机床振动检测系统
振动监测对电主轴故障诊断应用
振动监测对电主轴故障诊断应用摘要：随着工业制造4.0的推广及制造业的升级，机械设备也呈现出复杂与多样性，给设备可靠信也带来新的挑战。
在以往的维修行业里，维护设备的方式停留在事后维修，给企业及个人带来了严重的经济损失及人生安全等问题。
上世纪60年代随着设机械设备状态监测诊断技术推广，有效提高了设备的可靠性和使用周期。
而电主轴作为行业里要求最高的旋转部件，对加工中心的加工精度和稳定性有着极大影响，作为机床核心部件之一轴承，它直接决定电主轴的性能，积极开展对电主轴振动监测诊断技术，能有效预测出轴承潜在缺陷，延长电主轴使用周期，起到节约成本的作用。
下面本文将以ENSHU机床60S电主轴旋分配器轴承为研究对象，通过发现轴承早期缺陷，验证出振动监测对电主轴轴承诊断的有效性。
关键词：电主轴振动分析 SPM 加速度包络频谱分析1.项目简介：本文中提到的ENSHU60S电主轴的应用是在上汽通用汽车有限公司武汉分公司的发动机箱体加工线上，该生产线63台ENSHU加工设备组成，负责发动机缸盖、缸体从毛坯到成品的整个高精度加工过程。
1.电主轴振动监测信息（以SGE3期CHOP20D旋转分配器轴承为研究对象）2.1 了解加工状况收集电主轴轴承型号 , 60S主轴后端旋转分配器轴承型号为7005C，所有主轴选择同一转速2000RPM、同一把刀，刀具务必较小，防止刀具过大产生的主体不平衡，及以后对主轴数据横向、纵向对比带来的影响。
横向对比：即电主轴的型号、内部轴承、加工工艺完全一样，在正常工作情况下，各电主轴振动值应该非常接近。
纵向对比：即同一电主轴不同时间，相同工况下段采集数据进行对比（冷机和热机数据相差较大），观察趋势。
注：横向对比和纵向对比目前主要运用在电主轴前端轴承判断，通过机器数据的反馈可以及时发现改善电主轴轴承磨损、润滑失效、主体或刀具不平衡、漏水等潜在隐患。
2.2 测量技术的选择传统频谱分析方法：包括频谱分析在内，是基于在0— 2 kHz较低的频率范围，这方法通常用来监测机械四大问题：不平衡、不对中、共振、轴承，但针对轴承监测发现时多数为晚期状态，损坏严重，已影响设备正常使用。
卧式车床车削振动主动控制系统设计与实验研究
卧式车床车削振动主动控制系统设计与实验研究林海波;林君焕;杨国哲【摘要】The general model of vibration was analyzed in this paper while turning. According to the different sources of vibration, their own model of force and vibration-displacement were set up. Aiming at the periodic vibration under the imbalance of machine movement , a method of vibration active control system based on PID-control algorithm and ultra-magnetic actuator was proposed. The testing result indicates that the active vibration control system can reduce the vibration effectively and improve the processing accuracy.%分析了车削加工时振动的一般模型,并根据不同车削振动来源建立了它们各自的振动力与振动位移关系模型.针对机床运动失衡下的周期性振动,提出了一种振动主动控制方法.设计了基于PID控制算法与超磁致执行器的车削振动主动控制系统.通过数字仿真与现场试验,表明所设计的车削振动主动控制系统能有效地降低车削振动,提高车削加工精度.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】4页(P93-96)【关键词】车削振动模型;PID控制算法;超磁致执行器;主动振动控制【作者】林海波;林君焕;杨国哲【作者单位】台州职业技术学院机电工程学院,浙江台州,318000;台州职业技术学院机电工程学院,浙江台州,318000;沈阳工业大学机械工程学院,辽宁沈阳,110023【正文语种】中文【中图分类】TH16切削加工中由于各种干扰因素的存在，切削振动是无法避免的。
