專利名稱：便攜式自動編程機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及數(shù)控線切割機(jī)床的加工控制及其自動編程設(shè)備，特別是一種符合ISO標(biāo)準(zhǔn)帶有加工指令數(shù)據(jù)庫的便攜式自動編程機(jī)。它采用人機(jī)對話方式輸入加工工件的圖紙參數(shù)并據(jù)此自動編制數(shù)控線切割機(jī)床加工指令；它設(shè)有大容量非易失性靜態(tài)RAM，采用鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，把大量加工指令組織成便于管理檢索的數(shù)控加工指令數(shù)據(jù)庫，最多可貯存13000條加工指令；它還可以直接向數(shù)控線切割機(jī)床傳送加工指令，而無需通過穿孔紙帶等中間媒質(zhì)。它是不同于現(xiàn)有自動編程機(jī)的一種新型自動編程機(jī)。
現(xiàn)有的自動編程機(jī)是由PC或其兼容機(jī)等通用微機(jī)系統(tǒng)以及自動編程軟件構(gòu)成的一種自動編程系統(tǒng)。它們能自動生成數(shù)控加工指令，取代了繁瑣復(fù)雜費(fèi)時的手工編程，但也存在以下不足所用通用微機(jī)系統(tǒng)一般僅用于數(shù)控自動編程，系統(tǒng)資源浪費(fèi)較大；購置微機(jī)和自動編程軟件、配置專用接口等價格較高；自動編程系統(tǒng)直接依賴于某種通用微機(jī)，它的供貨狀況直接影響了由其構(gòu)成的自動編程系統(tǒng)的生產(chǎn)；其數(shù)控加工指令輸入輸出設(shè)備不符合ISO標(biāo)準(zhǔn)等。
本實用新型的任務(wù)是提出一種更簡單，廉價并可實現(xiàn)更多功能的方法設(shè)計一種以MCS-51系列單片機(jī)為核心的便攜式數(shù)控編程機(jī)，其實質(zhì)是一臺用于數(shù)控自動編程目的專用計算機(jī)，它可以取代上述由通用微機(jī)、專用接口、自動編程軟件構(gòu)成的自動編程系統(tǒng)，并兼有數(shù)控加工指令數(shù)據(jù)庫功能和無需穿孔紙帶按照ISO標(biāo)準(zhǔn)直接向數(shù)控設(shè)備傳送加工指令的功能。
以下將結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本實用新型的原理結(jié)構(gòu)框圖，即本實用新型是由運(yùn)行C51高級語言的單片機(jī)系統(tǒng)(2)，點陣液晶顯示及編碼鍵盤接口(1)，128K字節(jié)帶斷電保護(hù)的加工指令數(shù)據(jù)庫(4)，可編程地址譯碼電路(3)，光隔離輸入輸出接口電路(5)等五個單元電路組成。各單元的電原理圖見圖2-圖6。
用于運(yùn)行C51高級語言的單片機(jī)系統(tǒng)。見圖2。由80C31單片機(jī)，74HC373八D鎖存器，27C512 EPROM 64K程序存儲器組成了單片機(jī)基本系統(tǒng)，其中外接晶振CY為12MHZ，R4、E1組成系統(tǒng)加電復(fù)位電路。在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展62256 32K RAM并實際使用了其中28K，其地址為0000H-6FFFH，它是運(yùn)行C51高級語言必不可少的硬件環(huán)境，這個擴(kuò)展的單片機(jī)系統(tǒng)是本實用新型的控制核心，它可以運(yùn)行C51高級語言寫成的自動編程應(yīng)用軟件，同時可以運(yùn)行由MCS-51匯編語言寫成的系統(tǒng)監(jiān)控程序。
點陣液晶顯示及編碼鍵盤接口電路。見圖3。由EDM1602B點陣式液晶字符顯示器和82C79可編程鍵盤顯示接口電路組成。其中EDM1602B點陣式液晶字符顯示器可以在液晶顯示屏上顯示2排16位的點陣字符，它占用了系統(tǒng)的7000H-7003H共4個內(nèi)存地址。用82C79可編程鍵盤顯示接口電路中的編碼鍵盤功能，擴(kuò)展了24只編碼鍵盤，系統(tǒng)分配其地址為7400H-7401H，圖3中的74HC138用于82C79編碼掃描輸出SL0-SL2的譯碼，RL0，RL1，RL2用于鍵值的回掃，82C79的SHIFT經(jīng)S1接于Vcc，當(dāng)S1按下的同時，鍵盤上按下的其余鍵為第二功能。圖3中標(biāo)注了鍵盤中各鍵的定義，其中有16只是雙功能鍵，它滿足了本實用新型的各種功能所要求的鍵盤操作。同時由于這樣定義了鍵盤，本實用新型在相應(yīng)軟件的作用下可以直接運(yùn)算正弦、余弦、正切、余切、指數(shù)等初等數(shù)學(xué)函數(shù)。
