專利名稱：電子模擬紙帶穿孔機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及線切割機自動加工控制器，特別是一種單片機和存儲器組成的模擬紙帶穿孔機的微控制器。
計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字控制技術(shù)在工業(yè)過程控制的應(yīng)用逐步推廣，新的程控機床自動化水平不斷提高，許多微機控制的機床出現(xiàn)，使我國現(xiàn)有的機床設(shè)備面臨挑戰(zhàn)，但由于帶微機的機床價格昂貴，給舊機床設(shè)備改造增加困難，因此需要經(jīng)濟適用微控制器進(jìn)行填補，再是程序編程器與數(shù)字控制器之間的接口困難，除帶微機的機床外，目前的數(shù)控機床，特別是線切割機的編程器與數(shù)控的接口，仍采用穿孔紙帶或磁帶，而以穿孔紙帶的應(yīng)用范圍最廣，眾所周知，穿孔紙帶可靠性和可讀性差，已被逐步陶汰，CN2105361U提出的電腦控制曲線切割機，由于它是成套設(shè)備、缺乏通用性，且價格較貴，因而難與各種線切割配套使用。
本實用新型的目的是針對上述帶紙帶穿孔機或帶電腦的線切割機在應(yīng)用中的缺陷，設(shè)計一種采用單片機擴展相應(yīng)存儲器的電子模擬穿孔機，省去穿孔紙帶及其穿孔設(shè)備，實現(xiàn)線切割機的自動控制功能。
本實用新型采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述目標(biāo)的。
電子模擬紙帶穿孔機，它包括單片機，存儲器ROM和RAM，輸入鍵盤和輸入接口，輸出接口和顯示器，供電電源和斷電保護電源，單片機與輸入、輸出、存儲器相連的數(shù)據(jù)總線，其特征是由光電耦合器和輸入接口組成自動編程輸入接口，所述光電耦合器與輸入接口串聯(lián)后接于單片機的輸入端P1；由鍵盤、顯示器和鍵盤顯示器監(jiān)控器組成的手動編程輸入接口，所述的手動編程輸入接口與存儲器并聯(lián)于單片機的另一輸入端P0；由光電耦合器和輸出接口組成數(shù)控輸出接口，所述光電耦合器與輸出接口串聯(lián)后接于單片機的輸入端P1；由光電耦合器和輸出接口相連并接于光電耦合器輸入端，組成控制數(shù)據(jù)線雙向傳輸?shù)耐叫盘栞斎搿?br> 上述方案的基本工作過程，可用鍵盤手動編程，通過鍵盤顯示器監(jiān)控器后，一方面在顯示器上輸入的指令和數(shù)據(jù)，另一方面由單片機的P1口輸出至接口，再輸入線切割機執(zhí)行操作，與此同時單片機的P0口輸出同樣的指令和數(shù)據(jù)至存儲器ROM和RAM，把輸入指令和數(shù)據(jù)存入。
本方案的優(yōu)點在于，采用單片機擴展存儲器，鍵盤顯示監(jiān)控器和相對應(yīng)軟件系統(tǒng)組成單片機模擬紙帶穿孔機，以代替現(xiàn)有的數(shù)控機床使用的穿孔紙帶及其相應(yīng)設(shè)備，用單片機擴展存儲器取代穿孔紙帶，提高可靠性和操作性。手工編程、數(shù)碼顯示是本方案另一特點，它直接通過本機輸入程序指令和數(shù)據(jù)，同時可讀，顯示直觀明了。應(yīng)用單片機和相應(yīng)軟件對編程工序有管理功能，能對儲存器存的100套程序數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，并有自檢和刪除功能進(jìn)一步提高可靠性。根據(jù)用戶需要可擴展多個接口實現(xiàn)多臺線割機的控制。
以下對附圖作簡要說明。


圖1為本實用新型的方案框圖。
圖2～圖5為實施例電路圖。
圖6為信號傳輸波形圖。
圖7為系統(tǒng)操作程序主流程圖。
以下結(jié)合附圖描述實施例各部分結(jié)構(gòu)和功能。
本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由圖1所示，圖中光隔(1、2、3)為光耦合器件521－2，輸入接口I／O(4)為245集成塊(U3)，輸出接口I／O(5)為245集成塊(U9)，單片機(6)為MCS－51系列8031(U1)，存儲器ROM(7)為27258集成塊(U3)與銷存器(U2)373集成塊組成，存儲器RAM(8)由4片8264集成塊(U4、U5、U6、U7)組成，斷電保護電源電路(9)由運算放大器339集成塊(U14)、穩(wěn)壓二極管、四與非門(U16)和電池EP所組成。U10為139集成電路譯碼器／分配器。顯示鍵盤監(jiān)控器(10)由集成塊8279(U11)與存儲器ROM、RAM并聯(lián)入單片機的P0接口，顯示器(11)由八位數(shù)LED組成，鍵盤(12)為4×6鍵盤，輸入采用狀態(tài)變量法，一鍵多義。