基于HHT的数控机床主轴振动监测系统的研制
３ １ ０ ０ ２ ７ ）
摘 要 ：为监测数控机床主轴 的运行状态 ， 针对机床主轴在工况 条件变化 或故障发生 时振动信号 的非平稳 特性 ，
研制基 于 ＨＨ Ｔ时频分析方法 的数控机床 主轴振 动监测 软 、 硬 件系统 。硬件 系统包括基 于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ主控模块 与 Ｐ Ｃ １ ０ ４总线 的数据采集模块 ； 软件系统包括时域波形监测与特征数据监测两模块 ， 其 中特征数据监 测模块具 有监测频谱分 布及时频 分布功能 。为更直观 、 准确反映数 控机床主轴振动信号的非平稳特 性 ， 提 出基于 ＨＨ Ｔ的主轴振动信 号特征 提取方 法 ， 实
ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｒ ｎ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｆ Ｐ ＧＡ ａ ｎ ｄ Ｐ Ｃ １ ０ ４ ｂ ｕ ｓ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ
中图分类号 ：Ｔ Ｎ ９ １ １ ． ７ ； Ｔ Ｈ１ ６ ５ ． ３ 文献标 识码 ：Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ３ ４ ６ ５ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｊ Ｖ Ｓ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ６ ． ０ ０ ９
Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ＨＨ Ｔ・ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｖ ｉ ｂｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ＮＣ ｓ ｐ ｉ ｎ ｄ ｌ ｅ ＷＡＮ Ｈａ ｌ — ｂ ｏ ， Ｙ Ａ ＮＧ Ｓ ｈ ｉ ． ｘ ｉ 。
ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ｉ ｓ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｗｏ ｐ ａ ｔ ｒ ｓ ，ｉ ．ｅ ． ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｒ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｍｅ 一 ￣ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｒ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｒ ｅ ｌ ｆ ｅ ｃ ｔ ｔ ｈ ｅ ｎ ｏ ｎ ・ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｙ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ ＮＣ ｓ ｐ ｉ ｎ ｄ ｌ ｅ ｍｏ ｒ ｅ
基于DSP的数控磨床自适应检测系统设计
根据细长轴的加工特点 ，可选用一对差动变压器 度超细长轴的加工难度更大 。
式 电感 传感器组成等臂测头 ，测针应具备较高 的硬度 和耐磨性 ，选 用 高硬 度 的 陶瓷材 料 ，如工 业 用红 宝
ｓ ｎ ｄ ｂ ｓ ｄｏ ｉ ｔ ｇ ａ ｐｏ ｅ ｓｒ（ Ｓ ） ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｓ ｍ，ｃ ｉ Ｔ ３ ０ Ｆ ４ ７ ａ ｋ ｎａ ｅ ｏｅ Ｔ ｅｓ ａ ｉ ｉ ｅ ａｅ ｎｄｇ ａ ｓ ｎ ｌ ｒｃ ｓｏ Ｄ Ｐ ．Ｉ ｅｄ ｔ ｔ ｇｓ ｔ ｇ ｉｌ ｉ ｈ ｅｉ ｙｅ ｈｐ ＭＳ ２ Ｌ ２ ０ Ａ ｗ ｓ ａ ｅ ｓ ｈ ｒ． ｈ ｆ ｄ— ｔ ｔ ｃ ｈ ｔ
