可攜式自動編程機的製作方法
2023-12-07 01:08:46 3
專利名稱：可攜式自動編程機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及數控線切割工具機的加工控制及其自動編程設備，特別是一種符合ISO標準帶有加工指令資料庫的可攜式自動編程機。它採用人機對話方式輸入加工工件的圖紙參數並據此自動編制數控線切割工具機加工指令；它設有大容量非易失性靜態RAM，採用鏈式數據結構，把大量加工指令組織成便於管理檢索的數控加工指令資料庫，最多可貯存13000條加工指令；它還可以直接向數控線切割工具機傳送加工指令，而無需通過穿孔紙帶等中間媒質。它是不同於現有自動編程機的一種新型自動編程機。
現有的自動編程機是由PC或其兼容機等通用微機系統以及自動編程軟體構成的一種自動編程系統。它們能自動生成數控加工指令，取代了繁瑣複雜費時的手工編程，但也存在以下不足所用通用微機系統一般僅用於數控自動編程，系統資源浪費較大；購置微機和自動編程軟體、配置專用接口等價格較高；自動編程系統直接依賴於某種通用微機，它的供貨狀況直接影響了由其構成的自動編程系統的生產；其數控加工指令輸入輸出設備不符合ISO標準等。
本實用新型的任務是提出一種更簡單，廉價並可實現更多功能的方法設計一種以MCS-51系列單片機為核心的可攜式數控編程機，其實質是一臺用於數控自動編程目的專用計算機，它可以取代上述由通用微機、專用接口、自動編程軟體構成的自動編程系統，併兼有數控加工指令資料庫功能和無需穿孔紙帶按照ISO標準直接向數控設備傳送加工指令的功能。
以下將結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。
圖1是本實用新型的原理結構框圖，即本實用新型是由運行C51高級語言的單片機系統(2)，點陣液晶顯示及編碼鍵盤接口(1)，128K字節帶斷電保護的加工指令資料庫(4)，可編程地址解碼電路(3)，光隔離輸入輸出接口電路(5)等五個單元電路組成。各單元的電原理圖見圖2-圖6。
用於運行C51高級語言的單片機系統。見圖2。由80C31單片機，74HC373八D鎖存器，27C512 EPROM 64K程序存儲器組成了單片機基本系統，其中外接晶振CY為12MHZ，R4、E1組成系統加電復位電路。在此基礎上擴展62256 32K RAM並實際使用了其中28K，其地址為0000H-6FFFH，它是運行C51高級語言必不可少的硬體環境，這個擴展的單片機系統是本實用新型的控制核心，它可以運行C51高級語言寫成的自動編程應用軟體，同時可以運行由MCS-51彙編語言寫成的系統監控程序。
點陣液晶顯示及編碼鍵盤接口電路。見圖3。由EDM1602B點陣式液晶字符顯示器和82C79可編程鍵盤顯示接口電路組成。其中EDM1602B點陣式液晶字符顯示器可以在液晶顯示屏上顯示2排16位的點陣字符，它佔用了系統的7000H-7003H共4個內存地址。用82C79可編程鍵盤顯示接口電路中的編碼鍵盤功能，擴展了24隻編碼鍵盤，系統分配其地址為7400H-7401H，圖3中的74HC138用於82C79編碼掃描輸出SL0-SL2的解碼，RL0，RL1，RL2用於鍵值的回掃，82C79的SHIFT經S1接於Vcc，當S1按下的同時，鍵盤上按下的其餘鍵為第二功能。圖3中標註了鍵盤中各鍵的定義，其中有16隻是雙功能鍵，它滿足了本實用新型的各種功能所要求的鍵盤操作。同時由於這樣定義了鍵盤，本實用新型在相應軟體的作用下可以直接運算正弦、餘弦、正切、餘切、指數等初等數學函數。
