数控机床单片机控制系统设计

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数控机床控制系统设计

数控机床控制系统设计

数控机床控制系统设计数控机床控制系统是现代机械加工中的重要设备,不仅减轻了人工操作的负担,还能够实现高效精确加工。

本文将从数控机床控制系统的设计原理、控制器的分类以及系统设计中需要考虑的因素等各方面进行详细阐述。

一、数控机床控制系统设计原理数控机床是一种以计算机控制的工具设备。

数控机床的工作原理是通过加工程序与自动化机床相连接,由计算机系统对机床运动进行控制。

数控机床的加工程序是一种由G代码和M 代码组成的程序,G代码主要用于控制机床的直线运动和圆弧运动、刀具半径、零点位置等,M代码则是用于控制机床的主轴转速、冷却液开关等控制信号。

基本上数控机床可以实现加工各种形状的物件,而且加工精度高,生产效率高。

二、控制器的分类数控机床控制器根据其构成和结构可以大致分为以下几个类型:1、点位控制器(P控制器):点位控制器可以控制每一个轴单独移动到预定的位置后,马上停止这一轴的运动,使其它轴继续运动。

2、直线插补控制器(L控制器):直线插补控制器是比点位控制器更为先进的控制器,它不仅在每个轴位置上进行控制,还可以控制各轴在不同的位置上同时启动或同时停止。

3、圆弧插补控制器(C控制器):圆弧插补控制器是对圆弧运动进行控制的控制器。

它可以自动地计算和控制机床在坐标平面或变位平面上的转折点、曲线半径以及运动方向等,圆心和半径的计算完全由控制器来完成。

4、模态控制器(M控制器):模态控制器是负责管理机床程序重复执行的控制器。

它只需输入一次程序,就可以重复地使用该程序。

换言之,它可以使用多个程序段,从而实现切换各种不同加工方式,同时还可以根据不同的工件要求随时更改程序的具体内容。

三、系统设计中需要考虑的因素在设计数控机床控制系统时,需要考虑如下因素:1、系统稳定性:稳定性是数控机床控制系统设计的重要指标,必须保证系统在加工过程中不会出现任何一个运动轴的失控。

系统设计时需要合理选用现代控制技术,同时要对硬件和软件进行完整测试,保证系统的稳定性。

数控机床控制系统的设计与实现

数控机床控制系统的设计与实现

数控机床控制系统的设计与实现摘要:数控机床是通过内置的程序控制系统来依照一系列指令进行逻辑动作的机床。

相对于传统机床,数控机床具有高精度、高效率和高质量的特点并且逐渐成为机械行业加工的主要设备。

随着科技的进步,对零部件加工的效率、质量提出了越来越高的要求。

本文通过对数控系统进行研究达到提高加工精度和加工效率的目的。

关键词:数控机床;CNC PLC1.前言数控机床主要由程序介质、数控装置、伺服系统和机床主体四部分组成。

随着电力电子技术的发展使得微处理器等硬件性能有了较大的飞跃,使得数控机床在通用性、柔性、适应性和扩展性上有了较大的提升,随着计算机软件的发展,推动了数控机床向智能化和网络化的发展。

2.Fanuc 机床控制系统的设计2.1机床整体设计双工位立式加工中心系统主要由机床主体、数控系统、电器防护装置、气动装置、液压装置和辅助装置等几部分组成。

通过控系统控制机床主体。

采用伺服电机通过高精度的滚珠丝杠来实现对X、Y、Z轴的驱动;通过减速机构来驱动A、B轴;通过减速机构来驱动ATC 刀库的旋转;采用主轴电机通过V形带来驱动主轴旋转;采用液压装置和电磁阀来控制APC设备。

采用液压装置和气动装置来实现对夹具装置的控制。

2.2 机床电气控制系统的要求机床电气控制系统作为机床的重要组成部直接影响机床的加工精度和效率。

通常对电气控制系统要求如下:(1)可以通过按钮对机床各各部件进行单独的控制,以便于调整和对故障的恢复(2)通过单独控制进给轴来实现手轮模式、快速移动模式和回零模式。