终工序。传统的磨削加工是依靠工人 的经验 、手工 操 作砂轮进行的 ，这样生产 出的产 品质量 不稳 定 ，存 在 不确定性 ，容易 产生 废 品 。由于 细 长轴 （ 长 径 比 其
大 于 ２ ） 的 刚 性 很 差 （ 径 比越 大 刚性 越 差 ） ５ 长 ，当 受
后 ，不适 于 自适应控制 ，又 由于在磨床上加工 的细长 轴 的 表 面 粗 糙 度 已经 较 小 ，故 不 再 检 测 细 长 轴 的表 面
轴 类 零 件 如 光 轴 、 阶梯 轴 、曲轴 、齿 轮 轴 和 空 心
由于砂轮磨削时需要随动支架 支撑细长轴 ，传感
器 安 装 不 方 便 ，而 离 加 工 较 远 处 测 量 的 数 据 过 于 滞
轴等 ，是机械行业必不可少 的零件 。而对轴类 零件精 度要求高的场合 ，常采用磨削加工作 为工件 加工的最
２１ ０ １年 ３月
机 床 与 液 压
Ｍ ＡＣＨＩ ＮＥ Ｔ００Ｌ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ ＣＳ Ｉ
数控机床振动测量和控制技术
数控机床振动测量和控制技术随着行业、航空制造业对加工速度、加工精度和表面质量的要求愈来愈高以及高速加工技术的发展，和制造商面临着如何在实现较高加工速度的同时保证加工精度和表面质量的课题。
一般而言，数控机床的振动和震动有细微但很明确的区别（如图1）：在电机带宽以内的低频运动通常称之为振动，可以在保持机械结构不变的前提下进行消除和抑制；高于电机带宽的高频运动通常称之为震动，往往需要对机械结构进行修改，增加机械的刚性达到减轻振动的目的。
数控机床或机器人的振动能够增加工件加工时间、降低表面质量甚至精度。
图1. 振动和震动的区别本文将以五轴数控机床为例，重点介绍基于加速度传感器对高速数控机床进行振动控制的新技术。
1.DAS（Direct Acceleration Sensor）加速度传感器传统中采用惯性测量单元（IMU，Inertial Measurement Unit）可以进行惯性乃至振动的测量。
但是，由于惯性测量单元的尺寸较大、成本较高以及测量频率范围过窄而难以用于数控机床和机器人行业。
采用DAS加速度传感器可以很好的适应数控机床应用，它具有尺寸紧凑（约100x100x30 mm）和测量频率范围近于电机频率（约100 Hz）以及占用数控机床整机的成本较小（约占整机成本5%）等特点。
同时，由于采用以太网（Ethernet）技术，DAS加速度传感器的数据采集频率约为100 Mb/s，可以满足数控系统对采样周期的较高要求。
在硬件结构上，DAS加速度传感器采用大量的平面线性加速度计进行排列，能够进行直线加速度和角加速度的测量，可测量轴数达6个。
在软件功能上，DAS 加速度传感器中有丰富的DAS API库函数，能够通过Ethernet UDP和简单的客户/服务器协议与计算机进行通讯，允许用户在Windows和Linux下开发多种应用，完成较为复杂的工作。
图2. DAS加速度传感器2.基于DAS加速度传感器估算TCP速度验证通过加速度传感器的DAS API库，可以对采集到的加速度传感器的加速度信息进行贝叶斯估算和传感器融合算法进行中心点TCP速度的估算。
发那科系统数控机床振动相关参数及加工精度研究
发那科系统数控机床振动相关参数及加工精度研究发表时间：2019-03-05T09:34:44.250Z 来源：《信息技术时代》2018年5期作者：高博刘洋[导读] FANUC系统数控机床在加工过程中，出现机床振动，导致加工效果达不到要求，通过对伺服进行调试，可以有效的改善机床的振动，提高加工效果。
（哈尔滨东安发动机有限公司，黑龙江哈尔滨 150001）摘要：FANUC系统数控机床在加工过程中，出现机床振动，导致加工效果达不到要求，通过对伺服进行调试，可以有效的改善机床的振动，提高加工效果。
在调整的过程中，要研究增益与加减速的变化所带来的形状误差与振动之间的关系。
从而有效的降振提高加工质量。
关键词：振动；增环；三环引言发那科系统提供了解决机床振动的方案，可以通过机床自带的功能和外部软件进行配置，我们通过对相关原理和参数配置的研究，来达到提高加工精度降低机床振动的目的。
