一种应用于磨床的实时显示智能加工装置制造方法

一种应用于磨床的实时显示智能加工装置制造方法
【专利摘要】一种应用于磨床的实时显示智能加工装置应用于机械领域的金属表面加工设备。采用单片机为核心的控制电路。产生功率超声波，将超声波通过换能器转换为高频振动方案。包括信号产生电路，整形电路，采样电路.控制电路，驱动电路,输出电路，电源产生电路,显示电路，时钟产生电路，存储电路，闹铃电路，继电器驱动电路，软件控制电路，显示电路。能够实时观察加工工件波形，确定加工件的精密度。可使被加工工件表面的粗糙度Ra值轻松达到0.2以下，同时控制电路发出信号驱动继电器工作实现低压控制高压，保证设备正常运行。并结合时钟芯片和存储器，显示日历，时、分、秒。同时完成自动调整和掉电保护，全部信息用液晶显示。
【专利说明】-种应用于磨床的实时显示智能加工装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及机械领域，特别是涉及金属表面加工设备。

【背景技术】
[0002] 随着科学技术的发展，机械领域对材料的硬度、耐高温性、耐腐蚀性等性能的要 求、对加工精度的要求也越来越高，机件的轮廓形状也趋于复杂化，使得难加工材料的 复杂型面加工逐步提上日程。采用普通加工方法其效果都不理想，甚至无法实现加工要 求。采用功率超声加工技术能很好地解决金属表面粗糙度的加工问题。
[0003] 当前普通磨削的加工精度大于Ιμπι，表面粗糙度为Ra 0. 16~1.25μπι;精密磨 削技术是指被加工零件加工精度达到1~〇. 5 μ m，表面粗糙度为Ra 0. 04~0. 16 μ m的加工 技术。主要靠对砂轮的精细修整。超精密磨削的加工精度小于〇.5~0.1 μ m，表面粗糙度 Ι^ι0.01~0.04μπι。使用金刚石或CBN砂轮。适合于合金钢、陶瓷等硬脆材料的加工；用磨具 进行磨削和用磨粒进行研磨和抛光时实现精密超精密磨削的主要途径。并且现在磨床加工 金属表面加工时全凭操作工人的加工经验去加工工件，加工工件的精度难以把握。加工时 金属表面处理的实时状况不能准确判断与测量。
[0004] 同时，绝大多数控制采用由AC220V线圈组成的继电器控制设备的工作，当工作电 压AC220V不稳定时，会造成继电器的工作时断时续，进而造成机械加工设备的时工作时停 止，直接影响加工工件表面粗糙度。


【发明内容】

[0005] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种应用于磨床的实时显示智能加 工装置。
[0006] -种应用于磨床的实时显示智能加工装置对功率超声波控制精度高，动态响应 快，参数整定方便，温度漂移非常小，提高了电路的处理信号的时效性和可靠性.智能单片 机构成的控制磨床加工的装置对功率超声波控制精度高，动态响应快，参数整定方便，温度 漂移非常小，大大简化了控制线路，提高了电路信号的时效性和可靠性并且配以实时显示 控制器，能够实时观察加工工件波形，确定加工出来的工件的精密度。并且可使被加工工 件镜面光洁度提高3级以上(粗糙度Ra值轻松达到0. 2以下）；且工件的镜面显微硬度提 高20%以上；并大大提高了工件的镜面耐磨性和耐腐蚀性。同时配以AT89S52单片机为 核心，构成单片机控制电路，有效控制电路发出相应的信号驱动继电器是否工作。并结合 DS1302时钟芯片和AT24C02 FLASH存储器，显示年、月、日、星期、时、分、秒。同时完成对它 们的自动调整和掉电保护，全部信息用液晶显示出来，保证设备正常有效的运行。
[0007] 与传统的砂纸抛光、压光、磨削相比，一种应用于磨床的实时显示智能加工装置有 如下优点： 1.作用力大幅度降低在静压力等于传统压光静压力四分之一的情况下，其显微硬度 相对提1?。
[0008] 2.加工区温度大幅度降低由于改变了加工方式，滚轮与工件的接触为断续捶击， 大大减小了相互间的摩擦，温度也相应的降低，杜绝了因温度过高造成的表面缺陷。
[0009] 3.大幅度降低表面粗糙度Ra值表面粗糙度可以提高三级以上，最高可达RaO. 02 以下。
[0010] 4.不产生切屑。
[0011] 5.提高已加工表面的耐磨性、耐腐蚀性以及抗疲劳强度由于超声波表面光整加 工是压缩型塑性变形，工件表面产生一定的残余压应力，同时表面硬度提高50%以上，疲劳 强度可提高近5倍。
[0012] 6.节约设备成本超声波表面光整加工可直接代替砂光和磨削，在普通车床上即 可进行光整加工，因此大大节约了购置设备的费用，尤其对大型和超大型工件，效果更为明 显。
[0013] 7.生产效率高例如在普通车床上加工外圆表面，工件线速度70m/S，走刀量为 0· 05-0. 15mm/r，其效率相当于精车。
[0014] 本发明所采用的技术方案是采用单片机为核心，外围电路为辅助电路的控制电 路。控制电路驱动IGBT开关，产生功率超声波，将产生的功率超声波通过换能器转换为高 频振动方案。
[0015] 本发明技术方案包括信号产生电路，信号整形处理电路，采样信号处理电路，信号 控制电路，信号驱动电路，信号输出电路，电源产生电路，定时控制电路，显示电路，DS1302 时钟产生电路，AT24C02存储电路，闹铃电路，继电器驱动电路，软件控制电路，LCD显示电 路。
[0016] 集成芯片U26的型号是⑶4046。U26的1脚接电阻RJ后直接接地。2脚接R01后 分接到此芯片的9脚和C01的一端，C01的另一端接地。3脚和5脚分别与外围电路相连 接。6脚同时接C02和C02.1-端，两个电容的另一端同时接7脚。8脚和15脚同时接地。 11脚接R06和R07两个串联电阻后接地。12脚接串联的R04和R04. 1和R05三个电阻后 接地。14引脚接C03-端，C03另一端接R02，R02的另一端分接C04和R03的一端。C04D 的另一端接地。R03的另一端接D01的负极和霍尔交流传感起的输出端M。霍尔交流传感 的负电源"一"端(负15V电源）接D01的正极和U20的4脚(如图1)。
