专利名称：便携式自动编程机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数控线切割机床的加工控制及其自动编程设备，特别是一种符合ISO标准带有加工指令数据库的便携式自动编程机。它采用人机对话方式输入加工工件的图纸参数并据此自动编制数控线切割机床加工指令；它设有大容量非易失性静态RAM，采用链式数据结构，把大量加工指令组织成便于管理检索的数控加工指令数据库，最多可贮存13000条加工指令；它还可以直接向数控线切割机床传送加工指令，而无需通过穿孔纸带等中间媒质。它是不同于现有自动编程机的一种新型自动编程机。
现有的自动编程机是由PC或其兼容机等通用微机系统以及自动编程软件构成的一种自动编程系统。它们能自动生成数控加工指令，取代了繁琐复杂费时的手工编程，但也存在以下不足所用通用微机系统一般仅用于数控自动编程，系统资源浪费较大；购置微机和自动编程软件、配置专用接口等价格较高；自动编程系统直接依赖于某种通用微机，它的供货状况直接影响了由其构成的自动编程系统的生产；其数控加工指令输入输出设备不符合ISO标准等。
本实用新型的任务是提出一种更简单，廉价并可实现更多功能的方法设计一种以MCS-51系列单片机为核心的便携式数控编程机，其实质是一台用于数控自动编程目的专用计算机，它可以取代上述由通用微机、专用接口、自动编程软件构成的自动编程系统，并兼有数控加工指令数据库功能和无需穿孔纸带按照ISO标准直接向数控设备传送加工指令的功能。
以下将结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
图1是本实用新型的原理结构框图，即本实用新型是由运行C51高级语言的单片机系统(2)，点阵液晶显示及编码键盘接口(1)，128K字节带断电保护的加工指令数据库(4)，可编程地址译码电路(3)，光隔离输入输出接口电路(5)等五个单元电路组成。各单元的电原理图见图2-图6。
用于运行C51高级语言的单片机系统。见图2。由80C31单片机，74HC373八D锁存器，27C512 EPROM 64K程序存储器组成了单片机基本系统，其中外接晶振CY为12MHZ，R4、E1组成系统加电复位电路。在此基础上扩展62256 32K RAM并实际使用了其中28K，其地址为0000H-6FFFH，它是运行C51高级语言必不可少的硬件环境，这个扩展的单片机系统是本实用新型的控制核心，它可以运行C51高级语言写成的自动编程应用软件，同时可以运行由MCS-51汇编语言写成的系统监控程序。
点阵液晶显示及编码键盘接口电路。见图3。由EDM1602B点阵式液晶字符显示器和82C79可编程键盘显示接口电路组成。其中EDM1602B点阵式液晶字符显示器可以在液晶显示屏上显示2排16位的点阵字符，它占用了系统的7000H-7003H共4个内存地址。用82C79可编程键盘显示接口电路中的编码键盘功能，扩展了24只编码键盘，系统分配其地址为7400H-7401H，图3中的74HC138用于82C79编码扫描输出SL0-SL2的译码，RL0，RL1，RL2用于键值的回扫，82C79的SHIFT经S1接于Vcc，当S1按下的同时，键盘上按下的其余键为第二功能。图3中标注了键盘中各键的定义，其中有16只是双功能键，它满足了本实用新型的各种功能所要求的键盘操作。同时由于这样定义了键盘，本实用新型在相应软件的作用下可以直接运算正弦、余弦、正切、余切、指数等初等数学函数。
128K字节带断电保护功能的加工指令数据库。见图4。它主要由628128 128K字节静态RAM及其断电保护电路组成，占用了单片机系统外部RAM的高32K地址即8000H-FFFFH，并采用地址覆盖技术，使得628128RAM中4组32K字节共同占用这段地址，具体是由80C31(U1)的P1.0，P1.1分别接于628128 RAM的A15，A16端实现的。对于P1.0，P1.1的四个不同状态分别选中628128 RAM中4组32K字节中的一组。图3中的C5、R6、R7、D2的作用是使得系统上电或断电期间保证628128 RAM的CE立即变为低电平的片选禁止态。图4中U11(A)、U11(B)、R8、R9则使得系统上电或断电时保证628128 RAM的WR立即变为高电平，处于写禁止状态。CS2的片选禁止状态以及WR的写禁止状态同时保证了628128 RAM中的数据可靠保持。而不受误读写的破坏。对于128K字节RAM，按照每条数据加工指令占用10个字节计算，可以存贮13000条加工指令，以加工每个工件需要50条加工指令计算，共可以储存多达260套工件的加工指令。为此编制了相应的加工指令数据库管理程序，可方便地按图纸号，工件名检索调出相应的加工指令，并可对这些加工指令进行校验和仿真，以确保其正确可靠。
可编程地址译码电路。见图5。由可编程的门阵列电路GAL16V8，对80C31的高位地址A10、A11-A15及五路译码输出与输入关系的逻辑表达式如下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。