1 伺服控制原理发那科系统将伺服三环控制集成在NC的轴卡上，通过接收NC所发出的指令，经轴卡的三环处理后输出至放大器，驱动电机运行。
位置环、速度环、电流环的三环控制，按照先后顺序为位置环——速度环——电流环，而进行伺服调整的顺序恰恰相反，从电流环到速度环，最后到位置环。
1.1 位置环：其中比例项K，即参数No.1825位置增益，单位：0.01/S；误差寄存器，即诊断300号参数中的跟随误差设定值=指令脉冲-反馈脉冲；跟随误差的定义值=速度/位置增益。
位置差产生速度输出。
调整时应注意，插补轴位置增益应一致，提升位置增益可以提升加工精度。
但位置增益过高容易在准停时过冲。
高增益的同时，保证平稳运行，是我们调整的方向。
1.2 速度环、电流环：其中误差放大器对应的参数为No.2021负载惯量比，它也是速度增益调整中的关键参数。
No.2021=（负载惯量/电机惯量）*256；速度增益（%）=（1+No.2021/256）*100%；适合的速度增益，会提升相应的加减速，从而提升效率节拍和加工光洁度。
设备状态检测与故障诊断振动监测系统的组成
信号处理技术
采用先进的信号处理算法 和技术，提取有用的故障 特征信息，降低噪声和干 扰的影响。
容错与冗余技术
通过容错设计和冗余技术 ，提高监测系统的可靠性 和稳定性，确保设备安全 运行。
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往复机械的振动监测
总结词
往复机械的振动监测对于确保其正常运行和延长使用寿命具有重要意义。
详细描述
往复机械如内燃机、活塞式压缩机等，在运行过程中会因为活塞往复运动而产生振动。通过实时监测这些振动信 号，可以分析其频率、振幅和相位等信息，判断机械的润滑状态、气缸压力、活塞行程等参数，从而及时发现潜 在的故障和问题。
通过及时发现和解决设备故障，振动监测 系统可以有效降低设备的维修成本和停机 时间。
局限性
依赖传感器
振动监测系统的准确性很大程 度上取决于传感器的质量和安 装位置，需要专业人员进行配
置和校准。
数据处理要求高
振动数据通常需要进行复杂的 信号处理和特征提取，对数据 处理技术和计算能力要求较高 。
受限于工况条件
冲击机械的振动监测
要点一
总结词
冲击机械的振动监测对于预防性维护和安全运行至关重要 。
要点二
详细描述
冲击机械如锤子、冲压机等，在运行过程中会因为冲击而 产生强烈的振动。通过实时监测这些振动信号，可以分析 其频率、振幅和相位等信息，判断机械的冲击次数、冲击 力等参数，从而及时发现潜在的故障和问题。同时，还可 以通过监测冲击机械的振动信号，评估其工作状态和性能 ，为预防性维护提供依据。
设备状态检测与故障诊断振动监测系统的组成
汇报人：可编辑 2024-01-11
目录 CONTENTS
大型机组振动检测保护及分析系统
机组状态监测及保护系统离心式压缩机–蒸汽透平拖动对于工作在危险区域的机组，所有本特利传感器及监测系统都必须带有多机构批准单位选项。
而对于工作在安全区的机组，则不做特别要求。
1.测点配置要求•键相：压缩机组的每个相同转速的轴系配置一个键相位测点；采用本特利3300XL 系列电涡流传感器进行测量。
•轴振：每个滑动支持轴承上配置一对X/Y方向（互为垂直安装）的轴振测点，采用本特利3300XL系列电涡流传感器进行测量。
•轴位移：压缩机组的每个推力轴承处配置双冗余的轴向位移测点；采用本特利3300XL系列电涡流传感器进行测量。
•瓦振（如适用）：每个滚动支持轴承上配置两个瓦振测点（水平和垂直方向安装），采用本特利330500系列Velomitor压电式振动速度传感器进行测量。
•轴承温度（如适用）：每个滑动支持轴承及推力轴承均配置轴瓦温度测点；推力轴承的工作面和非工作面应同时配置温度测点。
•齿轮箱壳振（如适用）：每个齿轮箱的输入和输出轴的支持轴承处各配置一对X/Y 方向壳振测点；采用本特利330400系列压电式振动加速度传感器进行测量。
•超速保护（如适用）：每台压缩机组上配置三冗余的超速保护测点，采用3300XL 系列电涡流传感器进行测量。