(3)通过在输入介质上输入程序来实现程序编辑模式和远程控制模式,进而控制机床的运动。

(4)根据实际工件设置循环启动模式来实现机床周期性循环动作完成自动上料加工,直到系统收到停止信号。

2.3机床控制系统设计控制系统应采用控制方式简单、开放程度高、成本低的控制技术以实现项目成本低、易用性和可靠性高的要求。

为保证工作台的定位精度,在驱动电机上应用高精度的编码器作为反馈器件,实现了半闭环控制。

数控机床控制系统设计

数控机床控制系统设计

TDNC150数控机床控制系统输入/输出装置的主要作用是输入程序和数据、打印和显示。

数控机床是严格按照外部输入的加工程序完成自动加工的。

加工程序是用字母、数字和其他编码指令表示的程序,是按零件加工顺序记载机床加工所需的各种信息,它包括零件加工的轨迹(如几何尺寸、几何形状等)、工艺信息(如进给速度、主轴转速等)及开关命令(如换刀、冷却液开或关等)。

加工程序常常记录在各种信息载体上,这些载体可以是穿7L带、磁带、磁盘等。

输入装置是将程序载体上的数控代码转换成相应的电脉冲信息,传送并存人数控装置内。

输出装置显示输入的内容及数控工作状态等信息,监控数控系统的运行。

1主传动系统:为了获得高精度就必须要有高稳定性,高精确度,采用无极变速,减少传动机构;用交流伺服主轴电机,通过具有高精度,减震性能的同步齿形带带动主轴运动。

2进给传动系统:为了满足进给运动时,被加工工件的最终位置的精确度和轮廓精度,此进给传动系统必须具备高传动精度,高灵敏度和搞稳定性,所以横向、纵向进给采用性能优良的交流伺服电动机直接驱动。

主运动变速采用变频器来调速,实现无级变速。

3传动元件选用滚珠丝杠螺母副。

此元件具有传动效率高,传动灵敏,摩擦力小且不易产生滑行,寿命较长,又有可逆性,轴向精度较高,施加预紧力后,可消除轴向间隙,反向时无空行程。

4导轨副选用滚动直线导轨副。

它具有一定承载能力,刚性好且有良良好导向精度。

5刀架选用制动回转刀架。

6电机与丝杠的联接方式采用联轴器联接,此联接方式既有较大的扭转刚度,而且能补偿因同轴度及垂直误差引起的干涉现象,能过简化结果,减少噪音,消除传动间隙,减少中间环节带来的传动误差,提高传动刚度控制电路如图所示BK系列机床控制变压器(以下简称变压器)在BK系列控制变压器基础上,我公司技术研发部门经过多年来进一步吸收国内外同类产品的优点,采用先进工艺和严谨设计进行制造,并优选国外先进方法的接线端子,具有性能优良、工作可靠、耗能低、体积小、接线安全,适用性广等特点,是一种理想的变压电源。