128K字節(jié)帶斷電保護(hù)功能的加工指令數(shù)據(jù)庫。見圖4。它主要由628128 128K字節(jié)靜態(tài)RAM及其斷電保護(hù)電路組成，占用了單片機(jī)系統(tǒng)外部RAM的高32K地址即8000H-FFFFH，并采用地址覆蓋技術(shù)，使得628128RAM中4組32K字節(jié)共同占用這段地址，具體是由80C31(U1)的P1.0，P1.1分別接于628128 RAM的A15，A16端實現(xiàn)的。對于P1.0，P1.1的四個不同狀態(tài)分別選中628128 RAM中4組32K字節(jié)中的一組。圖3中的C5、R6、R7、D2的作用是使得系統(tǒng)上電或斷電期間保證628128 RAM的CE立即變?yōu)榈碗娖降钠x禁止態(tài)。圖4中U11(A)、U11(B)、R8、R9則使得系統(tǒng)上電或斷電時保證628128 RAM的WR立即變?yōu)楦唠娖?，處于寫禁止?fàn)顟B(tài)。CS2的片選禁止?fàn)顟B(tài)以及WR的寫禁止?fàn)顟B(tài)同時保證了628128 RAM中的數(shù)據(jù)可靠保持。而不受誤讀寫的破壞。對于128K字節(jié)RAM，按照每條數(shù)據(jù)加工指令占用10個字節(jié)計算，可以存貯13000條加工指令，以加工每個工件需要50條加工指令計算，共可以儲存多達(dá)260套工件的加工指令。為此編制了相應(yīng)的加工指令數(shù)據(jù)庫管理程序，可方便地按圖紙?zhí)?，工件名檢索調(diào)出相應(yīng)的加工指令，并可對這些加工指令進(jìn)行校驗和仿真，以確保其正確可靠。
可編程地址譯碼電路。見圖5。由可編程的門陣列電路GAL16V8，對80C31的高位地址A10、A11-A15及五路譯碼輸出與輸入關(guān)系的邏輯表達(dá)式如下Y0＝A15·A14·A13·A12Y1＝A15·A14·A13·A12·A11·A10Y2＝A15·A14·A13·A12·A11·A10+RD+WRY3＝A15Y4＝A15·A14·A13·A12·A11·A10Y0的地址是0000H-6FFFH，Y1的地址是7400H-7401H，Y2的地址是7000H-7003H，Y3的地址是8000H-FFFFH，Y4的地址是7800H-7803H。
光隔離輸入輸出接口電路。見圖6。由可編程并行接口電路82C55及光耦合器組成?？紤]到我國國家標(biāo)準(zhǔn)已要求數(shù)控機(jī)床逐步采用ISO國際標(biāo)準(zhǔn)編碼，采用可編程并行接口電路82C55，通過程序可以方便地定義輸入輸出。光隔離輸出接口電路主要用于向數(shù)控線切割加工機(jī)床輸出由自動編程機(jī)產(chǎn)生的加工指令，目前國內(nèi)用得最多的是5單位3B格式的加工指令，它只要5根數(shù)據(jù)線，考慮到以后推廣8單位的ISO標(biāo)準(zhǔn)，需要8根數(shù)據(jù)線，定義8255的PA口為輸出方式，這8根數(shù)據(jù)線經(jīng)8只光耦隔離后接到數(shù)控線切割機(jī)床的電報頭輸入端。自動編程機(jī)向數(shù)控線切割機(jī)床傳送加工指令采用的是查詢方式，PC6作為電報頭狀態(tài)輸入PA0-PA7作為8位數(shù)據(jù)輸出，PC7作為選通輸出，圖3中的B5、R28、D4、D5、D6組成紙帶驅(qū)動信號的極性與電平轉(zhuǎn)換電路。該光耦輸出接口還可以作為標(biāo)準(zhǔn)打印接口，配接各種針式打印機(jī)口用以輸出自動編程結(jié)果或繪制加工軌跡。查詢式輸入電路由PB0-PB7、PC2、PC1組成，PB0-PB7是八位輸入數(shù)據(jù)端，PC1是狀態(tài)輸入端，PC2是數(shù)據(jù)輸入鎖存端。它可以用來接收現(xiàn)有編程系統(tǒng)的編程結(jié)果。
典型應(yīng)用實例如下自動編程。它的操作分為三個部分即圖紙參數(shù)輸入；輔助操作；編程結(jié)果輸出。對圖紙參數(shù)的描述采用的是典型化的方法，把任何圖形都看成是由圓及其切線組成，把兩條直線的交點則作為半徑為零的圓處理。按照這個思想編制的圖紙參數(shù)輸入程序，使得輸入過程變得非常簡單，只要在本自動編程機(jī)液晶屏幕的提示下，從本自動編程機(jī)專門設(shè)計的鍵盤上逐個輸入被加工工件的圓(交點)參數(shù)即可。為了簡化圖紙參數(shù)的輸入過程，設(shè)計了輔助操作程序，它包括對稱，旋轉(zhuǎn)，尖角修圓等操作。因此對于對稱圖形，只要輸入一半圖形參數(shù)，再采用對稱操作后，即可獲得全部圖形參數(shù)；對于沿圓周上有若干個相同單元圖形的工件，只要在輸入一個單元圖形后，再采用旋轉(zhuǎn)操作則可獲得全部參數(shù)。編程結(jié)果輸出，是把圖形參數(shù)經(jīng)過程序計算成為加工指令，并把這些加工指令存入加工指令數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的文件名下。