2.3500配置要求•每套关键压缩机组配备专用的本特利3500框架•每个本特利3500框架内配置冗余的3500/15电源模块•每个本特利3500框架内配置3500/22M瞬态数据接口模块（RJ45网络接口）•针对上述键相测点，每套机组的本特利3500框架内配置相应的3500/25键相模块•针对上述轴振、轴位移、瓦振、及壳振测点，均须配置相应的3500/42M监测器模块•（如适用），上述轴承温度测点，需采用3500/60、61温度监测模块，或3500/62过程量监测模块•（如适用），超速保护监测测点，需采用3500/53三冗余监测模块•每个监测通道（轴振、轴位移和瓦振）配置独立的两个继电器输出通道；采用3500/32（4通道）或3500/33（16通道）继电器模块•每个本特利3500框架内配置一个3500/92 Modbus通讯网关•对于工作在危险区的机组，所有接入现场信号的3500监测器模块必须带有内置安全栅；并且3500框架内必须配置3500/04本安接地模块。
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目录绪论 (1)⒈系统硬件设计 (2)1.1 单片机的选择 (2)1.1.1.主要性能 (3)1.1.2 引脚功能说明 (5)1.1.3 单片机的时钟电路 (6)1.1.4 复位电路和复位状态 (7)1.1.5 A/D转换器的选择 (8)1.1.6 MCS-51的最小应用系统及总线结构 (10)专题设计部分2 传感器 (11)2.1压电式加速度传感器工作原理 (11)2.2电荷（电压）放大器 (13)2.3灵敏度 (13)2.4 动态信号分析仪 (14)测振实例3 对激振台振动的测试 (15)3.1 对激振台台面运动谐波失真的测量 (16)3.2 对激振台正弦推力的测量 (16)3.3 对激振台振动位移的测量 (17)4 程序及运算 (17)4.1 线路 (17)4.2 程序框图 (17)4.3 工作原理 (18)4.4 步骤 (18)4.5 程序 (18)5 结束语 (20)机床振动检测系统绪论机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是伴随着各种振动。
机械振动在大多数情况下是有害的，振动往往会降低机器性能，破坏其正常工作，缩短使用寿命，甚至导致事故。
机械振动还伴随着同频率的噪声，恶化环境，危害健康。
另一方面，振动也被利用来完成有益的工作，如运输、夯实、清洗、粉碎、脱水等。
这时必须正确选择振动参数，充分发挥振动机械的性能。
在现代企业管理制度中，除了对各种机械设备提出低振动和低噪声要求外，还需随时对机器的运行状况进行监测、分析、诊断，对工作环境进行控制。
为了提高机械结构的抗振性能，有必要进行机械结构的振动分析和振动设计。
这些都离不开振动测试。
振动测试包括两种方式：一是测量机械或结构在工作状态下的振动，如振动位移、速度、加速度、频率和相位等，了解被测对象的振动状态，评定等级和寻找振源，对设备进行监测、分析、诊断和预测。
二是对机械设备或结构施加某种激励，测量其受迫振动，以便求得被测对象的振动力学参量或动态性能，如固有频率、阻尼、刚度、频率响应和模态等。
振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数，称为振动三要素。
幅值：幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、有效值、平均值等方法来表示。
频率：不同的频率成分反映系统内不同的振源。
通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，从而寻找振源，采取相应的措施。
相位：振动信号的相位信息十分重要，如利用相位关系确定共振点、测量振型、旋转件动平衡、有源振动控制、降噪等。
对于复杂振动的波形分析，各谐波的相位关系是不可缺少的。
在振动测量时，应合理选择测量参数，如振动位移是研究强度和变形的重要依据；振动加速度与作用力或载荷成正比，是研究动力强度和疲劳的重要依据；振动速度决定了噪声的高低，人对机械振动的敏感程度在很大频率范围内是由速度决定的。
速度又与能量和功率有关，并决定动量的大小。
压电传感器的力学模型可简化为一个单自由度质量-弹簧系统。
根据压电效应的原理，当晶体上受到振动作用力后，将产生电荷量，该电荷量与作用力成正比，这就是压电传感器完成机电转换的工作原理。
压电式加速度传感器在振动测试领域中应用广泛，可以测量各种环境中的振动量。
