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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。
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。
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。
机床振动频率的测量一．研究背景车削加工过程中，工件和刀具之间常常发生强烈的振动，破坏和干扰了正常的切削加工，是一种极其有害的现象。
当车床发生震动时，工件表面质量恶化，产生明显的表面振纹，工件的粗糙度增大，这时必须降低切削用量，使车床的工作效率大大降低。
强烈振动时，会时车床产生崩刃现象，使切削加工过程无法进行下去。
由于振动，将使车床和刀具磨损加剧，从而缩短车床和刀具的使用寿命；振动并伴随有噪音，危害工人身心健康，使工作环境恶化。
尽管超精密车床具有很高的刚度，但振动仍然是影响表面粗糙度的主要因素之一。
超精密机床通常都有很高的固有频率，在超精密加工过程中，实际的工艺系统是一个非常复杂的振动系统，系统中的振动使工件与刀具之间的相对位置发生了微幅变动，最终使工件表面粗糙度增大、表面质量降低。
有关学者通过研究发现：机床主轴的振动、导轨的振动以及刀具的振动都具有高频率、小振幅的特征，积屑瘤、外界干扰、机床刚性不足以及高速旋转部件不平衡也会引起切削振动，最终导致加工表面微观特征的改变。
另外，切削系统中的动态效应对振动也有显著的影响。
因此，必须采取必要的预防措施来减小或防止振动对超精密加工表面质量的影响。
所以，我们选择测量振动频率这个课题。
二. 研究现状1．A47-V1002激光非接触振动测量仪激光非接触振动测量仪不需要在被测物体上安装传感器，只需对针测量点，对发射激光及接受激光进行特殊技术处理，测量被测物体的振动数据，特别适用于机器零部件，电子元器件等微小物品振动测量。
ZXP-J200振动监测仪为双通道、多功能、智能化的在线式监测仪表，用于测量轴承的绝对振动或轴的相对振动，可广泛用于监测汽轮机、发电机、风机和泵等各种旋转机械的振动。
仪表可同时测量和显示出两个通道的振动参数，参数包括：转速、振幅通频值、报警值、1X选频值和相位。
每通道可提供独立的4-20mA 标准电流输出，输出电流相互隔离。
每个通道的报警值可以各自任意设置，当测量的通频值超过各自的设置值时，各自的报警指示灯亮，相应继电器动作。
振动监测方法1、常规监测设备正常运转时，使用笔式测振仪检测设备旋转部位的振动值，主要是振动速度，测量轴向、垂直方向和水平方向的振速并记录作为参考值。
岗位巡检人员在日常检测发现测量值发生变化时，通常先检查连接部件是否松动，能停机的设备可检查轴对中、轴承游隙或轴承与轴和轴承座的配合间隙等，不能停机的设备则使用振动频谱仪进行精密检测，分析振动频谱，找出是否为动平衡原因或其他原因。
据有关资料统计，利用简易诊断仪器可以解决设备运行中50%的故障。
由此可见，简易诊断在设备管理与维修中具有重要作用。
2、精密监测精密监测是通过振动频谱仪检测设备振动频谱图，分析各频率对应的振动速度分量，如某一频率的振动速度分量超限，可对比常见振动故障识别表判断故障点。
振动频率的计算：设备运转部位的工频振动频率(HZ)=转速(r∕min)∕60,如某风机的转速为960r∕min,则其工频振动频率为16HZo工频振动频率通常称为转动频率。
振动监测技术常用的振动监测方法有波形、频谱、相位分析及解调分析法。
频谱图显示振动信号中的各种频率成分及其幅值，不同的频率成分往往与一定的故障类别相关。
波形图是对振动信号在时域内进行的处理，可从波形图上观察振动的形态和变化，波形图对于不平衡、松动、碰摩类故障的诊断非常重要。
双通道相位分析通过同时采集两个部位的振动信号，从相位差异中可以对相关故障进行有效的鉴别。
解解是提取低幅值、高频率的冲击信号，通过包络分析，给出高频冲击信号及其谐频，此技术在监测滚动轴承故障信号方面较为有效。
1、不平衡转子小平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现缺损造成的故障，它是旋转机械最常见的故障。
结构设计不合理，制造和安装误差，材质不均匀造成的质量偏心，以及转子运行过程中由于腐蚀、结垢、交变应力作用等造成的零部件局部损坏、脱落等，都会使转子在转动过程中受到旋转离心力的作用，发生异常振动。
转子不平衡的主要振动特征：⑴振动方向以径向为主，悬臂式转子不平衡可能会表现出轴向振动；⑵波形为典型的正弦波；⑶振动频率为工频，水平与垂直方向振动的相位差接近90。
机械零件测量结果的不确定度研究摘要:机械零件加工的质量检查技术是一门高度技术性的学科。
质量检查人员必须逐一检查制造过程中的设计要求是否得到满足。
精密机器最重要的是精度，精度除了静态和准静态精度还有动态精度，而动态精度由刚性保证，所以要关注的就变成精度和刚性，其中动态精度和刚性都表现为振动，而振动可以通过检测位移量来反映。
如何开始检查机械零件？如何选择测量工具和检查工具，以及使用哪些测试方法和手段来提高检查效率，以避免错误检测和漏检。
因此，建立适当的检查过程是机械零件质量检查的首要前提。
通过适当的检查过程，即使是高素质的检查员也可以出色地完成检查工作。
关键词：机械零件；测量结果；不确定度1 测量结果的不确定度评估测量系统的不确定性主要来自测量人员，测量装置，测量方法和外部环境。