基于PLC的数控机床控制系统设计

基于PLC的数控机床控制系统设计

基于PLC的数控机床控制系统设计数控机床是现代制造业中的核心设备之一,其在工业生产中的自动化程度非常高,能够实现高效、高精度的加工。

而PLC(可编程逻辑控制器)作为一种广泛应用于工控领域的专用计算机,其稳定性和可靠性非常高,适用于数控机床控制系统的设计。

硬件设计方面,首先需要选定适用于数控机床控制的PLC,一般推荐选择功能强大、性能稳定的工业级PLC。

其次,需要根据实际应用需求选择适配的输入输出模块,用于与机床的各个传感器和执行器进行连接。

然后,根据数控机床的运动结构,选择合适的电机驱动器和编码器等设备。

最后,需要设计数控机床的操作面板,用于人机交互,包括显示屏、按钮、旋钮等。

软件设计方面,PLC的控制程序需要通过编程语言进行编写,常用的编程语言包括梯形图、指令表、结构化文本等。

在编程中,首先需要实现数控机床的各种基本功能,例如:自动进给、自动下刀、自动换刀等。

然后,针对具体的加工要求,编写相应的加工程序,包括工件的坐标系设定、刀具半径补偿、切削速度设定等。

此外,还需要编写相应的报警和故障处理程序,以保证数控机床的安全运行。

设计完整的基于PLC的数控机床控制系统后,还需要进行相应的调试和测试。

通过连接各个部件,验证控制逻辑是否按预期工作,检查机床运动是否平稳、精确。

在测试过程中,还需要模拟各种异常情况,如断电、通信异常等,确保系统能够正确处理这些异常情况,保证机床的安全性和可靠性。

总之,基于PLC的数控机床控制系统设计需要考虑到硬件和软件两个方面,确保系统功能完善、稳定可靠。

通过合理的硬件设计和编写高效的控制程序,可以实现数控机床的自动化加工,提高生产效率和产品质量。

数控车床控制系统的设计样本

数控车床控制系统的设计样本

CK6163数控车床控制系统设计1.本课题项目背景及研究意义金融危机爆发以来, 国际机床市场不断下滑, 国内经济型数控机床市场也受到了相称大影响, 产销量大幅下降。

虽然数据显示上半年已经止住下滑趋势, 略微回升, 但研究应对方略仍旧是当务之急。

经济型数控机床是国内数控机床行业发展起步产品, 发展时间比较长, 生产公司对此类机床技术掌握状况和生产能力也都比较成熟。

正由于如此, 加之其在国内拥有大量市场空间, 金融危机爆发之前产量较大。

但从去年金融危机后来总体状况来看, 国内经济型数控机床生产公司生产能力明显过剩。

近来中华人民共和国机床工具工业协会调研成果中得到公司生产状况显示, 重要生产经济型数控机床公司受到冲击比较大, 特别是某些产品档次比较低、产量比较大公司受到冲击更大, 甚至浮现某些公司限产现象。

导致这种状况浮现重要因素还是由于市场需求在减少, 加上经济型数控机床生产能力比较强, 生产公司比较多, 竞争比较激烈,同步经济型车床、钻床和铣床出口量下降比较严重, 某些产品出口转内销, 进一步加剧了国内市场竞争。

而对于产品档次比较高公司来说, 受到冲击就不是很明显, 特别是高精尖高档机床仍旧是供不应求。

数控机床代表着机械制造业当代科学技术发展方向和水平。

当前, 国内数控机床发展不但从技术水平上已研制出五坐标数控铣床加工中心, CNC系统和自动编程系统等。

同步, 也拥有了一定数量数控机床开发、生产、使用以及拥有量等都与世界上先进国家有较大差距。

要达到世界先进水平, 迅速发展国内数控机床行业势在必行。

经济型数控机床设计必然性: 数控机床能较好地解决形状复杂、精密、小批多变零件加工问题。

可以稳定加工质量和提高生产率, 也具备适应性强、较高加工精度。

但是应用数控机床还受到其他条件限制。

价格昂贵, 一次性投资巨大, 对于中小公司心有余而力局限性。

当前各公司均有大量通用机床, 完全用数控机床代替主线不也许, 并且代替下来机床闲置起来, 又会导致挥霍。

基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统设计报告

基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统设计报告

基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统设计报告设计报告:基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统设计1.引言数控(数值控制)车床是一种以机电一体化技术为基础,通过计算机控制工件加工的设备。

传统的车床需要操作工人手动控制加工过程,而数控车床则通过计算机编程实现自动化加工。

本设计报告旨在设计基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统,实现工件在XY平面上的精准加工。

