓和機(jī)床等各種機(jī)械設(shè)備控制領(lǐng)域，它可以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，減少設(shè)備的沖擊和噪聲，延長設(shè)備的使用壽命。采用變頻調(diào)速控制后，使機(jī)械系統(tǒng)簡化，操作和控制更加方便，有的甚至可以改變原有的工藝規(guī)范，從而提高了整個設(shè)備的功能。例如，紡織和許多行業(yè)用的定型機(jī)，機(jī)內(nèi)溫度是靠改變送入熱風(fēng)的多少來調(diào)節(jié)的。輸送熱風(fēng)通常用的是循環(huán)風(fēng)機(jī)，由于風(fēng)機(jī)速度不變，送入熱風(fēng)的多少只有用風(fēng)門來調(diào)節(jié)。如果風(fēng)門調(diào)節(jié)失靈或調(diào)節(jié)不當(dāng)就會造成定型機(jī)失控，從而影響成品質(zhì)量。循環(huán)風(fēng)機(jī)高速啟動，傳動帶與軸承之間磨損非常厲害，使傳動帶變成了一種易耗品。在采用變頻調(diào)速后，溫度調(diào)節(jié)可以通過變頻器自動調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的速度來實現(xiàn)，解決了產(chǎn)品質(zhì)量問題。此外，變頻器能夠很方便地實現(xiàn)風(fēng)機(jī)在低頻低速下啟動并減少了傳動帶與軸承之間的磨損，還可以延長設(shè)備的使用壽命，同時可以節(jié)能40%。