[0017] ⑶4046的引脚排列，采用16脚双列直插式，各引脚功能如下： 1脚相位输 出端，环路人锁时为高电平，环路失锁时为低电平。2脚相位比较器I的输出端，3脚比较 信号输入端。4脚压控振荡器输出端。5脚禁止端，高电平时禁止，低电平时允许压控振荡 器工作。6、7脚外接振荡电容。8、16脚电源的负端和正端。9脚压控振荡器的控制端。 10脚解调输出端，用于FM解调。11、12脚外接振荡电阻。13脚相位比较器II的输出端。 14脚信号输入端。15脚内部独立的齐纳稳压管负极。
[0018] 集成芯片U20的型号是TL082。U20的1脚接D02的正极，D02的负极接U19的5 脚。2脚接R08和R09的一端。R08的另一端接地。R09的另一端接霍尔交流传感器的" + " (15V电源)，同时接8脚和D03的负极。D03的正极接霍尔交流传感器输出端M。3脚接R11 和C06的的一端，C06的另一端接地。R11的另一端接霍尔交流传感器的" + "（15V电源)。 4脚接D04的正极，D04的负极接U22的3脚。5脚接R10, R10的另一端接C05, C05的另一 端接地。6脚同时接R12和R13，R12的另一端接地。R13另一端接7脚，7脚接D5的正极。 D5的负极接R114, R14和C07串联C07的另一端接地(如图2)。
[0019] TL082的引脚排列，采用8脚双列直插式，各引脚功能如下： 1脚运算放大器1的输出端，2脚运算放大器1的反相输入端，3脚运算放大器1的正相 输入端，4脚运算放大器电源接地端，5脚运算放大器2的正相输入端，6脚运算放大器2的 反相向输入端，7脚运算放大器2的输出端，8脚运算放大器电源正极端。
[0020] 集成芯片U19的型号是⑶4093 (如图3)。1脚并接C08和R17, C08的另一端接 U22的8脚。R17的另一端接4脚。2脚连接到1脚。3脚并接R15和和R16. R15的另一端 接U26的5脚。R16的另一端接到5脚和D06的负极端。D06的正极接U20的1脚。6脚接 到5脚上。7脚同时连接R18和R19. R18的另一端接U22的3脚。R19的另一端接U26的 3脚和D07的负极，D07的正极接R20. R20的另一端接U22的1脚。
[0021] ⑶4093的引脚排列，采用8脚双列直插式，各引脚功能如下： 1脚数据输入端 2脚数据输入端 3脚数据输出端 4脚数据输出端 5脚 数据输入端 6脚数据输入端 7脚电源地 8脚数据输入端 9脚数据输入 端 1〇脚数据输出端11脚数据输出端 12脚数据输入端 13脚数据输入端14脚 电源的正极端。
[0022] 集成芯片U22的型号是TL082 (如图4)。U22的1脚接U22-1。2脚接地。3脚并 接U22-3，D08的负极和C09。C09的另一端并接R21, R22和CIO。R22和C10的另一端同时 接地。R21的另一端接0UT+. 4脚并接J26-6, U20-4和D08的正极。8脚接U22-8。
[0023] 集成芯片U27的型号是⑶40931脚接C11和R23。C11的另一端接地。R23的另 一端接5脚，6脚和2脚再接U26-4。7脚接地。8脚接R24, R24的另一端接4脚和9脚。9 脚接C12。C12的另一端接地。10脚，12脚和13脚同时接R25，R25的另一端接11脚。14 脚 U26-16.(如图 5)。
[0024] 电源产生电路由变压器由Tl，D25, D26, D27, U23，7915, 7815和7818为主的元件 构成。T1的初级线圈接220V电源，T1有2个次级线圈，一个是产生AC16V的电压，一个是 产生AC19V的电压。AC16V的同名端接D25和D27的1端，AC16V的另一端接D25和D27的 3端。AC19V的同名端接D26的2端，AC19V的另一端接D26的4端。D26的3端接U24的 1端。D26的1端接地。E07正极接D26的3端和U24的1端。U24的2端接D14的正极， D14和D15串联，D15的负极接地。U24的三端接E06正极和C15的一端。C15的另一端和 E06的负极接地。D25的2端接地。D25的4端接E02的正极和U23的1端。U23的2端接 地。E02的负极接地。U23的3端接E01的正极，C13的一端和U26 -16。E01的负极和 C13的另一端接地。D27的4端接地，D27的2端接E03的负极和U29的2端。U29的1端 接地。U29的3端接E04的正极和C14的一端。E04的正极并接C14的另一端，U22-4和地 (如图6)。
[0025] 电源产生电路由变压器由T1，D25和U23为主的元件构成。T1的初级线圈接220V 电源，T1的次级线圈产生AC16V的电压。AC16V的一端接D25的1端，AC16V的另一端接 D25的3端。D25的2端接地。D25的4端接E02的正极和U23的1端。U23的2端接地。 E02的负极接地。U23的3端接E01的正极，C13的一端和U05的3端。E01的负极和C13 的另一端接地。U05的2端接地，3端接E06的正极和C03, C03的另一端和E06的负极接 地。R78接在U05的1端和3端之间（如图6)。
[0026] 025,026,027是整流桥。似3，，似4，似9是三端稳压器。