2.系统设计(1)硬件设计本系统的硬件设计包括数控车床的机械结构和控制系统的电路设计。

数控车床的机械结构需要设计XY工作台的运动结构。

可以采用步进电机或直流伺服电机作为驱动器,通过丝杆传动实现运动。

同时,需要设计定位传感器用于测量工件位置,反馈给控制系统。

控制系统的电路设计主要包括单片机的选择和配套电路。

可以选择性能稳定、功能强大的单片机作为控制器,并设计外部电路实现与驱动器和传感器的连接。

此外,还需要设计电源电路、通信接口等。

(2)软件设计软件设计是数控车床控制系统非常重要的一部分,需要实现驱动器控制和运动轨迹规划等功能。

可以使用C语言开发嵌入式软件程序。

驱动器控制:通过控制输出脉冲和方向信号,控制步进电机或直流伺服电机的运动。

可以根据用户输入的指令,控制工件在XY平面上移动。

运动轨迹规划:根据用户输入的参数,计算出工件在XY平面上移动的运动轨迹。

可以采用插补算法,实现平滑移动和加工轨迹自由控制。

3.系统实现(1)实现步骤首先,进行硬件设计。

根据车床的尺寸和加工需求设计XY工作台的运动结构,选择合适的驱动器和传感器。

然后,根据单片机选型,设计电路连接驱动器和传感器。

最后,设计电源电路和通信接口。

其次,进行软件设计。

根据硬件设计的结果,编写嵌入式软件程序,实现驱动器控制和运动轨迹规划等功能。

最后,进行系统调试。

根据设计的功能要求,对系统进行全面测试和调试,验证系统的稳定性和性能。

(2)实验结果通过实验验证,本设计的数控车床XY工作台与控制系统实现了工件在XY平面上的精确加工。

基于单片机的数控机床控制系统设计

基于单片机的数控机床控制系统设计

摘要本课题研究的数控机床控制系统主要分为上、下位机。

上位机为一块PC104,主要作用是运行整个数控软件,通过控制面板输入控制命令,通过输出端口来控制各个电机的运行,并将机床的加工信息在LCD屏上显示出来。

下位机就是本课题所要设计的控制面板,它是一个单片机系统,将控制面板的输入信息传到上位机,并从上位机接收信息用LED来显示机床的运行状态。

该系统的总体功能够通过通讯协议完成单片机和上位机之间的通讯,该协议说明用户按了哪些键。

开机后,上位机(PC104)给单片机发送信息,单片机接收到信息后在控制面板上用LED显示机床的状态,用户操作时按控制面板上的按键或转动波动开关,单片机向上位机发送信息告诉上位机用户对机床的操作和对加工过程的一些配置。

上位机根据下位机传送的信息来控制机床的运行,同时也向单片机传送必要的信息。

本控制面板(下位机)分为上下两部分。

上面一块称为MDI面板,下面称为机床操作面板。

MDI面板上都是按键,其功能为:数控软件的软按键(虚拟button,由两个左右方向键和F1,F2,F3,F4,F5等按键组成);文字代码编辑、插入、删除、查看翻页以及几个功能键(诊断,图形,系统设定等)。

