专利名称：电子模拟纸带穿孔机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及线切割机自动加工控制器，特别是一种单片机和存储器组成的模拟纸带穿孔机的微控制器。
计算机技术的不断发展，数字控制技术在工业过程控制的应用逐步推广，新的程控机床自动化水平不断提高，许多微机控制的机床出现，使我国现有的机床设备面临挑战，但由于带微机的机床价格昂贵，给旧机床设备改造增加困难，因此需要经济适用微控制器进行填补，再是程序编程器与数字控制器之间的接口困难，除带微机的机床外，目前的数控机床，特别是线切割机的编程器与数控的接口，仍采用穿孔纸带或磁带，而以穿孔纸带的应用范围最广，众所周知，穿孔纸带可靠性和可读性差，已被逐步陶汰，CN2105361U提出的电脑控制曲线切割机，由于它是成套设备、缺乏通用性，且价格较贵，因而难与各种线切割配套使用。
本实用新型的目的是针对上述带纸带穿孔机或带电脑的线切割机在应用中的缺陷，设计一种采用单片机扩展相应存储器的电子模拟穿孔机，省去穿孔纸带及其穿孔设备，实现线切割机的自动控制功能。
本实用新型采用以下技术方案实现上述目标的。
电子模拟纸带穿孔机，它包括单片机，存储器ROM和RAM，输入键盘和输入接口，输出接口和显示器，供电电源和断电保护电源，单片机与输入、输出、存储器相连的数据总线，其特征是由光电耦合器和输入接口组成自动编程输入接口，所述光电耦合器与输入接口串联后接于单片机的输入端P1；由键盘、显示器和键盘显示器监控器组成的手动编程输入接口，所述的手动编程输入接口与存储器并联于单片机的另一输入端P0；由光电耦合器和输出接口组成数控输出接口，所述光电耦合器与输出接口串联后接于单片机的输入端P1；由光电耦合器和输出接口相连并接于光电耦合器输入端，组成控制数据线双向传输的同步信号输入。
上述方案的基本工作过程，可用键盘手动编程，通过键盘显示器监控器后，一方面在显示器上输入的指令和数据，另一方面由单片机的P1口输出至接口，再输入线切割机执行操作，与此同时单片机的P0口输出同样的指令和数据至存储器ROM和RAM，把输入指令和数据存入。
本方案的优点在于，采用单片机扩展存储器，键盘显示监控器和相对应软件系统组成单片机模拟纸带穿孔机，以代替现有的数控机床使用的穿孔纸带及其相应设备，用单片机扩展存储器取代穿孔纸带，提高可靠性和操作性。手工编程、数码显示是本方案另一特点，它直接通过本机输入程序指令和数据，同时可读，显示直观明了。应用单片机和相应软件对编程工序有管理功能，能对储存器存的100套程序数据进行协调管理，并有自检和删除功能进一步提高可靠性。根据用户需要可扩展多个接口实现多台线割机的控制。
以下对附图作简要说明。
图1为本实用新型的方案框图。
图2～图5为实施例电路图。
图6为信号传输波形图。
图7为系统操作程序主流程图。
以下结合附图描述实施例各部分结构和功能。
本实用新型的系统结构由图1所示，图中光隔(1、2、3)为光耦合器件521－2，输入接口I／O(4)为245集成块(U3)，输出接口I／O(5)为245集成块(U9)，单片机(6)为MCS－51系列8031(U1)，存储器ROM(7)为27258集成块(U3)与销存器(U2)373集成块组成，存储器RAM(8)由4片8264集成块(U4、U5、U6、U7)组成，断电保护电源电路(9)由运算放大器339集成块(U14)、稳压二极管、四与非门(U16)和电池EP所组成。U10为139集成电路译码器／分配器。显示键盘监控器(10)由集成块8279(U11)与存储器ROM、RAM并联入单片机的P0接口，显示器(11)由八位数LED组成，键盘(12)为4×6键盘，输入采用状态变量法，一键多义。
图2为单片机与自动编程接口输入和数控输出接口电路图，接口电路为八双向总线发送器／接收器，以实现输入输出的双向传输。U8为A－B向、U9为B－A向。U8、U9的I1～I7都接到U1的P1.0～P1.7上，U8、U9的DIR脚分别接地或＋5V，使其分别工作于输入或输出状态，虽然都在P1口空间，但输入或输出互不干扰，使输入输出的数据传输直接在P1口上实现，节省了接线和繁琐的译码电路，减少了操作软件，只用一条读或写P1口的指令即可实现数据的输入或输出。
图中光隔离(3)接收线切割机报头发出的同步信号，通过光耦合器(3)和输出接口(U5)的7、8脚与光耦合(3)相连，同步信号由P1.5至单片机(U1)数据输入输出线并接于单片机的(P1.0～P1.4)每接收线切割机报头发出一次同步信号，P1.0～P1.4进行一次输入或输出传输。
图中J1－1至J1－9为自动编程输入线，J2－1至J2－14为数控输出线，同步传输线由J2－3、J2－4、J2－12和J2－13组成。
J1、J2总线上信号传输波形如图6所示，它是以高电平有效为例的系统信号传输波形。
图3为存储器和译码器电路图，图中U2为锁存器，U3为只读存贮器ROM，U4～U7为随机存贮器RAM，U10为译码器。
图4为供RAM存储器U6、U7外电源中断时保存已贮信号的断电保护电路，它由集成运放U14及外围电阻、稳压二极管、四与非门U15组成，当外电源断电时，U14的14脚输出低电平，经过U16后输出高电平，使U6和U7的20脚处于高电平，VP由28脚输入＋5V高压使D1～D7数据线呈高阻态。U6和U7保持已存贮数据。
图5为显示器，键盘和键盘显示监控器电路，图中显示器为8位LED发光二管数码，U12为段码驱动电路，U13为位码驱动电路，U15为3－8译码器，RL0～RL7为键盘输入连线，显示若采用高电平有效。U11为键盘显示监控器，U11使键盘输入在显示器上显示指令和数据，同时通过D0～D7线输入存储器RAM相应地址，供需要时调出。键盘和U11在相应的操作软件支持下可对手工输入信号进行删除，自检功能操作。键盘输入为中断式响应，有较好实时性，U11与相应的管理软件避免干扰单片机正常工作。
