¡Urgente! ¡Quiero un informe de prácticas de secundaria técnica sobre tecnología CNC!
3.1 Plan general del sistema de un sistema CNC simple para tornos de instrumentos basado en microcomputadora de un solo chip
Durante el proceso de desarrollo de este sistema, se cumplieron los requisitos de diseño de confiabilidad, conveniencia y baja Los costos estaban estrechamente enfocados. El plan general se determina de la siguiente manera:
3.1.1 Estructura del sistema basada en un microordenador de un solo chip
De acuerdo con las ideas de diseño anteriores, este sistema adopta una estructura de sistema basada en un solo chip. microordenador con chip. La solución tiene una estructura simple y de bajo costo. Teniendo en cuenta la escalabilidad, el sistema principal utiliza el microcontrolador 89S58. AT89S51 es un microcontrolador CMOS de 8 bits de bajo consumo y alto rendimiento con una memoria de programa flash de solo lectura ISP (programable en el sistema) de 4k Bytes que se puede borrar y escribir repetidamente 1000 veces. El dispositivo utiliza tecnología no de alta densidad de ATMEL. -volatile Fabricado con tecnología de almacenamiento flexible y compatible con MCS estándar. El dispositivo se fabrica utilizando la tecnología de memoria no volátil de alta densidad de ATMEL y es compatible con el conjunto de instrucciones estándar MCS-51 y la estructura de pines 80C51. Al integrar una unidad central de procesamiento de 8 bits de uso general y una unidad de memoria flash ISP, el potente microordenador AT89S51 proporciona una solución rentable para muchas aplicaciones de control integradas.
A estos recursos los llamamos (Fuente) del microcontrolador. La aplicación del microcontrolador es cómo hacer un uso completo y razonable de estos recursos para resolver problemas en el trabajo real.
3.1.2 Interfaz hombre-computadora
(1) Uso de una interfaz de pantalla de cristal líquido
Como sistema de control CNC simple, un módulo de pantalla de cristal líquido de matriz de puntos con gráficos de 12232 caracteres chinos y un cristal líquido de caracteres retroiluminados El módulo de visualización se utiliza como interfaz de visualización principal, sin necesidad de visualización de tubo digital. Hay tres propósitos para hacer esto:
●La pantalla LCD tiene una gran capacidad de visualización y puede mostrar todos los caracteres y personalizarlos. En cuanto al defecto de no poder mostrar gráficos y realizar una visualización dinámica de las curvas de procesamiento, se puede compensar simulando el procesamiento en la máquina del instrumento.
●El módulo LCD tiene su propio controlador, lo que reduce la carga de la CPU principal.
● El sistema tiene las cualidades básicas de ser controlado por menús. El método basado en menús se utiliza para realizar la función de edición de pantalla completa del módulo de edición para cumplir con los requisitos de una interfaz amigable hombre-máquina.
● Puede mostrar caracteres y gráficos chinos.
(2) Diseño de tecla de doble función, teclado simplificado
El diseño del sistema considera plenamente la relación entre las necesidades funcionales, las necesidades de conveniencia operativa y la complejidad del sistema, y determina la mayor parte del sistema. Los botones son teclas de doble función, lo que simplifica toda la interfaz del sistema.
3.1.3 Control de bucle abierto
El propósito del diseño del sistema determina que el sistema solo puede adoptar control de bucle abierto. En un sistema de control de posición de bucle abierto, sólo se pueden utilizar motores paso a paso como unidades de ejecución servo. Esto está determinado por las características del cuerpo del motor paso a paso. Para conocer las características del motor paso a paso y otros detalles, consulte el resto de este capítulo.
Las máquinas herramienta CNC con sistema de control de bucle abierto tienen una estructura simple y de bajo costo. Solo son adecuadas para máquinas herramienta CNC pequeñas y medianas que no requieren una precisión de procesamiento muy alta, especialmente simples y económicas. Máquinas herramienta CNC.
Este tipo de sistema es relativamente sencillo y el más económico y se puede utilizar en pequeños tornos, fresadoras, taladradoras y máquinas cortadoras de alambre. La siguiente figura es un diagrama de bloques de un sistema CNC simple común de dos coordenadas. El software del sistema se solidifica en la memoria del microcontrolador. El programa de procesamiento se puede ingresar a través del teclado o la unidad de cinta. Después de editar y procesar mediante el software del sistema, se emite una serie de señales de pulso. Después del aislamiento fotoeléctrico y la amplificación de potencia. Dos motores paso a paso se accionan y controlan por separado. La máquina herramienta se mueve en dos direcciones para completar el control de posición, trayectoria y velocidad. Según las necesidades, la microcomputadora también puede realizar el control automático de arranque y parada del husillo, cambio de velocidad, varios arranques y paradas de motores auxiliares, rotación del portaherramientas, ajuste y aflojamiento de la pieza de trabajo a través de circuitos de relé, de modo que todo el proceso de procesamiento se pueda llevar a cabo automáticamente. .
