专利名称：气动标记机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气动标记机，尤其是一体化数控气动标记机。
背景技术：
在现有技术中，对气动标记机的自动化控制需要额外配置微机系统完成，即通过计算机控制气动标记机头的电机和气阀进行标记。计算机必有标准化的中央处理器(CPU)、存储器和输入/输出(I/O)架构，硬件成本高，并且不能灵活地扩展外围设备。气动标记机和微机系统的整体体积也不利于机动作业。近年来随着气动标记技术的进步，气动标记机头体积大大减小，提供数控标记一体化的气动标记机已成为当前标记技术领域急待解决的问题。
实用新型内容本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种数控标记一体化的气动标记机。为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案是一种气动标记机，具有气动标记机头和机座，包括以微处理器为核心控制芯片的数控系统，微处理器的外围扩展设置实时时钟、存储器、接口、显示器，微处理器产生的标记控制信号通过复杂可编程逻辑器件输入气动标记机头的电机和气阀。
本实用新型以微处理器为核心进行设计，提供了多种外围扩展设备，简化了气动标记机的自动化控制的硬件构成，从而降低了成本，减少了设备体积。并且在软件方面，与计算机庞大、复杂的桌面操作系统相比较，与本实用新型简单硬件相应的嵌入式操作系统可靠性更高。本实用新型的使用可以参见本发明人同日申请的发明《气动标记机的标记控制方法》。
图1是本实用新型的电路原理框图；图2是本实用新型的单片机部分电路图；图3是本实用新型的时钟芯片部分电路图；图4是本实用新型的RAM部分电路图；图5是本实用新型的FLASH存储器部分电路图；图6是本实用新型的CF接口部分电路图；图7是本实用新型的USB接口部分电路图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。参见图1，本实用新型包括以微处理器为核心控制芯片的数控系统，微处理器的外围扩展设置实时时钟、存储器、输入输出(I/O)接口、显示器，微处理器产生的标记控制信号通过复杂可编程逻辑器件(CPLD)输入气动标记机头的电机和气阀。采用目前已经成熟的电子设计自动化(EDA)技术，CPLD能够实现完成多路模拟输入的高速同步数/模转换，因此微处理器产生的标记控制信号通过复杂可编程逻辑器件(CPLD)作用，当需要外接PS2键盘或其他扩展I/O时，也可以通过CPLD实现与微处理器的连接，本实用新犁具体实施时可以选用EPM7128STC100～10芯片，更具体的连接根据外接和编程决定，可以参见芯片资料说明。存储器提供程序运行空间和数据存放空间。接口根据外设情况设置，一般兼设USB口和串口。显示器选择普通LED器件即可，属于现有技术中已成熟的部分。本实用新型的实时时钟采用美国DALLAS公司推出的低功耗时钟芯片DS1302传统的数据记录方式是隔时采样或定时采样，没有具体的时间记录，因此只能记录数据而无法准确记录其出现的时间；若采用单片机计时，一方面需要采用计数器，占用硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，同样耗费单片机的资源，而且某些测控系统可能不允许。在系统中采用DS1302则能很好地解决这个问题。具体实施时系统需要的电源模块和电压监控、cpld接口插座等属于现有技术，不做赘述。
微处理器采用精简指令计算机(RISC)处理器。RISC处理器通过嵌入的微内核操作系统和控制程序工作，功能单一、运行效率高。
ARM(Advanced RISC Machines)是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器，已经成为RISC标准。本实用新型选用了Atmel公司基于ARM7TDMI内核的AT91M40800芯片U1。AT91M40800是Atmel公司推出的AT91 16/32位微控制器系列中具有很高性价比的一款芯片。它基于ARM7TDMI内核，内含高性能的32位RISC处理器、16位高集成度指令集、8KB片上SRAM、可编程外部总线接口(EBI)、3通道16位计数器/定时器、32个可编程I/O口、中断控制器、2个USART(其中每个各带2个专用外部数据控制器)、可编程看门狗定时器、主时钟电路和DRAM时序控制电路，并配有高级节能电路；同时，可支持JTAG调试，主频可达到40MHz。AT91M40800芯片支持JTAG(联合测试行动小组，一种国际标准测试协议)边界扫描可于应用程序系统测试，图2中的JP即为JTAG接口。DS1302芯片U2的串行数据输入端SCLK与U1的控制引脚P17相连，串行数据输入/输出端与微处理器的控制引脚P16相连，微处理器通过P18输出信号控制其复位引脚NRST。此外还有外部晶振GXO，用来产生精确而稳定的时钟信号。