向數(shù)控機(jī)床傳送加工指令。按圖6所示把本自動編程機(jī)PO插座與數(shù)控線切割機(jī)床的電報機(jī)頭插座連接起來，自動編程機(jī)82C55的PC6經(jīng)光耦讀入電報機(jī)頭的走紙狀態(tài)，當(dāng)檢測到電報機(jī)頭電路發(fā)出的走紙脈沖則表明數(shù)控線切割機(jī)床處于準(zhǔn)備接收加工指令狀態(tài)，此時經(jīng)82C55的PA0-PA4發(fā)出1條3B格式加工指令，當(dāng)線切割機(jī)床讀入這條3B指令后則又經(jīng)電報機(jī)頭電路發(fā)出走紙脈沖，自動編程機(jī)則發(fā)送出下一條3B加工指令，直到數(shù)控線切割機(jī)床接收到自動編程機(jī)發(fā)出的由3B格式表示的停機(jī)指令后，則停止傳送過程。
接收其它自動編程機(jī)系統(tǒng)的加工指令。本自動編程機(jī)可以接收并轉(zhuǎn)儲其它自動編程系統(tǒng)的編程結(jié)果，這種方式彌補(bǔ)了本編程機(jī)所無法完成的某些特殊的編程要求，此時本編程機(jī)僅作為存儲加工指令的數(shù)據(jù)庫使用。例如接收PC機(jī)自動編程系統(tǒng)的3B格式編程結(jié)果輸出時，其接法按圖6所示，PC自動編程系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出、選通輸出、狀態(tài)輸入分別經(jīng)自動編程機(jī)的PI插座接82C55的PB0-PB4、PC2、PC1。進(jìn)入該功能后，由自動編程機(jī)發(fā)一輸入緩沖器空信號，PC編程系統(tǒng)接收到此信號以后，得知自動編程機(jī)已準(zhǔn)備好，則發(fā)出5位加工數(shù)據(jù)信號及1位選通信號，自動編程機(jī)檢測到PC1為高時，表明已有數(shù)據(jù)信號發(fā)送到82C55的PB口，讀入該信號后PC1即為低，告知PC自動編程機(jī)系統(tǒng)可再次發(fā)送，直到接收到PC編程系統(tǒng)發(fā)送來的加工指令結(jié)束信號后，由本自動編程機(jī)結(jié)束這個接收操作過程。本自動編程機(jī)在每接收一條加工指令后即存入加工指令數(shù)據(jù)庫，以備日后調(diào)用。
權(quán)利要求1.一種以80C31為主機(jī)，由一片82C55為擴(kuò)展I/O接口，由液晶顯示器和薄膜鍵盤作為人機(jī)對話裝置并帶有128K加工指令數(shù)據(jù)庫的便攜式自動編程機(jī)，其特征是由275C12 EPROM和62256 RAM分別作為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，組成運(yùn)行C51等高級語言的硬件環(huán)境，由628128靜態(tài)RAM和74HC00與非門電路組成128K字節(jié)加工指令數(shù)據(jù)庫并由3.6V可充電電池提供斷電數(shù)據(jù)保持電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式自動編程機(jī)，其特征是由EDM1602B點陣式液晶字符顯示器作為面板顯示，由82C79及24只定義薄膜鍵組成雙功能鍵盤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式自動編程機(jī)，其特征是由82C55PA口、PC6、PC7及光耦作為可編程程控加工指令輸出接口，由82C55PB口、PC1、PC2作為可編程加工指令輸入接口，其輸入輸出均可處理符合IS0標(biāo)準(zhǔn)的8位數(shù)據(jù)代碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式自動編程機(jī)，其特征是由GAL16V8組成可編程地址譯碼電路。
專利摘要本實用新型是一種以80C31單片機(jī)為主機(jī),由一片82C55為擴(kuò)展I/O接口,由液晶顯示器和薄膜鍵盤作為人機(jī)對話裝置的并帶有128K加工指令數(shù)據(jù)庫的便攜式自動編程機(jī)。這種新型自動編程機(jī)具有自動編程、接收并存儲符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的加工指令以及向數(shù)控加工機(jī)床傳送加工指令等多種功能。本實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧、價格低廉、操作方便的特點,適合在中小型加工企業(yè)數(shù)控機(jī)床用戶中推廣應(yīng)用。
文檔編號G06F15/04GK2276644SQ9622368
公開日1998年3月18日 申請日期1996年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月18日
發(fā)明者陳東 申請人:陳東