圖2為單片機與自動編程接口輸入和數(shù)控輸出接口電路圖，接口電路為八雙向總線發(fā)送器／接收器，以實現(xiàn)輸入輸出的雙向傳輸。U8為A－B向、U9為B－A向。U8、U9的I1～I(xiàn)7都接到U1的P1.0～P1.7上，U8、U9的DIR腳分別接地或＋5V，使其分別工作于輸入或輸出狀態(tài)，雖然都在P1口空間，但輸入或輸出互不干擾，使輸入輸出的數(shù)據(jù)傳輸直接在P1口上實現(xiàn)，節(jié)省了接線和繁瑣的譯碼電路，減少了操作軟件，只用一條讀或?qū)慞1口的指令即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入或輸出。
圖中光隔離(3)接收線切割機報頭發(fā)出的同步信號，通過光耦合器(3)和輸出接口(U5)的7、8腳與光耦合(3)相連，同步信號由P1.5至單片機(U1)數(shù)據(jù)輸入輸出線并接于單片機的(P1.0～P1.4)每接收線切割機報頭發(fā)出一次同步信號，P1.0～P1.4進(jìn)行一次輸入或輸出傳輸。
圖中J1－1至J1－9為自動編程輸入線，J2－1至J2－14為數(shù)控輸出線，同步傳輸線由J2－3、J2－4、J2－12和J2－13組成。
J1、J2總線上信號傳輸波形如圖6所示，它是以高電平有效為例的系統(tǒng)信號傳輸波形。
圖3為存儲器和譯碼器電路圖，圖中U2為鎖存器，U3為只讀存貯器ROM，U4～U7為隨機存貯器RAM，U10為譯碼器。
圖4為供RAM存儲器U6、U7外電源中斷時保存已貯信號的斷電保護電路，它由集成運放U14及外圍電阻、穩(wěn)壓二極管、四與非門U15組成，當(dāng)外電源斷電時，U14的14腳輸出低電平，經(jīng)過U16后輸出高電平，使U6和U7的20腳處于高電平，VP由28腳輸入＋5V高壓使D1～D7數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)。U6和U7保持已存貯數(shù)據(jù)。
圖5為顯示器，鍵盤和鍵盤顯示監(jiān)控器電路，圖中顯示器為8位LED發(fā)光二管數(shù)碼，U12為段碼驅(qū)動電路，U13為位碼驅(qū)動電路，U15為3－8譯碼器，RL0～RL7為鍵盤輸入連線，顯示若采用高電平有效。U11為鍵盤顯示監(jiān)控器，U11使鍵盤輸入在顯示器上顯示指令和數(shù)據(jù)，同時通過D0～D7線輸入存儲器RAM相應(yīng)地址，供需要時調(diào)出。鍵盤和U11在相應(yīng)的操作軟件支持下可對手工輸入信號進(jìn)行刪除，自檢功能操作。鍵盤輸入為中斷式響應(yīng)，有較好實時性，U11與相應(yīng)的管理軟件避免干擾單片機正常工作。
本機工作電源為＋5V，經(jīng)降壓、整流、濾波、7805穩(wěn)壓后由專用插頭接入。
以下結(jié)合附圖8描述實施例的工作過程。
本機既可與編程機(PC機)相連進(jìn)行自動編程，也可以通過鍵盤進(jìn)行手動編程。在模擬紙帶機時，J1－1至J1－9連接編程機的穿孔接口，首先在鍵盤(12)上選擇好欲存儲的模具號，進(jìn)入編程機通訊程序，該程序不斷查詢線切割機報頭發(fā)來的同步信號，每接收到一個同步信號，便從與編程機對接的J1總線上讀取指令數(shù)據(jù)，經(jīng)光耦合器件后進(jìn)入單片機內(nèi)的P1口，然后存儲在隨機存儲器RAM中。若手工編程，則直接由鍵盤(12)輸入切割指令，存儲在RAM中。如與編程機(PC機)或手動輸入存儲完畢，與供電接頭斷開，存入RAM的指令數(shù)據(jù)在外電源切斷，機內(nèi)的EP電源在U14、U15啟頭下自動對存貯器RAM的U6、U7供電，耗電在1μA左右，存入RAM的指令數(shù)據(jù)可保存2年左右。存儲容量為99套模具的指令數(shù)據(jù)。
接入數(shù)據(jù)機床輸入口J2和工作電源，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，整個系統(tǒng)由監(jiān)控程序接管，程序流程軟件由圖7所示。由初始化顯示P開始，根據(jù)當(dāng)時所在的狀態(tài)和鍵入的鍵號分別進(jìn)行不同的處理，若為編程機工作狀態(tài)，由進(jìn)入編程機通訊程序，直到遇奇碼為止。
