專利名稱：輔助加工數(shù)顯表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是屬于測量儀表。
數(shù)顯表與同步感應(yīng)器、容柵、光柵等傳感器配套，用于角度或長度的精確測量和顯示。最早的數(shù)顯技術(shù)始于五、六十年代，當(dāng)時的實現(xiàn)途徑有四倍頻、電阻鏈細(xì)分等。七、八十年代，開始出現(xiàn)以智能CPU為核心的數(shù)顯表。如SX-103。這些數(shù)顯表增加了一些置數(shù)、公制/英制轉(zhuǎn)換、直徑/半徑轉(zhuǎn)換、相對/絕對測量等功能，與傳感器配套，廣泛應(yīng)用于老機(jī)床改造、新機(jī)床配套以及測量儀器中，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，提高了測量和加工精度。但是，這些數(shù)顯表尚未充分發(fā)揮智能CPU的計算和控制功能，操作者在使用這些數(shù)顯表時，一些圓周等分、坐標(biāo)換算等工作需借助于紙筆、計算器或分度頭才能進(jìn)行，一些深度控制、點位控制等工作需操作者人工完成。
因此，本實用新型的目的在于提供一種與光柵傳感器、同步感應(yīng)器、容柵傳感器等配套的，不僅具有測量和數(shù)顯功能，還有圓周等分，坐標(biāo)變換，及專用深度控制等功能的新型輔助加工數(shù)顯表。
為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是將以下部件連接而成數(shù)顯表(a)計數(shù)器[Counter]，其計數(shù)端[Lck]和判向端[U/D]接收傳感器信號；(b)鎖存器[Latch]，其D輸入端與計數(shù)器[Counter]的輸出端相接，Q輸出端與總線相連；(c)帶有圓周等分程序和深度控制程序的智能CPU，通過總線分別與鎖存器[Latch]和輸入/輸出擴(kuò)展口[I/O]相連，CPU芯片的讀寫信號和地址信號與譯碼電路[Dccodcr]相連；(d)譯碼電路[Decoder]還分別與鎖存器[Latch]和輸入/輸出擴(kuò)展口[I/O]相連；(e)輸入/輸出擴(kuò)展口[I/O]還分別與顯示器[Display]和鍵盤[Key]相連。
在計數(shù)器[Counter]前可加上監(jiān)零比較器[Compare]，傳感器的正弦波信號先通過監(jiān)零比較器[Comparc]后再進(jìn)入計數(shù)器[Counter]的計數(shù)端和判向端。
還可以加上模數(shù)轉(zhuǎn)換器[ADC]，它也接收傳感器的正弦波信號，Q端通過總線與智能CPU單片機(jī)相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器[ADC]還與譯碼電路[Decoder]相連。
智能CPU還可通過三極管[T]與蜂鳴器[Speaker]相連，控制口[Control]還可輸出點位到位信號及報警信號。
在輸入/輸出擴(kuò)展口[I/O]與顯示器[Display]之間還可加上驅(qū)動電路，如三極管或達(dá)林頓管，以提高顯示效果。
其中，計數(shù)器可由多個雙向可逆計數(shù)器級聯(lián)而成，其型號可選用74LS168或74LS169。
鎖存器可由多片74LS374或74LS373等并聯(lián)而成。
智能CPU可以是8086、Z80等系列，也可以是MCS-48、MCS-51等系列單片機(jī)，CPU在其內(nèi)帶程序存儲器或外接程序存儲器中的程序監(jiān)控下運行。
譯碼電路可以是74系列芯片、Gal芯片(如Gal16V8)或EPLD(如D5C060)等。
輸入/輸出擴(kuò)展口可以是8155、8255或8279等輸入/輸出擴(kuò)展芯片。
顯示器可以是數(shù)碼管或點陣顯示屏。
鍵盤可以是微動開關(guān)或觸摸按鍵等。
監(jiān)零比較器可用電壓比較器，如LM311，LM339等型號。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以是ADC0809，ADC0808，或D/A轉(zhuǎn)換器(如DAC0800加反饋)等。
本實用新型可以適合雙坐標(biāo)、三坐標(biāo)或多維等系統(tǒng)。
圖1是本實用新型的三坐標(biāo)數(shù)顯表的電路圖。
圖2是本實用新型采用的CPU中的圓周等分程序框圖。
圖3是本實用新型采用的CPU中的深度控制程序框圖。
以下結(jié)合
本實用新型的工作過程。