关键词：压电式加速度传感器、电荷放大器、动态分析仪、振动测量物体围绕平衡位置作往复运动可产生震动，从频率范围来分，有高频振动、低频振动和超低频振动等。
传感器与被测振动加速度的机件紧固在一起后，传感器受机械运动的振动加速度作用，压电晶片受到质量块惯性引起的压力，其方向与振动加速度方向相反，大小由F=ma决定。
在工程振动测量中，压电式加速度计被广泛地应用。
它包括三向加速度计、线加速度计、角加速度计等。
它具有高动态范围、精度高、工作温度范围宽、安装方便（体积小、重量轻）、内部材料（如石英）不随时间和加速度计的工作状态变化而改变等特点。
用加速度计进行振动测量时，典型的测量系统由加速度计、电荷（电压）和动态信号分析仪组成。
⒈系统硬件设计1.1、单片机的选择：图2-1 ：MCS-51的结构框图由于Intel公司的单片机问世早、产品系列齐全、兼容性强，得到了广泛的应用，目前我国主要使用MCS-51系列的产品，尤以8031为多。
这是因为8031无片内ROM、应用灵活、价格便宜。
MCS-51是Intel公司的8位系列单片机，包括51和52两个子系列。
51子系列有8031、8051、8751;52子系列有8032、8052。
52子系列的不同在于它多具有定时/计数器2 及具有256B的内部数据存储器。
1.11 主要性能● 内部程序存储器：4KB● 内部数据存储器：128B● 外部程序存储器：可扩展到64KB。
● 外部数据存储器：可扩展到64KB。
● 输入/输出口线：32根（4个端口，每个端口8根）。
● 定时/计数器：2个16位可编程的定时计数器。
● 串行口：全双工，二根。
● 寄存器区：在内部数据存储器的128B中划出一部分作为寄存器区，分为四个区，每个区8个通用寄存器。
● 中断源：5个中断源，2个优先级别。
● 堆栈：最深128B。
● 布尔处理机：即位处理机，对某些单元的某位做单独处理。
● 指令系统（系统时钟为12MH Z时）：大部分指令执行时间为1us；少部分指令执行时间为2us; 只有乘、除指令的执行时间为4us .1.12引脚功能说明图2-1是89C51/LV51的引脚结构图，有双列直插封装（DIP）方式和方形封装方式。
下面分别叙述这些引脚的功能。
（1）电源引脚Vcc和Vss① Vcc（40脚）：电源端，为+5V。
②Vss（20脚）：接地端。
（2）外接晶体引脚XTAL1和XTAL2①XTAL1（19脚）：接外部晶体和微调电容的另一端。
在片内，它是振荡电路反相放大器的输入端。
在采用外部时钟时，该引脚输入外部时钟脉冲。
②XTAL2（18脚）：接外部晶体和微调电容一端。
在89C51片内它是振荡电路反相放大器的输出端。
振荡电路的频率就是晶体的固有频率。
若须采用外部时钟电路，则该引脚悬空。
（3）控制信号引脚RST ALE①RST（9脚）：RST是复位信号输入端，高电平有效。
当此输入端保持两个机器周期（24个时钟振荡周期）的高电平时。
就可以完成复位操作。
② ALE/：地址锁存允许信号端。
当89C51上电正常工作后，ALE引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率Fosc的1/6。
CPU访问片外存储器时，ALE 输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。
③：程序存储允许输出信号端。
当89C51/LV51由片外程序存储器取指令（或常数）时，每个机器周期两次有效（即输出2个脉冲）。
但在此期间内，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。
④ /Vpp：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。
当引脚接高电平时，CPU只访问片内Flash ROM并执行内部程序存储器中的指令；但当PC（程序计数器）的值超过0FFFH（对89C51为4KB）时，将自动转去执行片外程序存储器内的程序。
当输入信号引脚低电平（接地）时，CPU只访问片外ROM并执行片外程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。
然而需要注意的是，如果保密位LB1被编程，则复位时在内部会锁存端的状态。