[0027] 集成芯片U33的型号是VLA517 (如图7)。VLA517的1脚D13的正极和E05的 负极。3脚接R34。R34的另一端接J3-6。9脚接E05的正极。13脚接R26后接U27-11。 12脚接地。6脚接D16的正极。R27和R28并连接D16的负极。C16，C17并联接R27，R28 的另一端。C16, C17并联的另一端接Q1的集电极。C18, C19, R29并接后一端接Q1的集电 极，C18, C19, R29并接后另一段接R30。R30的另一端接Q2的射极。D16的负极接并联的 C20, C21，C20和C21的另一端接并联的R32, R31。R32, R31接Q2的射极。R00接Q1的集 电极，R00的另一端接T2的A1端和C001的负极。T2的A2端Q1的射极。T2的A4端接接 0UT+端和高频电感的一端，高频电感的另一端接换能器的正极。换能器的负极接HCGQ器 的一端。另一端接地。A3的另一端接地。U10的1接交流霍尔传感器的Μ端，2端接0UT+ 端，3端接地。4端通过USB数据线接工业电脑。
[0028] VL517是IGBT的集成驱动模块。
[0029] 以AT89S52单片机为核心构成的单片机控制电路。2脚接R06, R06的另一端接驱动 电路的光电耦合器件二极管的负极。二极管的正极接5V电源。4脚接按键开关的Sl，S2, S3 的一端。S1的另一端接8脚，S2的另一端接7脚，S3的另一端接6脚。9脚是上电复位端。 9脚接R30,按键S4和C3。R30的另一端接接地。C3的另一端接5V电源。S4的另一端接 R31，R31的另一端接5V电源。10脚接AT24C02的5脚，11脚接AT24C02的6脚。12脚接 接DS1302的7脚，13脚接DS1302的6脚，14脚接DS1302的5脚。15脚接驱动闹铃的信号 T1. 16脚接写信号WR，17脚接读信号RD。18脚接C1和晶振Y2的1端。19脚接晶振Y2的2 端和C2，C1和C2的另一端接地。20脚接地。21脚接HY-12864的4脚。22脚接HY-12864 的5脚。23脚，24脚接HY-12864的15脚和16脚。32脚到39脚分别接HY-12864的14脚 至IJ 7脚。40脚接电源5V (如图10)。
[0030] 存储电路AT24C02的1脚，2脚，3脚，4脚同时接地。5脚接AT89S52的10脚和 R2。R2的另一端接5V。6脚接AT89S52的10脚和R1，R1的另一端接接5V电源。8脚接电 源（如图10)。
[0031] 时钟产生电路的1脚接电源5V. 2脚接晶振Y1的1脚。3脚接晶振Y2的2脚。4 脚接地。5脚接AT89S52的14脚。6脚接AT89S52的13脚。7脚接AT89S52的12脚。8 脚接3V电源的正极。3V电源的负极接地(如图10)。
[0032] 闹钟电路的驱动信号来自AT89S52的15脚。15脚接R00, R00的另一端接Q1的 基极。Q1的发射极接地。Q1的集电极接喇叭的一端，喇叭的另一端接5V电源。
[0033] AT89S52的16脚接写信号WR接U5(74ALS00)的输入端的一端。AT89S52的17脚 接读信号WR接U5 (74ALS00)的输入端的一端。74ALS00的输出端接HY-12864的6端(如 图 10)。
[0034] 显示电路由U2(HY-12864)为主的电路组成。HY-12864的1脚接地。2脚接5V电 源。3脚接电位器R4的调节端。电位器R4的一端接地，另一端接5V电源。4脚接AT89S52 的21脚。5脚接AT89S52的22脚.6脚接74ALS00的输出端。7脚到14脚分别接AT89S52 的39脚到32脚。15脚和16脚分别接AT89S52的23脚和24脚。17脚和20接5V电源。 18脚和19脚接地(如图10)。继电器驱动电路光电耦合器件的集电极接15V。发射极接 R300, R300的另一端接Q1的基极，Q1的发射极接地。15V电源接R002的一端，D02的负极 和继电器K1和K2控制线圈的一端。继电器K1和K2控制线圈的另一端，D01的负极和D02 的正极接Q1的集电极(如图10)。

【专利附图】

【附图说明】
[0035] 图1是本发明方案一种应用于磨床的实时显示智能加工装置的信号产生电路。
[0036] 图2是本发明方案一种应用于磨床的实时显示智能加工装置的换能器采样信号 处理电路。
[0037] 图3是本发明方案一种应用于磨床的实时显示智能加工装置的信号控制电路。
[0038] 图4是本发明方案一种应用于磨床的实时显不智能加工装置的高频信号输出处 理电路。
[0039] 图5是本发明方案一种应用于磨床的实时显示智能加工装置的整形处理电路。
[0040] 图6是本发明方案一种应用于磨床的实时显不智能加工装置的电源产生电路。
[0041] 图7是本发明方案一种应用于磨床的实时显示智能加工装置的信号驱动和信号 反馈电路。
[0042] 图8是本发明方案一种应用于磨床的实时显示智能加工装置的显示电路。
[0043] 图9是本发明方案一种应用于磨床的实时显不智能加工装置的整体电路原理电 路（1)。
[0044] 图10是本发明方案一种应用于磨床的实时显不智能加工装置的整体电路原理电 路⑵。
[0045] 图11是本发明方案一种应用于磨床的实时显不智能加工装置的时钟产生电路 DS1302引脚功能表。
[0046] 图12是本发明方案一种应用于磨床的实时显不智能加工装置的时钟产生电路 DS1302的日历、时钟寄存器及其控制字表。
[0047] 图13是本发明方案一种应用于磨床的实时显示智能加工装置的显示电路 HD61202的引脚功能表。
[0048] 图14是本发明方案一种应用于磨床的实时显示智能加工装置的计算天数程序流 程图。
[0049] 图15是本发明方案一种应用于磨床的实时显示智能加工装置的时间调整程序流 程图。
[0050] 图16是本发明方案一种应用于磨床的实时显不智能加工装置的系统框图。
[0051] 图17是本发明方案一种应用于磨床的实时显不智能加工装置的系统框图。

【具体实施方式】