下面机床操作面板除了按键外,还有几个波段开关,起停开关以及一些LED灯。

按键的功能是实现机床的操作命令,如打开照明灯,主轴的正转、反转,刀具回零点等。

波段开关的功能分别为设置主轴倍率、进给倍率、快速倍率、方式选择。

快停开关为数控机床启动、停止、急停,LED 灯显示数控机床状态。

本系统设计包括:1、单片机与上位机通信协议的设计。

2、多按键的设计。

3、单片机的抗干扰措施及MAX1232的使用的设计。

4、用MAX1232芯片和上位机进行串口通信的设计。

5、单片机I/O口的扩展的设计。

6、变量的定义设计。

7、灯亮程序的设计。

8、接收程序的设计。

关键词:单片机控制系统按键AbstractCNC machine tool control system of this research project is mainly divided into upper and lower machine. The host computer to the PC104 a main role is to run the CNC software, control commands via the control panel input and output ports to control the operation of each motor, and the machining information to be displayed on the LCD screen. Lower machine is subject to design control panel, which is a single-chip system, the control panel to input information to the host computer, and receive information from the host computer with LED display machine running status.The overall function of the system enough to complete the communication between the microcontroller and the host computer through the communication protocol of the agreement shows the user which key was pressed. Boot the host machine (PC104) to send information to the microcontroller, MCU receives the information on the control panel with LED display machine status, user actions on the control panel button or turn the fluctuations switch, the microcontroller up the machine to send information to tell the host computer users on the machine tool operations and processing configuration. The host computer modem to send the information to control the operation of the machine, but also the necessary information to send to the microcontroller.The control panel (machine) divided into two parts. Above one known as the MDI panel, hereafter referred to as a machine operator panel. Are keys on the MDI panel and its functions are: CNC software soft buttons (the button virtual, composed by the two left and right arrow keys and F1, F2, and F3, the F4, F5, and other key); text code editor, insert, delete, view page as well as several function keys (diagnostic, graphics, system settings, etc.). The following machine operator panel button outside, there are several band switch with the switch and some LED lights. The button's function is a machine tool operation command, such as turn on the lights, the spindle forward and reverse, the tool back to 0:00 and so on. Band switch function to set the spindle override and feed override, rapid override options. Quick stop switch to start, stop, emergency stop and LED lights display the CNC machine tools for CNC machine tools. The system design includes: 1, MCU and host computer communication protocol design.2, a multi-button design.3, anti-jamming measures microcontroller and MAX1232 use design.4, the MAX1232 chip and the host computer serial communication design.5,MCU I / O port expansion design.6, the variable definition of design.7, the program design of the lights.8, the design of the receiving program.Key word:lower machine, The control panel (machine), multi-button目录摘要 (I)Abstract (III)引言 (1)1. 简介 (2)1.1 单片机 (3)1.2 单片机与上位机通信协议设计 (4)2. 多按键处理 (6)3.原理图的分析与实现 (8)3.1单片机的抗干扰措施及MAX1232的使用 (8)3.2 用MAX1232芯片和上位机进行串口通信 (12)3.3 单片机I/O口的扩展 (14)3.4 程序分析 (20)4.总电路图 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)引言由于单片机构成的系统具有可靠性高、使用简单方便、修改灵活等优点,在工业应用上越来越普遍,逐渐取代了以往采用的以大量模拟电路、数字电路和分离原件来制作控制系统的方法。

基于单片机的机床控制系统

基于单片机的机床控制系统

• 199•本系统是根据射频识别技术中的IC 卡应答器工作原理、蓝牙模块工作原理、异常报警、IIC OLED 显示屏等设计的机床控制系统。

该控制系统具备刷卡获取机床的控制权限、手机蓝牙控制机床工作状态、显示屏实时显示机床工作状态等功能。

当代社会由于人们对计算机的使用率越来越高,数控系统渐渐具有了以软件为主的特色,又用PLC 代替了传统的机床逻辑控制系统,使得数控系统更加小巧,使得其灵活性、通用性、可靠性得到进一步的提升,更加容易实现复杂的数控功能,而且使用、维护也变的非常方便,还具有了与网络进行连接以及远程通信等功能。

本设计的机床控制系统根据射频识别技术中的IC 卡应答器工作原理、蓝牙模块工作原理、异常报警、I 2C OLED 显示屏等设计的机床控制系统。

该控制系统具备刷卡获取机床的控制权限、手机蓝牙控制机床工作状态、显示屏实时显示机床工作状态等功能。

本设计可应用于对各种系统的权限管理以及功能控制中。

1 系统组成及总体框图本文设计的机床控制系统由STM32单片机系统、蓝牙串行通信模块、射频识别模块、蜂鸣器模块组成,本设计的原理图如图1所示。

当用户需要使用机床时,需要把IC 卡放在读卡器感应区域的范围内对IC 卡内存储的信息进行读取,当读取出来的信息与数据库中存储的信息匹配时,则蜂鸣器会发出一声鸣叫,表示刷卡用户已经得到机床的控制权,用户可以通过物理按键或者手机蓝牙对机床工作模式进行选择;若信息验证失败,则蜂鸣器会发出四声鸣叫。

