专利名称：简便智能绘图仪的制作方法
技术领域：
现有的绘图装置通常由绘图笔、尺、圆规、分规等所组成，其绘图效率很低。随计算机的推广使用，出现了计算机绘图技术，绘图效率有了大幅度提高，但就目前情况看，由于其造价很高，计算机绘图技术还不能广泛使用。
为了克服现有绘图技术中的上述困难，本申请人设计出一种“简便智能绘图仪”，它采用单片微机控制，其效率为普通绘图仪的数倍。不但减轻了绘图员的劳动强度，而且由于其结构简单、使用方便、造价较低，因而便于推广使用。
本简便智能绘图仪的结构分为机械尺和控制器两大部分。
一、机械尺部分如附
图1所示，它由横尺1、纵尺2、绘图笔座3、落笔器4、横向位置刻度指针5、横尺滑座6、纵向位置刻度指针7、滑轮8、驱动器9、限位开关10、纵尺上端固定脚11、绘图笔12所组成。纵尺垂直固定在普通绘图板上，其上端固定脚11可以上下调节。纵尺上装有一个可以上下滑动的横尺滑座6，横尺的左端装有一滑轮8，右端固定在横尺滑座6上，绘图时，横尺固定在与纵尺垂直的位置上。横尺上还有一可以左右移动的绘图笔座3，其上装以绘图笔12。调节横尺在横尺滑座上的位置，可改变绘图笔横向移动范围。同样，纵尺上的横尺滑座可以带动横尺和绘图笔上下移动，调节纵尺上端固定脚的上下位置，可以改变绘图笔纵向移动范围。因此，绘图笔在绘图笔座和横尺的机械运动作用下，能够绘制各种直线和曲线。绘图笔座和横尺滑座的机械运动，分别依靠横尺和纵尺上的驱动器来完成。横尺和纵尺上分别标有刻度，使用时，通过观察笔座上的指针和横尺滑座上的指针所指示的刻度数，确定绘图笔的位置。在横尺的滑轮端，横尺滑座上，纵尺下端以及纵尺上端固定脚上，分别装有四个限位开关，用于限制绘图笔的移动范围。
二、控制器部分如附图2所示，控制器电路由下列几部分组成单片计算机1、地址寄存器2、程序存储器3、数据存储器4、按键开关5、显示驱动器6、指示器7、数码显示器8、键盘9、步进电机10、落笔器11。这些编码(1－11)在图2中均用较大的阿拉伯数字表示，图中较小的阿拉伯数字为电路连线的根数。
本绘图仪选用48系列8039型单片机(亦可选用其他系列其他型号单片机)。此机P0口有八条数据和地址复用线与显示驱动器、指示器、数码显示器、键盘和按键开关、地址寄存器、程序和数据存储器相连，用于传送数据和地址信号。单片机的P2口的八条线有三条线与程序和数据存储器相连，作为地址信号线使用。另外有一条线与落笔器相连，作为控制信号线。余下的四条线分别与数据存储器、显示驱动器并指示器、数码显示器、键盘并按键开关相连，作为选择各部分的信号线。单片机的P1口有八条线，作为两步进电机驱动器控制信号线使用。此外，还有检测线、读写信号线、复位线等。整个电路系统，从电路结构上看，是以单片微机为中心，通过数据总线，地址总线和控制总线，把整个系统各个部分连接起来。
单片微机是本智能绘图仪的“心脏”。智能绘图仪的工作，完全受单片微机的控制。而单片机的工作，按照已经编排好的程序一步一步进行。其过程是绘图仪工作时，微机处在检测状态，通过检测键盘和按键开关判断要执行的指令。取得指令信号后，从程序存储器中读取相应的程序，转入执行程序。在执行过程中，有时需要把数据存入数据存储器或从数据存储器中读取数据，然后给功能指示器输入指示信号，并将处理结果送入数码显示器显示。同时，输出控制信号，控制步进电机、落笔器动作。当执行完这套程序后，微机便又回到原检测状态，等待处理下一个程序。
如图3所示，控制盒的板面上部，有一显示器22，可显示两个四位数及其单位。显示器下面有四排指示灯，第一排指示灯指示绘图的比例尺，第二、三排指示一般绘图功能，第四排指示用户专设绘图功能，其余是操作键。