[0052] 1.电源产生电路。交流AC220V经过一系列电压变换产生相应的电路需要的电压 (如图6)。
[0053] 交流AC220V电源经过变压器T1产生交流AC16V和AC19V两种电源。AC16V电源 输入D25整流桥（2W10)的输入端。D25整流桥输出端4端接U23 (7815)的输入端1端。 D25的2端接地。E02为U23的输入稳定电压起稳压滤波的作用。U23的2端接地。U23的 3端为输出端，输出15V电源。E01和C13器稳定15V电源和滤除15V电源谐波已达到稳定 15V电源的作用。15V电源经过U05转换为5V电压。E06，C03起稳定5V电源的作用。R78 起反馈作用，稳定输出。
[0054] 交流AC220V电源经过变压器T1产生交流AC16V和AC19V两种电源。AC16V电源 输入D27整流桥（2W10)的输入端。D27整流桥输出端2端接U29 (7915)的输入端2端。 D27的4端接地。E03为U29的输入稳定电压起稳压滤波的作用。U29的1端接地。U29的 3端为输出端，输出负15V电源。E04和C14器稳定负15V电源和滤除负15V电源谐波已达 到稳定负15V电源的作用。
[0055] 交流AC220V电源经过变压器T1产生交流AC16V和AC19V两种电源。AC19V电源 输入D26整流桥（2W10)的输入端。D26整流桥输出端3端接U24 (7818)的输入端1端。 D26的1端接地。E07为U24的输入稳定电压起稳压滤波的作用。U24的2端经过D14, D15 电平移位后接地。U24的3端为输出端，输出18V电源。E06和C15起稳定18V电源和滤除 18V电源谐波已达到稳定18V电源的作用。
[0056] 2.频率调整(如图1)。频率调整的目的是与换能器的频率一致，使换能器能够产 生高频振动。⑶4046是产生高频振动的核心电路。U26供电后，在4脚会产生高频方波。 电阻RJ起限流作用。输入信号Μ从14脚输入后，经其内部放大器A1进行放大、整形后加 到相位比较器输入端，内部开关拨至2脚，则比较器将从3脚输入的比较信号Uo与输入信 号Μ作相位比较，从相位比较器输出的误差电压υΨ则反映出两者的相位差。υΨ经R101、 C01滤波后得到一控制电压Ud加至压控振荡器VC0的输入端9脚，调整内部VC0的振荡频 率f2,使f2迅速逼近信号频率f 1。VC0的输出又经除法器再进入相位比较器I，继续与Ui 进行相位比较，最后使得f2 = Π ，两者的相位差为一定值，实现了相位锁定。R01起限流的 作用。C02和C20. 1是起振荡作用的振荡电容。R04, R04. 1，R05, R06, R07是起振荡作用的 振荡电阻，调节振荡频率的。R03，R02起限流作用，C03起耦合连接作用。C04起稳压滤波 作用。D01起防止小于负15V脉冲输入。将示波器的一通道的探针接U26的4脚，接地夹 接地，观察示波器，示波器呈现不规则的矩形波，频率大小。若频率不匹配，调整R04. 1的大 小，使频率匹配。
[0057] 3.频率调整好以后，将电路按照电路图接好通电。交流霍尔传感器从Μ端输出交 流正弦波输入到U20 (TL082)的3脚（运算放大器的正向输入端）与U20的运算放大器 的反相输入端（2脚）电压进行运算放大后从U20的1脚输出经D02后输入到U19 (4093) 5 脚。D02进行电平移位，R08, R09对15V进行分压给U20的2脚提供电压。U20的8脚接 15V电源，4脚接负15V电源。R10，C05构成运算放大器的正向输入端，6脚R12构成运算放 大器的反相输入端。7脚是运算放大器的输出端。R13构成正反馈产生自激振荡。D5进行 电平移位，R14进行限流，C07进行稳压滤波。R12是限流电阻。R11进行限流，C06进行稳 压滤波将示波器的另一通道的探针接交流霍尔传感器的Μ端，接地夹不用接地，观察示波 器，示波器呈现不规则的正弦波(如图2)。
[0058] 4.从U20的1脚输出信号输入到U19的5脚，经过施密特触发器后，4脚输出，经 R17限流后，输入到1脚和2脚，再经过施密特触发器整形后从3端输出经R15限流后输入 至IJ U26的5端控制压控振荡器工作，低电平工作，高电平停止工作。进而控制U26的4脚波 形的输出。15V电源经过C08偶合连接到U19的1端(如图3)。
[0059] 5.从U26 (4046)输出的信号接到U27的2脚。U27是4093集成芯片，CD4093由 四个2输入端施密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有斯密特触发功能的2 输入与非门。通过用施密特触发器对U26(4046)输出的信号的波形进行整形而得到理想的 矩形脉冲波形。U27的1脚和2脚见接入的R23用于决定高低电平转换的分压电阻。1脚 和2脚作用于施密特触发器输入端，从3端输出。5脚和6脚作用于施密特触发器输入端， 从4输出后接入9脚，8脚和9脚同时作用于施密特触发器输入端，从10脚输出再接入12 和13脚从11脚输出，经过3次波形整形，整形成理想矩形波。C11和C12是用来稳压的。 R24和R25用来决定高低电平转换的分压电阻。7脚是电源地。14脚是15V电源的正极。 将示波器的一通道的探针接U27的11脚，接地夹接地，观察示波器，示波器呈现矩形波，频 率。若频率不匹配，调整R04. 1的大小，使频率匹配(如图5)。