利用IIC OLED 显示屏来实时显示机床运行状态。

下面就主要模块做简要说明。

1.1 显示模块本设计采用I 2C 协议的OLED12864显示屏模块。

OLED 显示技术具有自发光的特性,显示效果好而且功耗比LED 低,使用的温度范围广,更加适合小系统的设计。

该OLED12864液晶显示模块即可工基于单片机的机床控制系统大连理工大学城市学院 方嘉铭 于海霞图1 系统原理图• 200•作在3.3V 电压下也可工作在5V 电压下,它不仅有自带的汉字库可以显示汉字,而且I2C 通信协议也非常简单,仅仅通过SCL 、SDA 两根线来传输数据,大大降低了编程的困难程度。

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简易数控机床控制系统设计学号:0601302009 专业:机械电子工程姓名:浦汉军 2007,9,10 南宁任务:设计以单片机为控制核心的简易数控机床的数字程序控制器。

要求1、能用键盘控制工作台沿+X、-X、+Y、-Y向运动,以校正工作台位置。

2、可用于加工直线和圆弧。

3、在运行过程中可人工干预而紧急停车。

4、能实现越界报警。

5、可与PC机通讯。

总体方案设计一、数控系统硬件电路设计选用MCS-51系列的8031CPU作为数控系统的中央处理机。

外接一片EPROM用于存放控制程序、固定批量生产的工件加工程序和数据,再选用一片8kb的6264RAM作为存放试制工件或小批量生产的工件加工程序和数据。

由于系统扩展,为使编程地址统一,采用74LS138译码器完成译码法对扩展芯片进行寻址的功能。

还要考虑机床与单片机之间的光电隔离、功率放大电路。

其设计框图如下图所示:图1.1 总体设计框图工作原理:单片机系统是机床数控系统的核心,通过键盘输入命令,数控装置送来的一系列连续脉冲通过环形分配器、光电耦合器和功率放大器,按一定的顺序分配给步进电动机各相绕组,使各相绕组按照预先规定的控制方式通电或断电,这样控制步进电动机带动工作台按照指令运动。

1.各单元电路设计1.1存储器的扩展选择晶体振荡器的工作频率f 为12MHz 。

主控器CPU 选用8031,根据容量估算,选用一片2764作为程序存储器,一片6264作为数据存储器。

同时,还采用一片74LS373作为地址锁存器。

1.2程序存储器2764EPROM 是用紫外线可擦除的半导体只读存储器, 2764芯片引脚的介绍如下。

P0~P7:数据线,输出。

编程时代码输入。

A0~A7:地址线,输入。

CE :片选信号,低电平有效,输入:读信号,低电平有效,输入PGM :编程脉冲输入端,输入Vpp :编程电压(典型值为12.5V) Vcc :电源(+5V) GND :接地(0V)543D 011D 112D 213D 315D 416D 517D 618D 719A 010A 19A 28A 37A 46A 55A 64A 73A 825A 924A 1021A 1123A 122G N D 14C E 20PG M27V c c 28V p p1N C 26O E 222764图1.2 2764引脚图1.3数据存储器62641)6264为24脚双列直插式器件,其引脚图和逻辑符号图如图1.3所示。

A0~A12:地址输入线。

D0~D7:双向三态数据线。

:片选信号输入线,低电平有效。

CE2:片选信号输入线,高电平有效,可用于掉电保护。

输出允许编程 逻辑 译 码输出缓冲256 256存储矩阵A12 A11``` A0OEPGMCED0 ``` D7:读选通信号输入线,低电平有效。

:写允许信号输入线,低电平有效。

:工作电源电压(+5V)。

GND :电源地。

N C 1A 122A 73A 64A 55A 46A 37A 28A 19A 010D 011D 112D 213G N D14D 315D 416D 517D 618D 719C E120A 1021O E 22A 1123A 924A 825C E226W E 27V c c 286264图1.3 6264引脚图和逻辑符号图2)6264芯片操作方式选择如表1.1所示。