在和數(shù)控機床連接輸出時，一路為報頭輸出，輸入口光耦合(3)每讀取一個報頭驅(qū)動信號，U1即從P1口輸出一個數(shù)據(jù)，經(jīng)過U9的S鎖存后，經(jīng)輸出光耦(2)由數(shù)控設(shè)備接收，數(shù)控設(shè)備根據(jù)此指令數(shù)據(jù)控制線切割機床工作。另一為光電輸出，它根據(jù)數(shù)控設(shè)備發(fā)出的波形特性連續(xù)輸出。輸出波形參見圖6。
程序軟件控制本機工作過程舉列如下加工指令為B2000BB8000GYNR1其8421碼串為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檢驗 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接收編程機數(shù)據(jù)時，U8的DIR為低電平，傳輸方向為A→B在T0期間到來，I5為高電平，U1從P1讀入I0～I(xiàn)5數(shù)據(jù)存入RAM空間，進(jìn)入T1期間，I5為高電平，U1又從P1讀入數(shù)據(jù)存入下一RAM空間，如此反復(fù)直至讀到一個奇碼為止。
在報頭輸出時，U9的DIR為高電平，傳輸方向為B→A，U1等待P1.7為低電平，當(dāng)數(shù)控發(fā)出一報頭驅(qū)動信號時，P1.7為低電平，U1從RAM中取出數(shù)據(jù)從P1.0經(jīng)U9芯片I／O口，至光耦合器(2)送給數(shù)控，驅(qū)動信號消失后，U1的P1.7已升為高電平，繼續(xù)等待，待數(shù)控發(fā)下一報頭驅(qū)動信號時，U1從相應(yīng)RAM中取出下一個數(shù)據(jù)送給數(shù)控，如此循環(huán)，直至模具的加工指令結(jié)束。
權(quán)利要求1.電子模擬紙帶穿孔機，它包括單片機、存儲器ROM和RAM、輸入鍵盤和輸入接口，輸出接口和顯示器，供電電源和斷電保護電源，單片機與輸入、輸出、存儲器的數(shù)據(jù)總線，其特征是a.由光電耦合器(1)和輸入接口(4)組成自動編程輸入接口，光電耦合器(1)與輸入接口(4)串聯(lián)后接于單片機(6)的輸入端P1；b.由鍵盤(12)、顯示器(11)和鍵盤顯示器監(jiān)控器(10)組成手動編程輸入接口，所述的手動編程輸入接口與存儲器(7、8)并聯(lián)于單片機(8)的另一端P0；c.由光電耦合器(2)和輸出接口(5)組成數(shù)控輸出接口，光電耦合器(2)與輸出接口(5)串聯(lián)后接于單片機(6)的輸入端P1；d.由光耦合器(3)和輸出接口(5)相連并接光電耦合器(2)輸入端組成控制數(shù)據(jù)線雙向傳輸?shù)耐叫盘栞斎搿?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子模擬紙帶穿孔機，其特征是數(shù)據(jù)總線直接與單片機U1(6)的P1口相連，其中P1.0～P1.4為數(shù)據(jù)輸入或輸出接線，P1.5與同步信號相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子模擬紙帶穿孔機，其特征是由集成運放U14及外圍電阻、穩(wěn)壓二極管、四與非門U16和電池EP組成對存儲器RAM自動供電的斷電保護電源電路(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子模擬紙帶穿孔機，其特征是存儲器ROM由集成塊U3組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子模擬紙帶穿孔機，其特征是RAM由集成塊U4～U7組成。
專利摘要電子模擬紙帶穿孔機，它包括單片機、存儲器ROM和RAM、輸入鍵盤和輸入接口、輸出接口和顯示器、供電電源和斷電保護電源、單片機與輸入輸出存儲器的數(shù)據(jù)總線，特征是由光電耦合器(1)和輸入接口(4)組成自動編程輸入接口，由鍵盤(12)顯示器(11)和鍵盤顯示器監(jiān)控器(10)組成手動編程輸入接口，由光電耦合器(2)和輸出接口(5)組成數(shù)控輸出接口，由光耦合器(3)與輸出接口(5)相連并接光電耦合器(2)輸入端組成控制數(shù)據(jù)線雙向傳輸?shù)耐叫盘栞斎搿１緦嵱眯滦痛娆F(xiàn)有的數(shù)控機床穿孔紙帶及相應(yīng)設(shè)備，提高可靠性。本機有斷電保護功能，存入機內(nèi)99套模具指令可保存2年左右，并具有協(xié)調(diào)管理功能。
文檔編號G06K1/00GK2158102SQ9321484
公開日1994年3月2日 申請日期1993年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月26日
發(fā)明者顧國成 申請人:顧國成