[0060] 6.从U27 (4093)的11脚输出的矩形波传到U33(VLA517)的信号输入端13端。 VLA517是IGBT的驱动模块。VLA517D具有开关和短路功能。当U277的11脚输出高电平， 触发VLA517动作，3脚输出驱动IGBT高电平信号驱动IGBT导通，给高频变压初级线圈输送 能量。当3脚输出驱动IGBT低电平信号时驱关断IGBT，高频变压初级线圈输送能量到次级 线圈，产生高频能量信号。产生的高频能量信号直接输送到TL082的输入端和经过D0高频 电感后输送到换能器的正极，从换能器的负极输出后接交流霍尔传感器（HCGQ)。高频电感 D0用于储存高频电能量。换能器将高频能量转换为机械动能，产生高频振动。交流霍尔传 感器（HCGQ)采集换能器的输出信号，反馈到U20 (TL082)的3端进行信号的运算放大处理 (如图7)。
[0061] VLA517的1脚是反相电源供电段。6端是过流检测段端，如果过流输出低电平，对 IGBT进行关断，保护IGBT.否则输出高电平，IGBT导通。D13起电平移位的作用，使IGBT的 驱动信号射极能够彻底输出负脉冲。9脚电源供电端。2脚是电路工作的18V电源。12脚 接地。E05起稳压作用。R34和R26起限流作用。D16起防止负脉冲接入6脚，使电路误判 导致IGBT关断。R27和R28起限流作用。C16和C17起耦合连接作用，R29, C18, C19, R30 组成IGBT的关断时间的电流吸收回路。C001起稳压滤波作用。C21和C22起耦合连接作 用，R32和R31起限流作用。R00起限流作用。
[0062] 7.高频变压器次级线圈输出信号经R21限流，C09耦合后接到U22的3脚(运算 放大器的正向输入端)。C10为旁路电容，R22为分压电阻。U22的2脚接地(运算放大器的 反相输入端)。从运算放大器1端输出运算结果经过R98限流，D12的电平移位后接到U26 (4093)的3端（比较信号的输入端）与振荡信号进行比较，自动进行相位锁定，使频率输出 一致。即经过驱动负载后输出信号波形与U26 (4093)的4端输出信号控制波形进行相位 比较，使频率一致。D08起隔离负电源。U22的4端接负15V，8端接15V，给运算放大器进行 双电源供电(如图7)。
[0063] 8.加工金属表面时，将示波器的1通道的探针接交流霍尔传感器的Μ端，接地夹 不用接地，观察示波器，工业电脑屏幕呈现不规则的正弦波。将示波器的2通道的探针接高 频变压器Τ2的Α4端的0UT+端，接地夹接地，观察工业电脑，工业电脑屏幕呈现矩形波。用 万用表测量Μ端的电流大小是1Α左右。说明控制电路工作电路正常，金属表面加工工作良 好。若金属表面加工工作不正常，查看U27的波形是否为矩形波，若是矩形波就换IGBT。若 不是矩形波，就换U26 (4046)，换后工作就正常。
[0064] 9. DS1302在任何数据传送时必须先初始化，把RST脚置为高电平，然后把8位地 址和命令字装入移位寄存器，数据在SCLK的上升沿被输入。无论是读周期还是写周期，开 始8位指定40个寄存器中哪个被访问到。在开始8个时钟周期，把命令字节装入移位寄存 器之后，另外的时钟周期在读操作时输出数据，在写操作时写入数据。时钟脉冲的个数在单 字节方式下为8加8,在多字节方式下为8加字节数，最大可达248字节数。
[0065] 如果在传送过程中置RST为低电平，则会终止本次数据传送，并且I/O引脚变为高 阻态。上电运行时，在VCC大于等于2. 5V之前，RST脚必须保持低电平。只有在SCLK为低 电平时，才能将@置为高电平。
[0066] DS1302的控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1 ;如果它为逻辑0,则不能把 数据写入到DS1302中。位6如果为0,则表示存取日历时钟数据；为1表示存取RAM数据。 位5?1 (A4?A0)指示操作单元的地址。最低有效位(位0)如为0,表示要进行写操作； 为1表示进行读操作。控制字节总是从最低位开始输入/输出。
[0067] DS1302共有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为 BCD码形式，其奇数为读操作，偶数为写操作。AM-PM/12-24小时方式：小时寄存器的位7定 义为12或24小时方式选择位。它为高电平时，选择12小时方式。在此方式下，位5是AM/ PM位，此位是高电平时表示PM，低电平表示AM，在24小时方式下，位5为第二个10小时位 (20?23h);秒寄存器的位7定义位时钟暂停位。当它为1时，DS1302停止振荡，进入低功 耗的备份方式。通常在对DS1302进行写操作时(如进入时钟调整程序)，停止振荡。当它为 0时，时钟将开始启动(如图12)。
[0068] 实时时钟芯片DS1302采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电 功能，也可以关闭充电功能，芯片采用32768Hz晶振。要特别说明的是，备用电源BT1用电 池，虽然DS1302在主电源掉电后耗电很小，但要长时间保证时钟正常，最好选用小型电池。 DS1302在第一次加电后，需进行初始化操作。初始化后就可以按正常方法调整时间及闹铃。 [0069] 10.存储电路AT24C02。在数据传送过程中，必须确认数据传送的开始和结束。当 时钟线SCL为高电平时，数据线SDA由高电平跳变为低电平定义为"开始"信号；当SCL线 为高电平时，SDA线发生低电平到高电平的跳变为"结束"信号。开始和结束信号都是由主 器件产生。在开始信号以后，总线即被认为处于忙状态；在结束信号以后的一段时间内，总 线被认为是空闲的。I2C总线的数据传送格式是：在I2C总线开始信号后，送出的第一个字 节数据是用来选择从器件地址的，其中前7位为地址码，第8位为方向位（R/W)。方向位为 "0"表示发送，即主器件把信息写到所选择的从器件；方向位为" 1"表示主器件将从从器件 读信息。开始信号后，系统中的各个器件将自己的地址和主器件送到总线上的地址进行比 较，如果与主器件发送到总线上的地址一致，则该器件即为被主器件寻址的器件，其接收信 息还是发送信息则由第8位（R/W)确定。