专利名称：经济型数控车床控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种数控车床的控制系统。
目前，在机械行业数控车床被广泛应用，特别是一些小型的数控车床，它采用开环控制、步进电机驱动，价格便宜，装置性能完全能满足大多数加工企业实际加工的要求，但是在有些控制车床中，存在有系统可靠性差，稳定性差，功能不完善，操作不方便等缺陷，还有批量生产一致性差，主要是控制装置的原因，大大的影响了数控车床的生产数量。
为解决以上数控车床结构之不足，本实用新型的目的提供一种经济型数控车床控制装置，采用一种多CPU控制结构，利用单片机的嵌入式功能和丰富的外部接口器件实现机床的复杂控制，并提高装置的整个可靠性和完善功能。
本实用新型的结构设计是这样实现的经济型数控车床控制装置由四个8051系列的微控制器组成，其中包括一个DS80C32，三个89C2051，时钟为24MHz，其联接框图如
图1所示，1为主CPU，2为轴CPU，3为辅助功能CPU，4为用户程序区，5为装置程序区，6为装置显示电路，7为键盘扫描电路，8为输入锁存电路，9为键盘，10为输入输出电路，11为轴坐标显示(XZ)，12为装置驱动电路，13为步进电机驱动器，14为控制执行元件步进电机，15为附属功能，其联接是主CPU通过地址数据复用总线分别与轴CPU、辅助CPU、轴坐标显示、用户程序区、装置程序区、装置显示电路、输入输出锁存电路、键盘扫描电路直接联接；键盘扫描电路与键盘直接联接；输入输出锁存电路与输入输出电路直接联接；轴CPU通过装置驱动电路、步进电机驱动器直接与步进电机联接(如
图1所示)，从主CPU的电路结构中可表示出，主CPU的地址数据复用总线U12，即80C31的P0口上，有装置程序存贮器U9(27C256)，用户程序存贮器U7(62256)，可编程接口器件U13(82C55)和两片数据隔离器件U14、U22(74HC25)彼此相互联接(如图2所示)。
本实用新型之优点装置模块化设计(四个功能块)，分工明确合理，实现的电路结构简单，装置可靠性与稳定性高，可以适应任何工业环境，性能指标达到“机械部数控系统验收标准”的要求。
本实用新型之结构与工作原理结合实施例加以说明。
图1为装置原理于功能框图；图2为主CPU原理与功能框图；图3为轴CPU驱动电原理图；图4为坐标显示电原理图；图5为辅助功能电原理图；图6为输入输出电原理图。
其详细结构结合工作原理说明从主CPU部分电路结构(如图2所示)中，可以看到主CPU的地址数据复用总线(U12，即80C31的P0口)上，有装置程序存储器U9(27C256)、用户程序存储器U7(62256)、可编程接口器件U13(82C55)和两片数据隔离器件U14、U22(74HC245)。
他们之间的分工是U9存储了装置应用程序；U7的一部分被开辟为装置工作区；一部分(24KB)被定义为用户程序存储区，U14是双向总线数据隔离，用以驱动送往I/O地址的数据；U22是单向数据隔离，用于传送装置显示数据；U13(82C55)完成装置工作状态检测(A口)、倍率修调状态检测(A口)、辅助工作状态检测(B口)和驱动信号的传送(C口)。这样，装置三个波段开关的状态被实时地送到会2C55的各口，由主CPU采集，识别装置状态，再辅助以主CPU的P1口输入信号，包括启动信号(P1.6)、暂停信号(P1.7)、手动状态时的X+向驱动、X-向驱动、Z+向驱动、Z-向驱动的编码输入信号(P1.5，P1.4，P1.3)，主CPU就确定了当前的工作状态和所要执行的任务，并完成它。
轴CPU部分电路结构(见图3)显示出步进电机驱动信号是由82C55的C口以中断方式进行传送的，轴CPU接收到中断信号后分别读写P1口一次，经过74LS07的隔离驱动，形成低有效的驱动信号。
坐标显示CPU的工作原理与轴CPU的基本一样，不同的是显示CPU向P1口写的数据是数码管的字型。显示CPU先将字型数据锁存在74LS373后，再将显示数据的地址写到P1口，经过译码(74LS154)形成地址，道通开关三极管9015，点亮相应的显示数码管(见图4)。
辅助功能CPU不停地检测P1.0(单段)，P1.1(跳步)，P1.2(点进)口的状态，当检测到的状态与上一次检测到的状态不一样时，就修改相应的寄存器和相应的标志端口(P3.4，P3.5，P3.3)，将信号传送到82C55的A口和B口的相应位，由主CPU识别装置工作完成状态的切换(见图5)。
图6给出来I/O的逻辑电路图。输出信号靠74LS273锁存，TLP521隔离，中功率三极管A1241驱动。输入采用TLP521隔离输入，74HC244总线驱动。
权利要求1．一种经济型数控车床控制装置，其特征是该装置由四个8051系列的微控制器组成，其中包括一个DS80C32，三个89C2051，时钟为24MHz，其中1为主CPU，2为轴CPU，3为辅助功能CPU，4为用户程序区，5为装置程序区，6为装置显示电路，7为键盘扫描电路，8为输入锁存电路，9为键盘，10为输入输出电路，11为轴坐标显示，12为装置驱动电路，13为步进电机驱动器，14为控制执行元件步进电机，15为附属功能，其联接是主CPU通过地址数据复用总线分别与轴CPU、辅助CPU、轴坐标显示、用户程序区、装置程序区、装置显示电路、输入输出锁存电路、键盘扫描电路直接联接；键盘扫描电路与键盘直接联接；输入输出锁存电路与输入输出电路直接联接；轴CPU通过装置驱动电路、步进电机驱动器直接与步进电机联接。
2．按照权利要求1所述之控制装置，其特征是主CPU的地址数据复用总线U12，即80C31的P0口上有装置程序存贮器U9(27C256)，用户程序存贮器U7(62256)，可编程接口器件U13(82C55)和两片数据隔离器件U14、U22(74HC25)器件彼此通过总线互相联接。
专利摘要本装置属于一种数控车床的控制装置,其结构由装置插补及控制CPU、装置轴运动控制CPU、显示CPU、辅助功能CPU、辅助功能输入和输出电路、装置状态和轴坐标显示电路、键盘扫描电路以及装置电源、抗干扰外包装、操作面板组成。该装置外部输入AC200V或AC110V交流电,由开关电源变换成装置使用的直流+5V和+24V;操作时由主CPU完成全部零件程序的解释和各种计算。优点:系统结构简单,操作方便,性能价格比高,电磁兼容性、可靠性与抗干扰能力等指标均达到要求。
文档编号B23Q5/50GK2421104SQ9925078
公开日2001年2月28日 申请日期1999年12月24日 优先权日1999年12月24日
发明者李永旭 申请人:中国科学院沈阳计算技术研究所