測量時，來自X、Y、Z三個傳感器的信號為X0、X90，Y0、Y90，Z0、Z90，這些信號可以是正弦波或是TTL方波信號。如果是方波信號可直接進(jìn)入計數(shù)器[Counter]進(jìn)行計數(shù)，如果是正弦波信號則先通過監(jiān)零比較器[Compare]，與參考信號[Vref]比較形成TTL方波后，再接入X、Y、Z計數(shù)器的計數(shù)端[Lck]和判向端[U/D]，然后由X、Y、Z計數(shù)器輸出到鎖存器[Latch]的D端，并經(jīng)鎖存器的Q端和總線將計數(shù)器的結(jié)果送入CPU進(jìn)行處理。
X、Y、Z正弦波信號同時進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器[ADC]的輸入口并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，可達(dá)到高倍數(shù)細(xì)分的目的。模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的Q端通過總線送入CPU。
CPU芯片的讀寫信號及地址信號通過譯碼電路[Decoder]變成鎖存器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和輸入/輸出擴(kuò)展口等部件的讀寫信號，然后，輸入/輸出擴(kuò)展芯片用掃描方式驅(qū)動顯示器，顯示出測量結(jié)果。并同時掃描鍵盤，鍵盤回掃碼通過輸入/輸出擴(kuò)展口送入CPU。參見圖1。
進(jìn)行圓周等分和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換操作時，先按“圓周”分度鍵，鍵信號通過輸入/輸出擴(kuò)展口進(jìn)入CPU，確定分度中心，再從鍵盤輸入半徑r，分度初始角A，等分?jǐn)?shù)n，并經(jīng)輸入/輸出擴(kuò)展口進(jìn)入顯示器。按“重復(fù)”鍵，CPU進(jìn)行δx＝r·cosθ，δy＝r·sinθ的運算，并將運算結(jié)果作為分度點的X、Y坐標(biāo)值在顯示器上顯示。每按一次“重復(fù)”鍵，等分點計數(shù)I＝I-1，并重新計算出該點的角度θ＝A＋(I×360)/n，一直到I＝1，則分度結(jié)束。參見圖2。當(dāng)輸入的等分?jǐn)?shù)n-1時，即為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可將單孔的極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)。
進(jìn)行專用深度加工操作時，顯示器上的上欄可用來顯示深度預(yù)置值，中欄可用來顯示實際最大加工深度，由傳感器測得的當(dāng)前深度于下欄顯示出來。CPU將當(dāng)前值與預(yù)置值比較，如果當(dāng)前深度等于或大于預(yù)置深度，CPU給出報警信號及控制信號。參見圖3。
附圖中，In為輸入，Out為輸出，OE為輸出允許，AD0至AD7為地址/數(shù)據(jù)口，W為寫，R為讀，ALE為地址鎖存允許，Speak為揚聲，Adress為地址。
本實用新型與普通數(shù)顯表相比，其顯著的優(yōu)點為不僅有測量數(shù)顯功能，還具有圓周等分、坐標(biāo)變換以及專用深度控制功能。其圓周等分功能可在確定中心、半徑和起始角及等分?jǐn)?shù)的情況下，準(zhǔn)確地找出每個分度點的X、Y坐標(biāo)，在工件的加工過程中省去劃線或使用分度頭等步驟。坐標(biāo)變換功能在確認(rèn)原點、半徑和角度的情況下，能準(zhǔn)確地找出對應(yīng)點的X、Y坐標(biāo)，以便于圓周上的單孔加工。專用深度控制功能，使操作者不僅能設(shè)置深度值，而且可利用本實用新型的聲音報警和到位輸出來控制加工深度，并記錄實際的加工深度。因此，本實用新型具有準(zhǔn)確、省時、方便等優(yōu)點。
下面是本實用新型的一個實施例。
來自X、Y、Z三個傳感器的正弦波信號通過由電壓比較器LM339組成的監(jiān)零比較器[Compare]，形成TTL方波信號，分別接入由74LS169級聯(lián)而成的X、Y、Z三路可逆計數(shù)器[Countcr]的計數(shù)端[Lck]和判向端[U/D]，對應(yīng)于X、Y、Z傳感器的計數(shù)器分別由6片74LS169級聯(lián)而成。這樣，X、Y、Z三路共18片計數(shù)器74LS169的計數(shù)輸出接入9片三態(tài)鎖存器[Latch]74LS373的D輸入端，74LS373的Q輸出端與CPU的外總線相連，以便將計數(shù)器的數(shù)送入CPU進(jìn)行處理。
同時，X、Y、Z正弦波信號經(jīng)過由DAC0800和電壓比較器LM 339構(gòu)成的逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器[ADC]，變?yōu)閿?shù)字量經(jīng)總線送入CPU。