128K字節帶斷電保護功能的加工指令資料庫。見圖4。它主要由628128 128K字節靜態RAM及其斷電保護電路組成，佔用了單片機系統外部RAM的高32K地址即8000H-FFFFH，並採用地址覆蓋技術，使得628128RAM中4組32K字節共同佔用這段地址，具體是由80C31(U1)的P1.0，P1.1分別接於628128 RAM的A15，A16端實現的。對於P1.0，P1.1的四個不同狀態分別選中628128 RAM中4組32K字節中的一組。圖3中的C5、R6、R7、D2的作用是使得系統上電或斷電期間保證628128 RAM的CE立即變為低電平的片選禁止態。圖4中U11(A)、U11(B)、R8、R9則使得系統上電或斷電時保證628128 RAM的WR立即變為高電平，處於寫禁止狀態。CS2的片選禁止狀態以及WR的寫禁止狀態同時保證了628128 RAM中的數據可靠保持。而不受誤讀寫的破壞。對於128K字節RAM，按照每條數據加工指令佔用10個字節計算，可以存貯13000條加工指令，以加工每個工件需要50條加工指令計算，共可以儲存多達260套工件的加工指令。為此編制了相應的加工指令資料庫管理程序，可方便地按圖紙號，工件名檢索調出相應的加工指令，並可對這些加工指令進行校驗和仿真，以確保其正確可靠。
可編程地址解碼電路。見圖5。由可編程的門陣列電路GAL16V8，對80C31的高位地址A10、A11-A15及五路解碼輸出與輸入關係的邏輯表達式如下Y0＝A15·A14·A13·A12Y1＝A15·A14·A13·A12·A11·A10Y2＝A15·A14·A13·A12·A11·A10+RD+WRY3＝A15Y4＝A15·A14·A13·A12·A11·A10Y0的地址是0000H-6FFFH，Y1的地址是7400H-7401H，Y2的地址是7000H-7003H，Y3的地址是8000H-FFFFH，Y4的地址是7800H-7803H。
光隔離輸入輸出接口電路。見圖6。由可編程並行接口電路82C55及光耦合器組成。考慮到我國國家標準已要求數控工具機逐步採用ISO國際標準編碼，採用可編程並行接口電路82C55，通過程序可以方便地定義輸入輸出。光隔離輸出接口電路主要用於向數控線切割加工工具機輸出由自動編程機產生的加工指令，目前國內用得最多的是5單位3B格式的加工指令，它只要5根數據線，考慮到以後推廣8單位的ISO標準，需要8根數據線，定義8255的PA口為輸出方式，這8根數據線經8隻光耦隔離後接到數控線切割工具機的電報頭輸入端。自動編程機向數控線切割工具機傳送加工指令採用的是查詢方式，PC6作為電報頭狀態輸入PA0-PA7作為8位數據輸出，PC7作為選通輸出，圖3中的B5、R28、D4、D5、D6組成紙帶驅動信號的極性與電平轉換電路。該光耦輸出接口還可以作為標準列印接口，配接各種針式印表機口用以輸出自動編程結果或繪製加工軌跡。查詢式輸入電路由PB0-PB7、PC2、PC1組成，PB0-PB7是八位輸入數據端，PC1是狀態輸入端，PC2是數據輸入鎖存端。它可以用來接收現有編程系統的編程結果。
典型應用實例如下自動編程。它的操作分為三個部分即圖紙參數輸入；輔助操作；編程結果輸出。對圖紙參數的描述採用的是典型化的方法，把任何圖形都看成是由圓及其切線組成，把兩條直線的交點則作為半徑為零的圓處理。按照這個思想編制的圖紙參數輸入程序，使得輸入過程變得非常簡單，只要在本自動編程機液晶屏幕的提示下，從本自動編程機專門設計的鍵盤上逐個輸入被加工工件的圓(交點)參數即可。為了簡化圖紙參數的輸入過程，設計了輔助操作程序，它包括對稱，旋轉，尖角修圓等操作。因此對於對稱圖形，只要輸入一半圖形參數，再採用對稱操作後，即可獲得全部圖形參數；對於沿圓周上有若干個相同單元圖形的工件，只要在輸入一個單元圖形後，再採用旋轉操作則可獲得全部參數。編程結果輸出，是把圖形參數經過程序計算成為加工指令，並把這些加工指令存入加工指令資料庫中相應的文件名下。