所述存储器包括随机存取存储器(RAM)和闪存(FLASH)，RAM和FLASH分别与微处理器以双向通信方式连接。RAM在系统中主要用作程序的运行空间，存放数据及堆栈区，本实用新型实施例的RAM采用单片IS61LV25616芯片U3(256K×16bit)，为了便于实施，更具体的连接关系可以是其数据引脚I/O0～I/O15通过数据总线(D0～D15)与U1的数据引脚D0～D15相连，其地址引脚A0～A17通过地址总线(A1～A18)与U1的地址引脚A1～A18相连，其写操作使能输入端WE、读操作使能输入端OE、片选输入端CE、低位控制LB、高位控制UB分别与U1的对应控制引脚NWRO/NEW、NRD/NOE、NCS1、AO/NLB、NWRI/NUB相连。FLASH存储器具有低电擦除和存储数据的特性，用户编辑的标记文件和标记中所需的字库数据可以保存到其中。本实用新型实施例的FLASH存储器采用AT49BV16147-90芯片U4，为了便于实施，更具体的连接关系可以是其数据引脚I/O0～I/O15通过数据总线(D0～D15)与U1的数据引脚D0～D15相连，其地址引脚AO～A19通过地址总线(A1～A19、P28/A20)与U1的地址引脚A1～A19、P28/A20/CS25相连，其写操作使能输入端WE、读操作使能输入端OE、片选输入端CE、复位引脚RESET分别与U1的对应控制引脚NWRO/NEW、NRD/NOE、NCS0、NRST相连。
本实用新型实施例设置的I/O接口包括通用串行总线(USB)接口、串口、标准闪存(CF)卡接口。USB接口、串口是为下载用户在计算机上编辑的字库文件和标记图形而设的，设置CF卡接口后，也可通过CF卡转存到标记机系统中。CF是目前世界上最小的大容量移动存储设备，本实用新型设置CF接口作为主要外存接口，以免用户额外购买与USB接口兼容的CF卡读卡器。本实用新型采用的一种CFSOCKET插针座U5，其数据引脚D0～D15、地址引脚A1～A3用来与CF卡连接，其写操作使能端IOWR、读操作使能端IORD、复位引脚RESET分别与U1的对应控制引脚NWRO/NEW、NRD/NOE、NRST相连，由设置好驱动程序的微控制器控制。
本实用新型采用MAX232芯片U6实现RS232标准的串口，MAX232芯片的T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT为接TTL/CMOS电平的引脚，TXDSA、TXDSB、R1IN、R2IN为接RS232A电平的引脚，因此为了便于实施，更具体的连接关系可以是T1IN、T2IN分别接U1的P14/TXD0、P21/TXD1/NTR1引脚，R1OUT、R2OUT分别接U1的P15/RXD0、P22/RXD引脚，TXDSA、TXDSB用来接外设的接收端，R1IN、R2IN用来接外设的发送端。本实用新型采用PDIVSBD12芯片U7实现USB口，为了便于实施，更具体的连接关系可以是其数据引脚D0～D7通过数据总线D0～D7与U1的数据引脚D0～D7相连，其地址引脚A0通过地址总线A2与U1的地址引脚A2相连，其读选通引脚RD_N、写选通引脚WR_N、中断引脚INT_N、复位引脚RESET_N分别与U1的对应控制引脚NRD/NOE、NWRO/NEW、P11/IRO2、NRST相连，USB数据线D-、D+在使用时与USB外设连接。
整个系统的正常稳定工作就依赖于上述各部分的相互协调。本实用新型使用时，由外围设置配合下的微处理器运行操作程序，控制气动标记机头打标，软件层次上可以采用模块化结构包括实时时钟(RTC)读写和FLASH操作的主程序模块；包括键盘/按键输入读取、LCD显示的人机交互模块，包括标记文件管理、CF卡操作的文件系统模块；包括USB通信、串口通信的通信模块；包括电机控制和气阀控制的标记控制模块。模块化编程的软件结构清晰、维护方便，与本实用新型配合更有利于提供系统稳定性和可靠性。
权利要求1.一种气动标记机，具有气动标记机头和机座，其特征在于包括以微处理器为核心控制芯片的数控系统，微处理器的外围扩展设置实时时钟、存储器、输入输出接口、显示器，微处理器产生的标记控制信号通过复杂可编程逻辑器件输入气动标记机头的电机和气阀。
2.如权利要求1所述的气动标记机，其特征在于所述微处理器采用精简指令计算机(RISC)处理器。
3.如权利要求2所述的气动标记机，其特征在于所述RISC处理器采用Atmel公司的AT91M40800。
4.如权利要求1或2或3所述的气动标记机，其特征在于所述存储器包括SRAM和FLASH，SRAM和FLASH分别与微处理器以双向通信方式连接。
5.如权利要求1或2或3所述的气动标记机，其特征在于所述输入输出接口包括USB接口、串口、CF卡接口，分别与微处理器以双向通信方式连接。
6.如权利要求4所述的气动标记机，其特征在于所述输入输出接口包括USB接口、串口、CF卡接口，分别与微处理器以双向通信方式连接。
专利摘要本实用新型涉及一种气动标记机，尤其是一体化数控气动标记机，其特征在于包括以微处理器为核心控制芯片的数控系统，微处理器的外围扩展设置实时时钟、存储器、输入输出接口、显示器，微处理器产生的标记控制信号通过复杂可编程逻辑器件输入气动标记机头的电机和气阀。这种数控标记一体化的气动标记机提供了多种外围扩展设备，简化了气动标记机的自动化控制的硬件构成，体积小，成本低。
文档编号G05B19/05GK2763043SQ20042005774
公开日2006年3月8日 申请日期2004年12月14日 优先权日2004年12月14日
发明者张爱萍, 王曙文 申请人:武汉嘉铭激光有限公司