在I2C总线上每次传送的数据字节数不限，但每 一个字节必须为8位，而且每个传送的字节后面必须跟一个认可位(第9位)，也叫应答位 (ACK)。每次都是先传最高位，通常从器件在接收到每个字节后都会做出响应，即释放SCL 线返回高电平，准备接收下一个数据字节，主器件可继续传送。如果从器件正在处理一个实 时事件而不能接收数据时(例如正在处理一个内部中断，在这个中断处理完之前就不能接 收I2C总线上的数据字节)，可以使时钟SCL线保持低电平，从器件必须使SDA保持高电平， 此时主器件产生1个结束信号，使传送异常结束，迫使主器件处于等待状态。当从器件处理 完毕时将释放SCL线，主器件继续传送。当主器件发送完一个字节的数据后，接着发出对应 于SCL线上的一个时钟（ACK)认可位，在此时钟内主器件释放SDA线，一个字节传送结束， 而从器件的响应信号将SDA线拉成低电平，使SDA在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。 从器件的响应信号结束后，SDA线返回高电平，进入下一个传送周期。AT24C02与单片机的 接口非常简单，AO, Al，A2为器件地址线，WP为写保护引脚，SCL，SDA为二线串行接口，符 合I2C总线协议。
[0070] 11.显示器部分是由HD61202液晶显示控制驱动器和HY12864液晶显示器组成的， HD61202液晶显示控制驱动器是一种带有驱动输出的图形液晶显示控制器，它可直接与8 位微处理器相连，它可与HD61203配合对液晶屏进行行、列驱动。HD61202是一种带有列驱 动输出的液晶显示控制器，它可与行驱动器HD61203配合使用，组成液晶显示驱动控制系 统，引脚CS1，CS2，CS3为芯片的片选端；引脚E为读写使能信号，它是在下降沿时数据被 锁存入HD61202的；在E高电平期间，数据被读出；R/W为读写选择信号，当它为一时为读 选通，为零时为写选通；DB0-DB7为数据总线RST为复位信号复位信号有效时，关闭液晶显 示，使显示起始行为〇, RST可跟MCU相连，由MCU控制；也可直接接VDD，使之不起作用。
[0071] 在HY-12864中，两片HD61202的ADC均接高电平，RST也接高电平，这样在使用 HY-12864时就不必再考虑这两个引脚的作用。跟HD61202 (1)的@相连；跟 HD61202 (2)的CS1相连，因此^^、^运选通组合信号为=01选通 ，茂§ =10选通（2)。对于HY-12864,只要供给VDD、VSS和V0即可，HD61202和HD61203所 需的电源将由模块内部电路在VDD和V0、VSS的作用下产生。VSS接地；数字电源VDD接+ 5V ;对比度控制电压V0接电位器，可通过调节电位器调整液晶亮度；数据、指令选择信号RS 接单片机P2.0 口；读写选择信号R/W接单片机P2. 1 口；单片机读、写选通信号、@通 过与非门接液晶的读写使能信号E ;DB0?DB7分别接单片机的P0. 0?P0. 7 口；芯片1、芯 片2的片选分别接单片机的P2. 2、P2. 3 口；复位端RST、背光正电源LEDA接+ 5V ;液晶驱 动电压VEE、背光负电源LEDK接地(如图10 )。
[0072] 12.键盘电路。本设计共采用按键3个，分别与单片机的P1. 5、P1. 6、P1. 7 口相 连，分别对应光标移动，时间、日期调整，退出、闹铃开关键的功能(如图10)。
[0073] 13.闹铃电路。当闹铃显示"关"时，闹铃不起作用；当闹铃显示"开"时，设定闹 铃时间，闹铃时间只可设定时和分，当前时间不断与设定的闹铃时间比较，不相等时不产生 任何现象，一旦相等，P3. 5输出一个低电平使三极管导通，从而使蜂鸣器工作，闹铃起作用 (如图10)。
[0074] 14.继电器驱动电路。当AT89S52的2脚输出高电平时，不能驱动光电耦合器件的 二极管发光，于是光电耦合器件的输出回路不会导通，从而使三极管Q1处于关断状态。从 而使15V电源不能接到继电器驱动线圈的两侧。D02起隔离作用和当继电器线圈关断时二 极管D02反向续流，抑制浪涌，R002起限制发光二极管D01导通时的电流。R06, R003在各 自的电路都起到限制电流的作用。当AT89S52的2脚输出低电平时，驱动光电耦合器件的 二极管发光，光电耦合器件的输出回路导通，驱动三极管Q1进入饱和导通状态，从而使15V 电源加到继电器的15V线圈的两端。驱动继电器稳定工作。此时发光二极管D01导通发光， 其指示作用（如图10)。
[0075] 15.当给整个电路供电后，首先对DS1302进行初始化，设定初始时间。让其自动 运行运行，设定好时间后，数据数据传输到AT89S52的12脚，13脚和14脚。经过AT89S52 的处理后P0 口输出，传送到HY-12864显示当前的时间。经AT89S52的处理后的信号还要 从10脚和12脚输出，存储到AT24C02的寄存器中。在程序中设定继电器关断时间，传输 到AT89S52的时间信号与设定的时间信号进行比较，如果实时时间超过设定的继电器关断 时间，程序就自动发送指令给相应的引脚动作，令继电器停止工作，同时闹铃响起，以提示 工作人员（如图10)。
【权利要求】
1. 一种应用于磨床的实时显示智能加工装置所采用的技术方案是采用单片机为核心， 外围电路为辅助电路的控制电路.控制电路驱动IGBT开关，产生功率超声波，将产生的功 率超声波通过换能器转换为高频振动方案其特征是：本发明技术方案包括信号产生电路， 信号整形处理电路，采样信号处理电路，信号控制电路，信号驱动电路，信号输出电路，电 源产生电路，定时控制电路，显示电路，DS1302时钟产生电路，AT24C02存储电路，闹铃电 路，继电器驱动电路，软件控制电路，LCD显示电路。