它分为A类不确定性和B类不确定性。
类型不确定性主要集中在重复实验的测量结果上，通常通过分析一系列观测数据的统计规律来评估。
B类不确定性主要考虑测量系统本身和外部环境，通常根据经验或相关标准确定的概率分布进行评估。
因此，在分析测量系统结果的不确定性时，首先应确定会影响测量结果不确定性的组成因素并对其进行分类。
根据适当的评估方法进行评估以获得不确定性成分，最后，按照一定的步骤合成不确定度分量，得到系统测量结果的不确定度和扩展不确定度的组合。
1.1振动信号频率的A类不确定性评估动态信号分析仪用于检查振动信号的频率指示值，这是直接测量，因此无需创建进一步的数学模型。
在测试过程中，检测系统在相同的振动条件下对振动信号的频率进行了10次独立测量。
测定结果示于表1。
.表1 频率测量试验结果根据测量结果分类与评估方法的不确定度，系统重复性测量产生的不确定度属于A类不确定度，因此，贝塞尔法可用于估计测试结果对频率A级不确定度的标准偏差，获得振动信号。
作为μA的最佳估计值，请注意10次频率测量（算术平均值）。
1.2动信号频率 B类不确定度评定（1）压电加速度计引入的不确定度压电加速度计是检测系统的一部分，设备本身的不确定性也包括在检测系统的测量结果的不确定性中。
数控机床的噪声与振动控制技术研究随着现代工业的发展，数控机床在制造业中的应用越来越广泛。
然而，数控机床在工作过程中产生的噪声和振动问题却成为制约其应用的一个重要因素。
噪声和振动不仅影响工作环境的舒适性，还会对机床的精度和寿命产生不利影响。
因此，研究数控机床的噪声与振动控制技术显得尤为重要。
首先，我们来了解一下数控机床产生噪声和振动的原因。
数控机床在工作过程中，主要通过电机驱动刀具进行切削加工。
由于切削过程中的冲击和摩擦，机床和工件之间会产生振动，从而引起噪声。
此外，机床的结构设计、刀具的选择、切削参数的设置等因素也会对噪声和振动产生影响。
因此，要控制数控机床的噪声和振动，需要从多个方面入手。
一种常见的噪声和振动控制方法是通过减振技术来实现。
减振技术主要包括机床结构的优化设计、减振材料的应用以及减振装置的安装等。
在机床结构的设计上，可以采用合理的布局和加固措施来降低振动的传递。
同时，可以在关键部位使用减振材料，如橡胶垫、弹簧等，来吸收振动能量。
此外，还可以在机床的底座上安装减振装置，如减振脚等，以降低机床的振动。
除了减振技术，还可以通过噪声控制技术来降低数控机床的噪声。
噪声控制技术主要包括声源控制和传播路径控制两个方面。
在声源控制方面，可以通过优化电机的设计和选用低噪声的电机来减少噪声的产生。
同时，还可以采取隔声罩、隔音罩等措施来隔离噪声源，阻断噪声的传播。
在传播路径控制方面，可以通过隔音材料的应用和声学设计来减少噪声的传播。
此外，还可以利用主动噪声控制技术来降低数控机床的噪声。
主动噪声控制技术是指通过传感器和控制系统对噪声进行实时监测和控制。
传感器可以实时采集噪声信号，并将信号传输给控制系统。
控制系统根据传感器采集到的信号，通过激励器产生与噪声相反的声波，从而实现噪声的抵消。
这种技术可以针对不同频率的噪声进行控制，具有较高的控制精度和效果。
总之，数控机床的噪声与振动控制技术研究是一个复杂而重要的课题。
基于ERTU的机床振动信号采集处理的硬件系统研究作者：黄均安来源：《科技创新导报》 2014年第34期黄均安（安徽水利水电职业技术学院安徽合肥 231603）摘要：该文设计了一种基于ERTU的机床振动信号采集处理的硬件系统。
该系统通过ICP加速度传感器采集模块，存储模块，主系统模块等，把电信号转化为数字信号送入ERTU系统，从而实现振动信号的采集和处理。
关键词：ERTU系统振动信号 ICP加速度传感器硬件中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)12(a)-0033-02The Hardware Systemof the MachineVibrationSignal Acquisition andProcessing Based on ERTUHuang Jun’an（Anhui Technical College of Water Resources and Hydroelectric Power，Hefei Anhui，231603，China）Abstract: This paper describes the design of ahardwaresystem of machine toolvibration signal acquisition andprocessing based on ERTU. The system collectand storage module，main systemmodule through the ICP accelerationsensor，takingthe electrical signalconverted into a digital signal and then into theERTU system，so as to realize the acquisition and processingof vibration signals.Key Words:ERTU System；Vibration Signal；ICP Acceleration；Hardware在机床切削加工过程中，机械振动是一种极为有害的现象。
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。
