专利名称：一种机床操作面板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机床操作面板，特别是一种数控机床操作面板。
背景技术：
传统的数控系统的机床操作面板都是通过数控系统所带的PLC控制卡(可编程逻辑控制器)对波段开关、键盘矩阵和显示灯矩阵进行连接和控制的，如图4所示。而机床面板每一个按钮/指示灯都要占用PLC的一个I/O(输入/输出)点。这种连接技术缺点是由使PLC的I/O点增加而造成PLC控制卡成本上升，连接电缆繁杂，连接的工作量大。
发明内容
本实用新型的目的在于优化数控系统与机床操作面板间的连接结构，减少操作面板对PLC的I/O点的占用数量。
本实用新型公开了一种机床操作面板，由键盘控制器分别与可编程逻辑控制器、键盘矩阵、显示灯矩阵和波段开关电连接。
本实用新型所述的机床操作面板，键盘控制器分别与可编程逻辑控制器、键盘矩阵、显示灯矩阵和波段开关电连接，由于键盘控制器采用串行通讯方式，减少了对PLC控制卡的I/O的占用，使连接电缆更紧凑和简约，连接的工作量更小。从而降低了数控机床面板成本。在键盘控制器与PLC控制卡之间连有串行通讯电平转换器，操作面板通讯更可靠。
图1为本实用新型原理方框图；图2为本实用新型工作方框流程图；图3为本实用新型的一个具体实施例；图4为背景技术原理方框图。
具体实施方式
如图1所示，键盘控制器分别与键盘矩阵和波段开关电连接，波段开关可有二个。键盘控制器还分别与显示灯矩阵和PLC控制卡电连接。由于键盘控制器采用了串行通讯方式，降低了键盘对PLC控制卡的I/O点的占用。为提高通讯可靠度，在键盘控制器与PLC控制卡之间还连接有串行通讯电平转换器。
如图3所示，键盘控制器上的编码器采用芯片89C51的P1口作输出锁存，从P0口读入键盘矩阵1上的键盘状态，按键位于P0口和P1口各位线的交叉点上，形成键盘矩阵，P0口带一上拉电阻。机床操作键盘通过扩展可达到256个键，外加两个16位的波段开关。两片芯片74HC245作为两个16位波段开关的编码输入缓冲接口。串行通讯电平转换器3采用RS422标准的26LS31和26LS32作信号转换器。串行通讯电平转换器与PLC控制卡的连接口为一个标准的DB15的连接器。机床控制面板显示灯最多设计为共64个显示灯矩阵(由于地址0AAH被用作键值奇偶错误返回)，显示灯矩阵依次与由74HC373作为扫描片选芯片的锁存器和由ULN2803芯片的电流驱动器相接，这样的连接方式有两组。
如图2所示，先将图1所示各元件初始化，再由键盘控制器扫描键盘。扫描键盘的方式是先将P1口各位置为0，即低电平，然后读取P0口状态，由于P0口各位有上拉，则在没有按键按下的情况下是1；而当某位上有按键按下时，该位被拉到0。通过这样的方法扫描是否有键按下。当发现有键按下后，读取P0口被拉低的位，得到扫描列号，再顺序上拉P1口各位，扫描P0口该位是否恢复为1，若恢复则对应P1口的位为扫描行号。这样就得到键码。
为消除按键引起的键码抖动，设置了一个去抖程序，如图2所示。去抖的方式是键盘控制器读取按键两次，第一次将读得的键码存入键盘控制器缓冲，第二次读取的键码与上次比较，若相同则确认，若不同则取消。在两次扫描读取期间，各有10ms的延时，共20ms，保证了消除抖动的影响。扫描键盘得到键码，通过程序查表得到相对应的16进制键值，将键值由键盘控制器发送到PLC控制卡，也或将键值由键盘控制器经串行通讯电平转换器发送至PLC控制卡。
键盘控制器扫描键盘的同时，不断扫描两个波段开关的状态，如图2所示。每次扫描得到结果与上一次扫描的结果比对，若不同则表示波段开关状态已改变，并将此次扫描的结果发送到键盘控制器，并继续扫描程序。机床状态显示灯由键盘控制器控制。键盘控制器通过串行口发送一个字节的控制与地址信号，最高位表示灯的亮与灭，低七位表示灯号地址。
在键盘扫描过程中，每1ms会产生一次中断，如图2虚线箭头所示。中断响应后键盘控制器读取显示缓冲，刷新一次状态显示灯。由于刷新速度比较快，操作者不会感到明显的闪烁。键盘控制器在PLC控制卡送来置灯信号时会产生接收中断，如图2虚线箭头所示，键盘控制器上的编码器接收后对信号进行奇校验，如发现错误，则丢弃接收信息并返回扫描程序；当校验正确，则置相应的显示缓冲位于键盘控制器，并返回扫描程序。
串行通讯采用11位异步通讯方式，即一个起始位+八个数据位(低位在前)+一个奇校验位+一个停止位，波特率设置为2400bps，校验位为奇校验。通讯结束后则返回键盘扫描状态。为提高信号抗电磁干扰能力，使用RS422标准的26LS32和26LS31转换器进行信号转换。为使通讯更可靠，通讯协议更设置了三次校验，即每一帧数据都连续发送三次。接收方将三次结果进行比对，若其中至少两次接收到的帧是相同的，则确认接收的结果；若三次接收的帧都不相同，则启动报警信号。
权利要求1.一种机床操作面板，其特征在于由键盘控制器分别与可编程逻辑控制器、键盘矩阵、显示灯矩阵和波段开关电连接。
2.据权利要求1所述的机床操作面板，其特征在于可编程逻辑控制器与键盘控制器之间连接有串行通讯电平转换器。
3.据权利要求1所述的机床操作面板，其特征在于串行通讯电平转换器为RS422转换器。
4.据权利要求1所述的机床操作面板，其特征在于键盘矩阵有256个键。
5.据权利要求1所述的机床操作面板，其特征在于显示灯矩阵有64个显示灯。
专利摘要一种机床操作面板，键盘控制器分别与键盘矩阵、波段开关、显示灯矩阵和与可编程逻辑控制器相电连。在键盘控制器与可编程逻辑控制器之间还可连接有串行通讯电平转换器。工作时，键盘控制器扫描键盘和波段开关，并将扫描值或经串行通讯电平转换器发送至可编程逻辑控制器。由于键盘控制器与可编程逻辑控制器之间使用串行通讯方式，减少了对可编程逻辑控制器的输入/输出点的占用，从而降低了成本。
文档编号G06F3/023GK2698511SQ20042004346
公开日2005年5月11日 申请日期2004年3月15日 优先权日2004年3月15日
发明者何英武, 梁汉彬 申请人:广州数控设备有限公司