当端保持高电平（接Vcc端）时，CPU执行内部程序存储器的程序。
在Flash ROM编程期间，该引脚也用于施加12V的编程允许电源Vpp（如果选用12V编程）。
（4）输入/输出端口P0 P1 P2和P3① P0端口：P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O端口。
作为漏极开路的输出端口，每位能驱动8个LS型TTL负载。
当P0口作为输入口使用时，应先向口锁存器写入全1，此时P0口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入。
作输入口使用时要先写1，这就是准双向的含义。
在CPU访问片外存储器时，P0口分时提供低8位地址和8位数据的复用总线。
在此期间，P0口内部上拉电阻有效。
在Flash ROM编程时，P0端口接受指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。
验证时，要求外接上拉电阻。
②P1端口：P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P1的输出缓冲器可驱动4个TTL输入。
对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。
P1作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil).在对Flash ROM编程和程序校验时，P1接受低8位地址。
③P2端口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P2的输出缓冲器可驱动4个TTL输入。
对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。
P2作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX @DPTR”指令）时，P2送出高8位地址。
在访问8位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX @R1”指令）时，P2口引脚上的内容，在整个访问期间不会改变。
在对Flash ROM编程和程序校验期间，P2也接受高位地址和一些控制信号。
④P3端口：P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P3的输出缓冲器可驱动4个TTL输入。
对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。
P3作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
在89C51中，P3端口还用于一些复用功能。
其复用功能如表2-2所列。
在对Flash ROM编程和程序校验时，P3还接受一些控制信号。
表2- 2 P3各端口引脚与复用功能表1.13单片机的时钟电路MCS-51单片机内部的振荡电路是一个高增益反相放大器，引线XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。
单片机内部虽然有振荡电路，但要形成时钟，外部还需附加电路。
MCS-51单片机的时钟产生方式有两种。
(1) 内部时钟方式利用其内部的振荡电路在XTAL1和XTAL2引线上外接定时元件，内部振荡电路便产生自激振荡，用示波器可以观察到XTAL2输出的时钟信号。
最常用的是在XTAL1和XTAL2之间连接晶体振荡器与电容构成稳定的自激震荡器，如图3-1所示。
晶体可在1.2~12MHz之间选择。
MCS-51单片机在通常应用情况下，使用振荡频率为6MHz的石英晶体，而12Hz频率的晶体主要是在高速串行通信情况下才使用。
对电容值无严格要求，但它的取值对振荡频率输出的稳定性、大小及振荡电路起振速度有少许影响。
C1和C2可在20～100pF之间取值，一般取30pF左右。
(2) 外部时钟方式在由我单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当引入惟一的合用外部振荡脉冲作为各单自片机的时钟。