2. 如权力要求1所述的一种应用于磨床的实时显示智能加工装置包括信号产生电路， 信号整形处理电路，采样信号处理电路，信号控制电路，信号驱动电路和信号输出电路，电 路电源产生电路，定时控制电路，显示电路，DS1302时钟产生电路，AT24C02存储电路，闹 铃电路，继电器驱动电路，软件控制电路，LCD显示电路.其特征：集成芯片U26的型号是 ⑶4046. U26的1脚接电阻RJ后直接接地.2脚接R01后分接到此芯片的9脚和C01的一 端，C01的另一端接地.3脚和5脚分别与外围电路相连接.6脚同时接C02和C02. 1 -端， 两个电容的另一端同时接7脚.8脚和15脚同时接地.11脚接R06和R07两个串联电阻后 接地· 12脚接串联的R04和R04. 1和R05三个电阻后接地.14引脚接C03 -端，C03另一 端接R02, R02的另一端分接C04和R03的一端.C04D的另一端接地.R03的另一端接D01 的负极和霍尔交流传感起的输出端M.霍尔交流传感的负电源"一"端(负15V电源）接D01 的正极和U20的4脚·集成芯片U20的型号是TL082. U20的1脚接D02的正极，D02的负 极接U19的5脚.2脚接R08和R09的一端.R08的另一端接地.R09的另一端接霍尔交流 传感器的" + "（15V电源)，同时接8脚和D03的负极.D03的正极接霍尔交流传感器输出端 M. 3脚接R11和C06的的一端，C06的另一端接地.R11的另一端接霍尔交流传感器的" + " (15V电源).4脚接D04的正极，D04的负极接U22的3脚.5脚接R10, R10的另一端接C05， C05的另一端接地.6脚同时接R12和R13, R12的另一端接地.R13另一端接7脚，7脚接 D5的正极.D5的负极接R114, R14和C07串联C07的另一端接地·集成芯片U19的型号是 ⑶4093. 1脚并接C08和R17, C08的另一端接U22的8脚.R17的另一端接4脚.2脚连接 到1脚.3脚并接R15和和R16. R15的另一端接U26的5脚.R16的另一端接到5脚和D06 的负极端.D06的正极接U20的1脚.6脚接到5脚上.7脚同时连接R18和R19. R18的另 一端接U22的3脚.R19的另一端接U26的3脚和D07的负极，D07的正极接R20. R20的另 一端接U22的1脚·集成芯片U22的型号是TL082. U22的1脚接U22-1. 2脚接地.3脚并 接U22-3, D08的负极和C09. C09的另一端并接R21, R22和CIO. R22和C10的另一端同时 接地.R21的另一端接0UT+. 4脚并接J26-6, U20-4和D08的正极.8脚接U22-8.集成芯片 U33的型号是VLA517. VLA517的1脚D13的正极和E05的负极.3脚接R34. R34的另一端接 J3-6. 9脚接E05的正极· 13脚接R26后接U27-11. 12脚接地.6脚接D16的正极.R27和 R28并连接D16的负极.C16, C17并联接R27, R28的另一端.C16, C17并联的另一端接Q1的 集电极.C18, C19, R29并接后一端接Q1的集电极，C18, C19, R29并接后另一段接R30. R30的 另一端接Q2的射极.D16的负极接并联的C20, C21，C20和C21的另一端接并联的R32, R31. R32, R31接Q2的射极.R00接Q1的集电极，R00的另一端接T2的A1端和C001的负极.T2 的A2端Q1的射极.T2的A4端接接0UT+端和高频电感的一端，高频电感的另一端接换能 器的正极.换能器的负极接HCGQ器的一端.另一端接地.A3的另一端接地.U10的1接交 流霍尔传感器的Μ端，2端接0UT+端，3端接地.4端通过USB数据线接工业电脑。
3. 如权力要求2所述的一种应用于磨床的实时显示智能加工装置包括信号产生电路， 信号整形处理电路，采样信号处理电路，信号控制电路，信号驱动电路和信号输出电路，电 路电源产生电路，定时控制电路，显示电路，DS1302时钟产生电路，AT24C02存储电路，闹铃 电路，继电器驱动电路，软件控制电路，IXD显示电路.其特征：U26的型号是⑶4046,是一 片产生频率，自动锁定相位的集成芯片，是信号产生电路的核心元件.集成芯片U20的型号 是TL082.集成芯片U19的型号是⑶4093,是信号整形处理电路的核心元件.集成芯片U22 型号是TL082,是高频信号输出采样处理电路的核心元件.集成芯片U27的型号是⑶4093， 用于对高频信号波形进行整形电路的核心元件.集成芯片U33的型号是VLA517, VL517是 IGBT的集成驱动模块。
4. 如权力要求1所述的一种应用于磨床的实时显示智能加工装置包括信号产生电路， 信号整形处理电路，采样信号处理电路，信号控制电路，信号驱动电路和信号输出电路，电 路电源产生电路，定时控制电路，显示电路，DS1302时钟产生电路，AT24C02存储电路，闹铃 电路，继电器驱动电路，软件控制电路，LCD显示电路.其特征：电源产生电路由变压器由 Tl，D25, D26, D27, U23，7915, 7815和7818为主的元件构成.T1的初级线圈接220V电源， T1有2个次级线圈，一个是产生AC16V的电压，一个是产生AC19V的电压.AC16V的同名端 接D25和D27的1端，AC16V的另一端接D25和D27的3端.AC19V的同名端接D26的2端， AC19V的另一端接D26的4端.D26的3端接U24的1端.D26的1端接地.E07正极接D26 的3端和U24的1端.U24的2端接D14的正极，D14和D15串联，D15的负极接地.U24的 三端接E06正极和C15的一端.C15的另一端和E06的负极接地.D25的2端接地.D25的 4端接E02的正极和U23的1端.U23的2端接地· E02的负极接地.U23的3端接E01的 正极，C13的一端和U26 -16. E01的负极和C13的另一端接地.D27的4端接地，D27的2端 接E03的负极和U29的2端.U29的1端接地.U29的3端接E04的正极和C14的一端.E04 的正极并接C14的另一端，U22-4和地。