1、“比例”键，用于设定绘图比例。当其右侧的一指示灯亮时，指示一比例值。每按一下比例键，原指示灯灭，其右邻一指示灯亮，比例值改变。依此类推，循环指示。
2、“功能＋”键，用于选择绘图功能。操作与比例键相同，每按此键一下，原指示灯灭，右邻指示灯亮，指示绘图功能改变。
3、“功能－”键，与功能＋键功能完全相同，只是指示灯指示的顺序为由右向左。
4、“用户功能”键，用于选择用户定义的常用图形和符号。每按此键一下，即选择取一用户已经定义的图形或符号。因这些图形或符号在绘图中经常使用，使用此键可以避免重复绘图。
5、“上”调整键，用于移笔和调整显示的数值。每按此键一下，显示器右边4位数增加一个单位，移笔时，笔向上移一个单位(注此键及下面将介绍的三个调整键，一般与“换档”键、“移笔”键配合使用)。
6、“下”调整键，作用同“上”键。不同在于每按此键一下，显示器右边4位数减少一个单位，移笔时，笔向下移一个单位。
7、“左”调整键，作用同“上”、“下”键。不同在于每按此键一下，显示器右边4位数减一个单位，移笔时，笔向左移一个单位。
8、“右”调整键，作用同“左”键。操作结果相反每按此键一下，显示器左边4位数增加一个单位，移笔时，笔向右移一个单位。
9、“换档”键，在画椭圆、弧、单点线等复杂曲线时，此键用于输入画图数据。
10、“执行”键，按动此键即执行一个曲线的绘图。
11、“移笔”键，用于移笔。使用时需与调整键配合。
12、“置零”键，在画直型线时，用于设置绘图的起点和终点，或者在执行画线中暂停画线。
13、“＋／－”键，此键左右各一，分别用于调整左右两个4位数的正负符号。
14、“加速”键，用于加快移笔的速度。移笔时按此键，可使移笔的速度增加数倍。
15、“定义”键用于用户储存定义的图形或符号。
16、“恢复”键用于用户完成储存定义图形或符号工作后，恢复绘图工作。
17、“绘图”键用于重新绘出寄存的总图。
18、“删除”键用于删除寄存的绘图内容。
19、“校正”键用于校正显示器零位。
20、“落笔”键按此键笔即落下。
21、“电源”键绘图仪的电源开关。
22、控制器的数码显示器，可显示左右两个4位数。
23、“横”字，指示所显示的数为绘图笔在横向的位置刻度数或移动刻度数。
24、“长轴”指示所显示的数为要画的椭圆长轴长度数。
25、“线段”指示所显示的数为要画的虚线(单点线、双点线)线段长度数。
26、“起始”指示所显示的数为要画的弧的起始角度数。
27、“纵”指示显示数为绘图笔在纵向的位置刻度数或移动刻度数。
28、“短轴”指示所显示的数为要画的椭圆短轴长度数。
29、“间距”指示所显示的数为要画的虚线(单点线，双点线)线段间距数。
30、“结束”指示所显示的数为要画的弧的结束角度数。
31、“毫米”显示数的长度单位。
32、“度”显示数的角度单位。
使用时(1)首先接通电源，然后按“校正”键，横尺便向下平移，绘图笔沿横尺向左移动，在横尺和绘图笔分别移到各自的端点时，触动端点的限位开关，移动就会随即停止。这时，输入给控制器置零信号，使笔在横尺和纵尺上的位置显示数均为零。笔座和横尺滑座上的指针，应指示在零刻度上。
(2)比例尺选择控制器的第一排指示灯指示比例尺。其中第一个灯亮表示比例尺为11，如选择12比例尺，就按一下“比例”键，第一个指示灯灭，右邻12指示灯亮，比例值为12，依此类推，可选择出所需要的比例尺。
(3)画线功能选择控制器上的两排画线功能指示灯，指示画线功能。如果“直线”指示灯亮，表示此时操作绘图仪画出来的线是直线，如想改换画椭圆，就按一下“功能＋”键，直线指示灯灭，右邻“椭圆”指示灯亮，假如再按一下此键，“椭圆”指示灯灭，单点线指示灯亮。依此类推，循环选择。“功能－”键的选择方向则相反。