如表1.1CEWEOE 方式 功能0 0 1 写 D0~D7上内容写入A0~A10对应单元 0 1 0 读 A0~A10对应单元内容输出到D0~D7XX非选D0~D7呈高阻1.4键盘显示电路根据系统要求,通过键盘输入命令来实现对机床工作台的运行控制。

一共需要五个键,四个分别控制工作台向+X 、-X 、+Y 、-Y 方向运行,另一个作启动键;通过LED 数码管显示工作台的运行位置,行程范围为10米,精确到0.01米,所以用了4个LED 数码管采用动态显示。

采用键盘显示器接口8279来实现键盘显示功能。

它主要由以下几部分组成。

1)I/0控制和数据缓冲器; 2)控制和定时寄存器及定时控制部分; 3)扫描计数器;A12 Vcc` WE ` CE2 A0 OE D0 1CE ` `` GND D74)回送缓冲器与键盘去抖控制电路;5)FIFO(先进先出)寄存器和状态电路;6)显示器地址寄存器及显示RAM。

下面对引脚名称作简要说明。

DB0~DB7:双向数据总线,用来传送8279与CPU之间的数据和命令。

CLK:时钟输入线,用以产生内部定时的时钟脉冲。

RESET:复位输入线,8279复位后被置为字符显示左端输入,二键闭锁的触点回弹型式,程序时钟前置分频器被置为31,RESET信号为高电平有效。

SL0~SL3:扫描线RL0~RL7:回送线[17]工作过程:每当按下一个键,8279会自动识别键号,产生相应的键编码自动送入先进先出寄存器FIFO中,同时产生中断请求信号IRQ,向CPU请求中断。

当CPU响应中断,执行中断服务程序,并从FIFO中读取编码数据之后,则IRQ信号自动撤消。

如果上一个键的编码数据尚未取走,下一个键盘又被按下,则新的键码进入FIFO中。

由于FOIO中由8个存储单元组成,故最多可依次暂存8个键码。

只有在读完所有数据时,IRQ信号才会撤消。

在中断程序中,CPU是用片外取数指令(MOVX指令)从FIFO中读取数据。

1.5反应式步进电动机的选择根据所获得的信息和实际要求,选用步进电机为75BF001型三相六拍反应式步进电机,其工作电压为+24V,相电流为3A,步距角为1.5度。

3.2.5.1环行脉冲分配器由于本设计选择三相步进电动机75FB001,相对应选择可以控制三相步进电动机的5G8713集成电路芯片。

表1.2 8713引脚功能P1.0 3 13 A相驱动P1.1 45V 12 B相驱动8051系列87135 11 C相驱动单片机 671.7脉冲分配器与单片机接口1.6保护电路采用光电耦合器接口把控制计算机和外部驱动电路完全隔离开来。

具体的光电耦合器如图1.8。

驱动电路本设计采用的驱动电源是功率开关集成电路TWH8715/2。

这是一个集放大、比较、选通、整形和功率开关于一体的高速功率开关集成电路。

其真值表分别见图 1.9及表3.7。

1)TWH8715/2引脚功能[18]1——控制端(高电平有效,TTL电平,下同)2——输入端(选通端低电平有效)3——V-(单电源使用时,接地)4——输出端5——V+(工作电压:+12V—+24V)由TWH8715/2组成的步进电机驱动电路(只画出了A相,B、C相同)原理见图1.10。

其工作原理为:无信号时,光敏三极管截止,2角电位等于1角电位,为高电平;输出端4角也为高电平,即电枢绕组无电流通过;有信号时,光敏三极管受光照而导通,将2角电位拉低至零电平,输出端4角也将下降至输出管饱和电平(约1.6V),这时电枢绕组中有励磁电流流过。