CPU采用的是MCS-51系列的單片機(jī)8031，其外帶程序存儲器27256。8031的讀寫信號及地址(從P2口)通過譯碼電路EPLD芯片D5C060被譯碼形成鎖存器74LS373、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及輸入/輸出擴(kuò)展口[I/O]的讀寫信號。
輸入/輸出擴(kuò)展口[I/O]是由二片可編程I/O芯片8155并聯(lián)而成。二片并聯(lián)的8155一共可以擴(kuò)展成44根I/O線，它們分別送出X、Y、Z三路顯示的段碼、顯示器的位掃描碼、鍵盤掃描碼，并接收鍵盤回掃碼。
顯示器采用0.5”的共陰數(shù)碼管LC5021-11，鍵盤用觸摸鍵。
另外，CPU 8031的P1口分別接蜂鳴報警器和輸出控制口。
權(quán)利要求1.一種輔助加工數(shù)顯表，其特征在于由下部件連接而成(a)計數(shù)器，其計數(shù)端和判向端接收傳感器信號；(b)鎖存器，其D輸入端與計數(shù)器的輸出端相接，Q輸出端與總線相連；(c)帶有圓周等分程序和深度控制程序的智能CPU，通過總線分別與鎖存器和輸入/輸出擴(kuò)展口相連，CPU芯片的讀寫信號和地址信號與譯碼電路相連；(d)譯碼電路還分別與鎖存器和輸入/輸出擴(kuò)展口相連；(e)輸入/輸出擴(kuò)展口還分別與顯示器和鍵盤相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助加工數(shù)顯表，其特征在于計數(shù)器前可加上監(jiān)零比較器，傳感器的正弦波信號通過監(jiān)零比較器后再進(jìn)入計數(shù)器的計數(shù)端和判向端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輔助加工數(shù)顯表，其特征在于還可加上模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它也接收傳感器的正弦波信號，Q端通過總線與智能CPU相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器還與譯碼電路相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的輔助加工數(shù)顯表，其特征在于智能CPU還可通過三極管與蜂鳴器相連，控制口還可輸出點位到位信號及報警信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的輔助加工數(shù)顯表，其特征在于輸入/輸出擴(kuò)展口與顯示器之間還可加上驅(qū)動電路，如三極管或達(dá)林頓管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的輔助加工數(shù)顯表，其特征在于計數(shù)器可由多個雙向可逆計數(shù)器級聯(lián)而成，其型號可選用74LS168或74LS169等；鎖存器可由多片74LS374或74LS373等并聯(lián)而成；智能CPU可以是8086，Z80等系列，也可是MCS-48，MCS-51等系列；譯碼電路可以是74系列芯片、Gal芯片或EPLD等，如Gal16V8、D5C060；輸入/輸出擴(kuò)展口可以是8155、8255或8279等輸入/輸出擴(kuò)展芯片；顯示器可以是數(shù)碼管或點陣顯示屏；鍵盤可以是微動開關(guān)或觸摸按鍵；監(jiān)零比較器可用電壓比較器，如LM311、LM339等型號；模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以是ADC0809、ADC0808，或D/A轉(zhuǎn)換器(如DAC0800加反饋)等。
專利摘要本實用新型提供了一種與傳感器配套的輔助加工數(shù)顯表。由監(jiān)零比較器、計數(shù)器、鎖存器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、帶有圓周等分程序和深度控制程序的智能CPU、譯碼電路、輸入/輸出擴(kuò)展口、顯示器和鍵盤聯(lián)結(jié)而成。適合雙坐標(biāo)、三坐標(biāo)或多維系統(tǒng)。其特點為不僅具有測量、數(shù)顯功能，還具有圓周等分、坐標(biāo)變換以及專用深度控制功能，在工件的圓周等分加工中可省去劃線或使用分度頭等步驟，還可利用聲音報警和到位輸出來控制加工深度，具有準(zhǔn)確、省時、方便等優(yōu)點。
文檔編號G01B7/02GK2220060SQ9422976
公開日1996年2月14日 申請日期1994年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月27日
發(fā)明者王祖文 申請人:王祖文