(4)移笔。移笔时，先按移笔键，此时显示器显示的是笔的位置，左边4位数前标有“横”字的指示，显示的是笔在横尺上的位置刻度数，右边4位数前标有“纵”字的指示，显示的是笔在纵尺上的位置刻度数，这时显示器上所显示的两个刻度数，与笔座和横尺滑座上的指针指示的刻度数是一致的。移笔时，一只手按“移笔”键，另一只手每按动四个调整键(上、下、左、右)中的一个，笔即移动一个单位。同时显示器的数值对应改变一个单位。如每按一下“上”键，绘图笔即向上移0.1毫米(假设笔移动的最小单位是0.1毫米)，同时，显示器右边4位数加一个单位。依此类推，其他三个调整键亦能得到类似结果。为方便起见，规定“上”和“下”键分别控制显示器右4位数的加和减，“左”和“右”键分别控制显示器左4位数的减和加。移笔时，若想加快移笔速度，在按移笔键的同时，按“加速”键即可。
(5)直线的画法按功能键选择画直线功能，即直线指示灯亮。下面介绍几种基本的画直线方法。
①移笔画线法假如在绘图纸上画一条从A点到B点的直线，操作方法是先把绘图笔移动到A点上，笔尖对准A点后按置零键，置笔在两尺上的移动刻度数为零，然后把笔移到B点上，这时显示器显示的是笔在横尺和纵尺上的位置刻度数，松开移笔键后，显示器左右数值是从A点到B点笔在横尺和纵尺上的移动刻度数。即以A点为坐标系的原点，B点的坐标值。画线时，只需按一下“执行”键，笔就会从B点到A点画一直线。这种画线法就是“移笔画线法”。
②定点画线法假设AB两点如上。需先计算出从A点到B点笔在横尺和纵尺上将要移动的刻度数，然后按调整键，把这两刻度数输入控制器中，并分别用显示器显示出来，B点若在笔的右边为正数，符号不变，若在左边为负数，按左边的“＋／－”键，在左4位显示数前加“一”符号。同样，B点若在笔的下面，右4位数前也应有“一”符号。然后按执行键，即可从A点到B点画一直线。这种画线法就是“定点画线法”。
移笔画线法和定点画线法是使用本简便智能绘图仪的两种基本画线方法，区别在于移笔画线法是在A点置零后移到B点，再从B点画回到A点，而定点画线法需先计算移动刻度数，然后直接从A点画至B点。使用时可任意选取一种。
③定长度、角度画线法在上述两画线法中，通过显示器所显示的是从一点(A点)到另一点(B点)笔在两尺上的移动刻度数，若想同时知道这两点间直线的长度和角度，可在执行画线操作前按“换档”键，显示器即显示出这条直线的长度数和角度数(左边4位数显示长度数，右边4位数显示角度数)。如果需要画一条已知长度和角度的直线，方法如下先将笔移到所需位置上，然后按“换档”键，同时使用“左”、“右”调整键调整左边的长度显示数值，使其等于直线长度；用“上”、“下”调整键调整右边的角度显示数值，使其等于直线的角度，最后按“执行”键，即可从A点画出一条所需一定长度和角度的直线。
(6)单点线(双点线和虚线)的画法单点线(双点线和虚线)的操作方法，与画直线的方法基本相同，不同点除画线时画线指示不同外，还在于画直线过程中，按“换档”键，显示器显示的是直线的长度和角度数，而画单点线(双点线和虚线)时，显示器显示的是线段长度和线段间距。操作时，按“换档”键，用“左”、“右”键调整左边线段长度的显示数值，用上、下键调整右边线段间距的显示数值。调整以后按“执行”键即可。如想画已知长度和角度的单点线(双点线和虚线)，长度和角度的输入需先在画直线操作下，用“定长度、角度画线法”调整好直线的长度和角度，再按功能键选择画单点线(双点线和虚线)，最后调整线段的长度和间距，即可执行画线。
(7)折线、波浪线的画法除功能指示不同外，与画直线的操作方法完全相同，如果按“比例”键选择不同比例尺，可对应画出不同大小的折线、波浪线。