向數控工具機傳送加工指令。按圖6所示把本自動編程機PO插座與數控線切割工具機的電報機頭插座連接起來，自動編程機82C55的PC6經光耦讀入電報機頭的走紙狀態，當檢測到電報機頭電路發出的走紙脈衝則表明數控線切割工具機處於準備接收加工指令狀態，此時經82C55的PA0-PA4發出1條3B格式加工指令，當線切割工具機讀入這條3B指令後則又經電報機頭電路發出走紙脈衝，自動編程機則發送出下一條3B加工指令，直到數控線切割工具機接收到自動編程機發出的由3B格式表示的停機指令後，則停止傳送過程。
接收其它自動編程機系統的加工指令。本自動編程機可以接收並轉儲其它自動編程系統的編程結果，這種方式彌補了本編程機所無法完成的某些特殊的編程要求，此時本編程機僅作為存儲加工指令的資料庫使用。例如接收PC機自動編程系統的3B格式編程結果輸出時，其接法按圖6所示，PC自動編程系統的數據輸出、選通輸出、狀態輸入分別經自動編程機的PI插座接82C55的PB0-PB4、PC2、PC1。進入該功能後，由自動編程機發一輸入緩衝器空信號，PC編程系統接收到此信號以後，得知自動編程機已準備好，則發出5位加工數據信號及1位選通信號，自動編程機檢測到PC1為高時，表明已有數據信號發送到82C55的PB口，讀入該信號後PC1即為低，告知PC自動編程機系統可再次發送，直到接收到PC編程系統發送來的加工指令結束信號後，由本自動編程機結束這個接收操作過程。本自動編程機在每接收一條加工指令後即存入加工指令資料庫，以備日後調用。
權利要求1.一種以80C31為主機，由一片82C55為擴展I/O接口，由液晶顯示器和薄膜鍵盤作為人機對話裝置並帶有128K加工指令資料庫的可攜式自動編程機，其特徵是由275C12 EPROM和62256 RAM分別作為程序存儲器和數據存儲器，組成運行C51等高級語言的硬體環境，由628128靜態RAM和74HC00與非門電路組成128K字節加工指令資料庫並由3.6V可充電電池提供斷電數據保持電源。
2.根據權利要求1所述的可攜式自動編程機，其特徵是由EDM1602B點陣式液晶字符顯示器作為面板顯示，由82C79及24隻定義薄膜鍵組成雙功能鍵盤。
3.根據權利要求1所述的可攜式自動編程機，其特徵是由82C55PA口、PC6、PC7及光耦作為可編程程控加工指令輸出接口，由82C55PB口、PC1、PC2作為可編程加工指令輸入接口，其輸入輸出均可處理符合IS0標準的8位數據代碼。
4.根據權利要求1所述的可攜式自動編程機，其特徵是由GAL16V8組成可編程地址解碼電路。
專利摘要本實用新型是一種以80C31單片機為主機,由一片82C55為擴展I/O接口,由液晶顯示器和薄膜鍵盤作為人機對話裝置的並帶有128K加工指令資料庫的可攜式自動編程機。這種新型自動編程機具有自動編程、接收並存儲符合ISO標準的加工指令以及向數控加工工具機傳送加工指令等多種功能。本實用新型具有結構緊湊、體積小巧、價格低廉、操作方便的特點,適合在中小型加工企業數控工具機用戶中推廣應用。
文檔編號G06F15/04GK2276644SQ9622368
公開日1998年3月18日 申請日期1996年9月18日 優先權日1996年9月18日
發明者陳東 申請人:陳東