本机工作电源为＋5V，经降压、整流、滤波、7805稳压后由专用插头接入。
以下结合附图8描述实施例的工作过程。
本机既可与编程机(PC机)相连进行自动编程，也可以通过键盘进行手动编程。在模拟纸带机时，J1－1至J1－9连接编程机的穿孔接口，首先在键盘(12)上选择好欲存储的模具号，进入编程机通讯程序，该程序不断查询线切割机报头发来的同步信号，每接收到一个同步信号，便从与编程机对接的J1总线上读取指令数据，经光耦合器件后进入单片机内的P1口，然后存储在随机存储器RAM中。若手工编程，则直接由键盘(12)输入切割指令，存储在RAM中。如与编程机(PC机)或手动输入存储完毕，与供电接头断开，存入RAM的指令数据在外电源切断，机内的EP电源在U14、U15启头下自动对存贮器RAM的U6、U7供电，耗电在1μA左右，存入RAM的指令数据可保存2年左右。存储容量为99套模具的指令数据。
接入数据机床输入口J2和工作电源，系统进入工作状态，整个系统由监控程序接管，程序流程软件由图7所示。由初始化显示P开始，根据当时所在的状态和键入的键号分别进行不同的处理，若为编程机工作状态，由进入编程机通讯程序，直到遇奇码为止。
在和数控机床连接输出时，一路为报头输出，输入口光耦合(3)每读取一个报头驱动信号，U1即从P1口输出一个数据，经过U9的S锁存后，经输出光耦(2)由数控设备接收，数控设备根据此指令数据控制线切割机床工作。另一为光电输出，它根据数控设备发出的波形特性连续输出。输出波形参见图6。
程序软件控制本机工作过程举列如下加工指令为B2000BB8000GYNR1其8421码串为b2000b8000E5b 2 0 0 0 b 0 b 8 0 0 0 E 58 I01 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 04 I10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 12 I21 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 01 I31 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1检验 I40 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1同步 I51 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13接收编程机数据时，U8的DIR为低电平，传输方向为A→B在T0期间到来，I5为高电平，U1从P1读入I0～I5数据存入RAM空间，进入T1期间，I5为高电平，U1又从P1读入数据存入下一RAM空间，如此反复直至读到一个奇码为止。
在报头输出时，U9的DIR为高电平，传输方向为B→A，U1等待P1.7为低电平，当数控发出一报头驱动信号时，P1.7为低电平，U1从RAM中取出数据从P1.0经U9芯片I／O口，至光耦合器(2)送给数控，驱动信号消失后，U1的P1.7已升为高电平，继续等待，待数控发下一报头驱动信号时，U1从相应RAM中取出下一个数据送给数控，如此循环，直至模具的加工指令结束。
权利要求1.电子模拟纸带穿孔机，它包括单片机、存储器ROM和RAM、输入键盘和输入接口，输出接口和显示器，供电电源和断电保护电源，单片机与输入、输出、存储器的数据总线，其特征是a.由光电耦合器(1)和输入接口(4)组成自动编程输入接口，光电耦合器(1)与输入接口(4)串联后接于单片机(6)的输入端P1；b.由键盘(12)、显示器(11)和键盘显示器监控器(10)组成手动编程输入接口，所述的手动编程输入接口与存储器(7、8)并联于单片机(8)的另一端P0；c.由光电耦合器(2)和输出接口(5)组成数控输出接口，光电耦合器(2)与输出接口(5)串联后接于单片机(6)的输入端P1；d.由光耦合器(3)和输出接口(5)相连并接光电耦合器(2)输入端组成控制数据线双向传输的同步信号输入。
2.根据权利要求1所述的电子模拟纸带穿孔机，其特征是数据总线直接与单片机U1(6)的P1口相连，其中P1.0～P1.4为数据输入或输出接线，P1.5与同步信号相连。
3.根据权利要求1所述的电子模拟纸带穿孔机，其特征是由集成运放U14及外围电阻、稳压二极管、四与非门U16和电池EP组成对存储器RAM自动供电的断电保护电源电路(9)。
4.根据权利要求1所述的电子模拟纸带穿孔机，其特征是存储器ROM由集成块U3组成。
5.根据权利要求1所述的电子模拟纸带穿孔机，其特征是RAM由集成块U4～U7组成。
专利摘要电子模拟纸带穿孔机，它包括单片机、存储器ROM和RAM、输入键盘和输入接口、输出接口和显示器、供电电源和断电保护电源、单片机与输入输出存储器的数据总线，特征是由光电耦合器(1)和输入接口(4)组成自动编程输入接口，由键盘(12)显示器(11)和键盘显示器监控器(10)组成手动编程输入接口，由光电耦合器(2)和输出接口(5)组成数控输出接口，由光耦合器(3)与输出接口(5)相连并接光电耦合器(2)输入端组成控制数据线双向传输的同步信号输入。本实用新型代替现有的数控机床穿孔纸带及相应设备，提高可靠性。本机有断电保护功能，存入机内99套模具指令可保存2年左右，并具有协调管理功能。
文档编号G06K1/00GK2158102SQ9321484
公开日1994年3月2日 申请日期1993年5月26日 优先权日1993年5月26日
发明者顾国成 申请人:顾国成