5. 如权力要求4所述的一种应用于磨床的实时显示智能加工装置包括信号产生电 路，信号整形处理电路，采样信号处理电路，信号控制电路，信号驱动电路和信号输出电路， 电路电源产生电路，定时控制电路，显示电路，DS1302时钟产生电路，AT24C02存储电路， 闹铃电路，继电器驱动电路，软件控制电路，IXD显示电路.其特征：D25，D26，D27是整流 桥.U23,，U24, U29是三端稳压器。
6. 如权力要求1所述的一种应用于磨床的实时显示智能加工装置包括信号产生电路， 信号整形处理电路，采样信号处理电路，信号控制电路，信号驱动电路和信号输出电路，电 路电源产生电路，定时控制电路，显示电路，DS1302时钟产生电路，AT24C02存储电路，闹 铃电路，继电器驱动电路，软件控制电路，LCD显示电路.其特征在于：AT89S52的2脚接 R06, R06的另一端接驱动电路的光电耦合器件二极管的负极.二极管的正极接5V电源.4 脚接按键开关的Sl，S2, S3的一端.S1的另一端接8脚，S2的另一端接7脚，S3的另一端 接6脚.9脚是上电复位端.9脚接R30,按键S4和C3. R30的另一端接接地.C3的另一端 接5V电源.S4的另一端接R31，R31的另一端接5V电源· 10脚接AT24C02的5脚，11脚 接AT24C02的6脚.12脚接接DS1302的7脚，13脚接DS1302的6脚，14脚接DS1302的5 脚.15脚接驱动闹铃的信号T1. 16脚接写信号WR，17脚接读信号RD. 18脚接C1和晶振Y2 的1端.19脚接晶振Y2的2端和C2, C1和C2的另一端接地.20脚接地.21脚接HY-12864 的4脚.22脚接HY-12864的5脚.23脚，24脚接HY-12864的15脚和16脚.32脚到39脚 分别接HY-12864的14脚到7脚.40脚接电源5V.存储电路AT24C02的1脚，2脚，3脚， 4脚同时接地.5脚接AT89S52的10脚和R2. R2的另一端接5V. 6脚接AT89S52的10脚和 R1，R1的另一端接接5V电源.8脚接电源.时钟产生电路DS1302的1脚接电源5V. 2脚接 晶振Y1的1脚.3脚接晶振Y2的2脚.4脚接地.5脚接AT89S52的14脚.6脚接AT89S52 的13脚.7脚接AT89S52的12脚.8脚接3V电源的正极.3V电源的负极接地.闹钟电路 的驱动信号来自AT89S52的15脚.15脚接R00, R00的另一端接Q1的基极.Q1的发射极接 地.Q1的集电极接喇叭的一端，喇叭的另一端接5V电源.显示电路由U2 (HY-12864)为 主的电路组成.HY-12864的1脚接地.2脚接5V电源.3脚接电位器R4的调节端.电位器 R4的一端接地，另一端接5V电源.4脚接AT89S52的21脚.5脚接AT89S52的22脚.6脚 接74ALS00的输出端.7脚到14脚分别接AT89S52的39脚到32脚· 15脚和16脚分别接 AT89S52的23脚和24脚.17脚和20接5V电源.18脚和19脚接地.AT89S52的16脚接写 信号WR接U5 (74ALS00)的输入端的一端.AT89S52的17脚接读信号WR接U5 (74ALS00) 的输入端的一端.74ALS00的输出端接HY-12864的6端.继电器驱动电路光电稱合器件的 集电极接15V.发射极接R300, R300的另一端接Q1的基极，Q1的发射极接地.15V电源接 R002的一端，D02的负极和继电器K1和K2控制线圈的一端.继电器K1和K2控制线圈的另 一端，D01的负极和D02的正极接Q1的集电极..电源产生电路由变压器由Tl，D25和U23 为主的元件构成.T1的初级线圈接220V电源，T1的次级线圈产生AC16V的电压.AC16V的 一端接D25的1端，AC16V的另一端接D25的3端.D25的2端接地.D25的4端接E02的 正极和U23的1端.U23的2端接地· E02的负极接地.U23的3端接E01的正极，C13的 一端和U05的3端.E01的负极和C13的另一端接地.U05的2端接地，3端接E06的正极和 C03, C03的另一端和E06的负极接地.R78接在U05的1端和3端之间。
7.如权力要求6所述的一种应用于磨床的实时显示智能加工装置包括信号产生电路， 信号整形处理电路，采样信号处理电路，信号控制电路，信号驱动电路和信号输出电路，电 路电源产生电路，定时控制电路，显示电路，DS1302时钟产生电路，AT24C02存储电路，闹 铃电路，继电器驱动电路，软件控制电路，LCD显示电路.，其特征在于：AT89S52是一片单 片机.31，52,53是按键，1?30和1?31是电阻(：1，02和03是电容，￥2是晶.4了240)2是 存储集成芯片，Rl，R2是电阻.DS1302是时钟芯片，Yl，Y2是晶振.R00是电阻，Q1是三极 管.HY-12864是液晶显示电路，R4是电位器，74ALS00是与非门：Q1是三极管，R002是电阻， Kl，K2是继电器.T1是变压器，D25是整流桥，U23和U25是三端稳压器，E01，E02和E06是 电解电容，C03和C13是电容，R78是电阻。
【文档编号】B24B51/00GK104249295SQ201310259519
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】王培涛 申请人:王培涛