(8)椭圆、圆和弧的画法按功能键选择画椭圆功能，即“椭圆”指示灯亮。
①一定角度的椭圆画法首先把笔移到椭圆圆心的位置上，此时显示器左边显示椭圆的长轴长度数值，右边显示椭圆的短轴长度数值。调整这两个显示数值使其等于所要画椭圆的长轴数和短轴数。按“换档”键，同时用调整键调整显示器左边和右边的显示数使其等于长轴的角度数，最后按“执行”键即可画出一定角度的椭圆。
②画圆即画长轴和短轴的长度均等于圆的半径的椭圆。
③画弧在画椭圆过程中，按“换档”键，显示器左边显示的既是椭圆长轴的角度，也是圆弧的起始角度，右边显示的是圆弧的结束角度。用调整键调整这两个角度，即可画弧(当这两个角度相等时，画出的即是椭圆)。
本仪器还可以根据需要编入其他程序，如画渐开线、正弦线等特殊曲线。
(9)用户图形和符号的储存及使用在绘图中，经常使用的一些图形和符号，可以先储存起来，方法如下先按“定义”键，使绘图仪处在用户定义状态，此时用户第一指示灯亮，表示选用第一号储存单元。假如此时第一号储存单元已被定义(即已有图形存入)，可再按“用户”键选择其他储存单元。选好以后，可以用前面介绍的绘图方法，把要储存的图形或符号画出来，即可存入(按“删除”键会把此单元储存的内容全部删除)。画好后，按“恢复”键，便可恢复原绘图状态。如果需要提取所存入的图形或符号，按“用户”键，当所存入图形或符号的储存单元指示灯亮后，按“执行”键即可画出所存图形或符号。画完后，按“功能”键，便可恢复原绘图状态。使用此“用户”键，在绘图中可以避免图形或符号的多次重复绘制，提高绘图效率。
(10)描图按落笔键，将绘图笔落到纸上，这时用移笔法移动绘图笔，笔即落在纸上画出一笔的移动路线，因此，按“落笔”键移笔，可以在纸上描图。
(11)重复绘图本智能绘图仪具有寄存功能，也就是从绘图开始到结束的全部绘制内容都可以寄存在仪器内。当按“绘图”键时，绘图仪会自动把已经绘制的图重新绘制一遍，按“删除”键，寄存的内容则会全部删除。
本绘图仪可根据各个学科的不同需要，增加一些特殊功能。如增加与计算机或电子打字机配套的专用接口，可以通过计算机或电子打字机控制操作。
本实用新型结构简单，使用方便，造价低廉，因而便于推广使用。
权利要求1.一种绘图仪，其特征在于它由机械尺和控制器所组成，所说的机械尺是由横尺、纵尺、绘图笔座、落笔继电器、横向位置刻度指针、横尺滑座、纵向位置刻度指针、滑轮、驱动器、限位开关和纵尺固定脚所组成。纵尺垂直地固定在普通绘图板上，其上端有一固定脚，可移动。此外还装有一可以上下滑动的横尺滑座；横尺的一端装有一滑轮，另一端固定在横尺滑座的转轴上，横尺上还有一可左右移动的绘图笔座，其上装以绘图笔，横尺和纵尺上都带有刻度和装有驱动器，绘图笔座和横尺滑座上都有指针，在横尺的滑轮端，横尺滑座上，纵尺的下端和纵尺上端的固定脚上装有限位开关。
2.如权利要求1所述的绘图仪，其特征在于所说的控制器是由单片计算机、地址寄存器、程序存储器、数据存储器、按键开关、显示驱动器、指示器、数码显示器、键盘、步进电机、落笔器组成的。
专利摘要本实用新型为简便智能绘图仪，它可分为机械尺和控制器两大部分，前者由横尺、纵尺、绘图笔座、落笔器、横向位置刻度指针、横尺滑座、纵向位置刻度指针、滑轮、驱动器、限位开关和纵尺固定脚所组成。后者为一简单的单片微计算机系统。本绘图仪的优点是结构简单，使用方便，造价低廉，便于推广使用。
文档编号B43L13/00GK2039633SQ8821995
公开日1989年6月21日 申请日期1988年9月14日 优先权日1988年9月14日
发明者王哲, 王勤 申请人:王哲, 王勤