光隔离输入输出接口电路。见图6。由可编程并行接口电路82C55及光耦合器组成。考虑到我国国家标准已要求数控机床逐步采用ISO国际标准编码，采用可编程并行接口电路82C55，通过程序可以方便地定义输入输出。光隔离输出接口电路主要用于向数控线切割加工机床输出由自动编程机产生的加工指令，目前国内用得最多的是5单位3B格式的加工指令，它只要5根数据线，考虑到以后推广8单位的ISO标准，需要8根数据线，定义8255的PA口为输出方式，这8根数据线经8只光耦隔离后接到数控线切割机床的电报头输入端。自动编程机向数控线切割机床传送加工指令采用的是查询方式，PC6作为电报头状态输入PA0-PA7作为8位数据输出，PC7作为选通输出，图3中的B5、R28、D4、D5、D6组成纸带驱动信号的极性与电平转换电路。该光耦输出接口还可以作为标准打印接口，配接各种针式打印机口用以输出自动编程结果或绘制加工轨迹。查询式输入电路由PB0-PB7、PC2、PC1组成，PB0-PB7是八位输入数据端，PC1是状态输入端，PC2是数据输入锁存端。它可以用来接收现有编程系统的编程结果。
典型应用实例如下自动编程。它的操作分为三个部分即图纸参数输入；辅助操作；编程结果输出。对图纸参数的描述采用的是典型化的方法，把任何图形都看成是由圆及其切线组成，把两条直线的交点则作为半径为零的圆处理。按照这个思想编制的图纸参数输入程序，使得输入过程变得非常简单，只要在本自动编程机液晶屏幕的提示下，从本自动编程机专门设计的键盘上逐个输入被加工工件的圆(交点)参数即可。为了简化图纸参数的输入过程，设计了辅助操作程序，它包括对称，旋转，尖角修圆等操作。因此对于对称图形，只要输入一半图形参数，再采用对称操作后，即可获得全部图形参数；对于沿圆周上有若干个相同单元图形的工件，只要在输入一个单元图形后，再采用旋转操作则可获得全部参数。编程结果输出，是把图形参数经过程序计算成为加工指令，并把这些加工指令存入加工指令数据库中相应的文件名下。
向数控机床传送加工指令。按图6所示把本自动编程机PO插座与数控线切割机床的电报机头插座连接起来，自动编程机82C55的PC6经光耦读入电报机头的走纸状态，当检测到电报机头电路发出的走纸脉冲则表明数控线切割机床处于准备接收加工指令状态，此时经82C55的PA0-PA4发出1条3B格式加工指令，当线切割机床读入这条3B指令后则又经电报机头电路发出走纸脉冲，自动编程机则发送出下一条3B加工指令，直到数控线切割机床接收到自动编程机发出的由3B格式表示的停机指令后，则停止传送过程。
接收其它自动编程机系统的加工指令。本自动编程机可以接收并转储其它自动编程系统的编程结果，这种方式弥补了本编程机所无法完成的某些特殊的编程要求，此时本编程机仅作为存储加工指令的数据库使用。例如接收PC机自动编程系统的3B格式编程结果输出时，其接法按图6所示，PC自动编程系统的数据输出、选通输出、状态输入分别经自动编程机的PI插座接82C55的PB0-PB4、PC2、PC1。进入该功能后，由自动编程机发一输入缓冲器空信号，PC编程系统接收到此信号以后，得知自动编程机已准备好，则发出5位加工数据信号及1位选通信号，自动编程机检测到PC1为高时，表明已有数据信号发送到82C55的PB口，读入该信号后PC1即为低，告知PC自动编程机系统可再次发送，直到接收到PC编程系统发送来的加工指令结束信号后，由本自动编程机结束这个接收操作过程。本自动编程机在每接收一条加工指令后即存入加工指令数据库，以备日后调用。
权利要求1.一种以80C31为主机，由一片82C55为扩展I/O接口，由液晶显示器和薄膜键盘作为人机对话装置并带有128K加工指令数据库的便携式自动编程机，其特征是由275C12 EPROM和62256 RAM分别作为程序存储器和数据存储器，组成运行C51等高级语言的硬件环境，由628128静态RAM和74HC00与非门电路组成128K字节加工指令数据库并由3.6V可充电电池提供断电数据保持电源。
2.根据权利要求1所述的便携式自动编程机，其特征是由EDM1602B点阵式液晶字符显示器作为面板显示，由82C79及24只定义薄膜键组成双功能键盘。
3.根据权利要求1所述的便携式自动编程机，其特征是由82C55PA口、PC6、PC7及光耦作为可编程程控加工指令输出接口，由82C55PB口、PC1、PC2作为可编程加工指令输入接口，其输入输出均可处理符合IS0标准的8位数据代码。
4.根据权利要求1所述的便携式自动编程机，其特征是由GAL16V8组成可编程地址译码电路。
专利摘要本实用新型是一种以80C31单片机为主机,由一片82C55为扩展I/O接口,由液晶显示器和薄膜键盘作为人机对话装置的并带有128K加工指令数据库的便携式自动编程机。这种新型自动编程机具有自动编程、接收并存储符合ISO标准的加工指令以及向数控加工机床传送加工指令等多种功能。本实用新型具有结构紧凑、体积小巧、价格低廉、操作方便的特点,适合在中小型加工企业数控机床用户中推广应用。
文档编号G06F15/04GK2276644SQ9622368
公开日1998年3月18日 申请日期1996年9月18日 优先权日1996年9月18日
发明者陈东 申请人:陈东