其中V1起续流作用;随工作脉冲频率的升高,电路中呈现的感抗也随之增大,外接限流电阻R3就可以起到降低阻耗的作用。

表1.3 TWH8715/2输入输出状态真值二、数控系统软件设计2.1加工指令 1)加工指令每一条加工指令应包括那些内容与采用那种插补计算方法有关。

我们采用逐点比较法,则每一条加工指令应包括下列内容:(1)线型:直线或圆弧及它所在的象限、走向。

(2)X 轴坐标:加工直线时,它为直线的X 轴终点坐标(Xe),坐标原点取在直线起点。

加工圆弧时,它为圆弧的X 轴起点坐标值(Xe),坐标原点取圆弧的圆心。

Pint1(st) Pint2(in) Pin4(out) X(任意状态) H(高电平大于1.6V) OFF 输出极截止 L(低电平小于1.2V)L(低电平小于1.2V) OFF 输出极截止 H (高电平大于1.6V) L(低电平小于1.2V)ON 输出极接通(3)Y轴坐标值:加工直线时,它为直线的Y轴终点坐标(Ye),坐标原点取在直线起点。

加工圆弧时,它为圆弧的Y轴起点,坐标原点取圆弧的圆心。

(4)总步数J: X、Y轴走步数之和。

本系统使用的加工指令由连续的4个字节组成(不包括加工速度等参数),各个字节的内容定义如下(规定FF为加工结束指令,只占一个字节):(a)第1个字节为线型;(b)第2字节为X坐标值;L1(c)第3字节为Y坐标值;(d)第4为字节为总步数。

2.2编程示例若加工如图所示的扇形工件,其加工程序由下列4条指令组成:(1)L1:Xe=5 Ye=2 j=7(2)NR1:Xe=5 Ye=2 j=6(3)L2: Xe=5 Ye=2 j=7加工结束指令0FFH机器编码程序如下:04H 05H 02H 07H0CH 05H 02H 06H06H 02H 05H 07H0FFH2.3控制程序根据总电路图的硬件结构和加工指令格式,以直线圆弧插补计算方法来设计控制程序。

整个控制程序由主程序、T0中断程序和外部/INTO中断程序组成。

4.3.1主程序主程序首先执行系统初始化工作,然后循环扫描键盘,如果键盘上有键入命令则做相应的命令处理,如果键入启动命令,则做好运行前准备工作以及有关指针和标志初始化。

对中断系统初始化,T0向CPU请求中断,使CPU执行部件加工程序,允许外部INTO 中断,在人工干预按下急停键时停止加工部件。

接着循环查询加工结束标志,加工结束后又等待键命令或主机命令。

2.3.2 T0中断服务程序T0中断服务程序的功能是执行加工程序,一条指令执行完再取新的加工指令,直到遇到停机时关中断,置位结束标志。

在加工指令执行过程中,根据线型做直线圆弧的插补计算。

T0中断程序框图如下:INT中断程2.3.3 0序INT中断程序的功能是实现急停、行程开关的功能。

由于只有2个外部中断请求中断接口,而本设计需要多对个外部中断源,所以采用“OC门”经“线或”后,引入芯片本身的外部中断请求输入端,就可以很方便地扩展多个外部中断源。

几个扩展外部中断源中有一个或几个出现高电平,反相INT低电平触发中断,所以这些中断源都是电平触发方式。

本设计中器输出为0,引用0当工作台越界时,行程开关闭合即满足外部中断源请求条件,则CPU响应中断,转入0003H单元开始执行中断源服务程序。

在中断服务程序中,由软件设定的顺序查询外中断哪一位是高电平,然后进入该中断处理程序。

查询的顺序就是外部扩展中断源的中断INT中断源查询程序的流程图如下。

优先级顺序。

本设计的02.3.4 步进电动机的位置控制步进电动机的位置控制需要两个参数。

第一个参数是步进电动机控制的执行机构当前的位置参数,叫绝对位置。

它是有极限的,其极限是执行机构运行位置的距离,超越了这个极限就报警。

第二个参数是从当前位置移动到目标位置的距离,我么可以用折算的方式将这个距离折算成步进电动机的步数。

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