Figura 3-1 Circuito de conexión entre el motor paso a paso de bucle abierto y el microcontrolador
El sistema de bucle abierto impulsado por un motor paso a paso controlado por microcontrolador tiene las ventajas de un precio económico y una tecnología madura, por lo que es más fácil de usar para muchos.
Sin embargo, este sistema también tiene desventajas como un pequeño par de arrastre, poca capacidad de sobrecarga, baja velocidad, precisión insuficiente y su precio aumenta exponencialmente con el aumento del par. Por este motivo, a la hora de seleccionar se debe prestar atención a las ventajas dentro del rango adecuado. En términos generales, es adecuado principalmente para máquinas herramienta pequeñas con un par de arrastre inferior a 15 Nm, como C616, C618, C620, C6140 y otros tornos normales. Es difícil utilizar máquinas herramienta con grandes requisitos de par y altos requisitos funcionales (como fresadoras, mandrinadoras, taladradoras y mandrinadoras y fresadoras) y máquinas herramienta de alta precisión (como mandrinadoras coordinadas). Es necesario desarrollar sistemas que sean adecuados para ellos.
3.1.4 Agilizar funciones y mejorar confiabilidad
El diseño tiene las funciones básicas necesarias para un sistema CNC simple
●Capacidades de interpolación lineal y de arco.
● Mecanizado circular de testeros y escalones.
●Tres modos de funcionamiento: apuntamiento, vinculación y automático.
●Capacidades de comunicación de línea aplicables.
3.2 Módulos funcionales del sistema y su análisis
3.2.1 Módulos funcionales del sistema y marco general
(1) Interfaz de operación del sistema
Según las ideas de diseño anteriores, el diseño de la interfaz del sistema se muestra en la Figura 3-1. Entre ellas, 12 de las 30 teclas son teclas de doble función. Las funciones de cada tecla se describen brevemente a continuación:
Figura 3-2 Diagrama esquemático de la interfaz hombre-máquina del sistema
Restablecer--sistema En caso de falla, error de trabajo, etc., la clave siempre se borrará para restaurar el sistema a su estado original.
Ejecutar: ejecuta automáticamente el programa de procesamiento de piezas del usuario, incluida la verificación de sintaxis del programa, procesamiento de datos, compilación, operación de interpolación y control de motor paso a paso, etc.
Pausar I: pausar el procesamiento automático. Presione la tecla ping pong una vez para pausar el procesamiento y presiónela nuevamente para reanudarlo.
Cambio de herramienta uno: para cambio de herramienta manual, presione una vez. El portaherramientas eléctrico gira una estación, 90 grados en este sistema.
Manual: utilice "←, ↑, →, ↓" para realizar la vinculación de la tabla de acciones; es la tecla de movimiento del cursor al editar un programa. Los números del 1 al 9 son teclas de función dual, que pueden realizar la entrada del programa y el cambio de teclas "arriba/abajo".
G: Tecla de función preparatoria, utilizada para la entrada del controlador ISO.
M: tecla de función auxiliar, utilizada para ingresar segmentos del programa, como arrancar/parar la bomba de enfriamiento, finalizar el programa, etc.
Inserción: la tecla utilizada para cambiar entre los modos "insertar y modificar" durante la edición del programa. También es una tecla de ping pong, indicada por un cursor de bloque o subrayado.
Eliminar: en el modo de inserción, elimina el carácter actual; en el modo de modificación, elimina el carácter en la posición actual del cursor.
PageUp One (página anterior): programa al segmento del programa anterior. Equivalente a la tecla PageUp de la PC.
Av Pág: el programa se desplaza hacia abajo a la siguiente sección del programa. Al igual que la tecla Re Pág, también es una tecla de edición de pantalla. Equivalente a la tecla PageDown de la PC.
Intro - Tecla de confirmación.
Esc - Equivalente a la tecla Esc en PC.
(2) Módulos de función del sistema y marco general
El sistema se divide en cinco módulos, a saber, módulo de interfaz hombre-máquina, módulo de servoactuador, módulo de apriete de portaherramientas eléctrico y módulo de serie. módulo de comunicación y módulo de control principal basado en el microcontrolador AT89S51, etc., como se muestra en la Figura 3-2. Las funciones de cada módulo son las siguientes:
Figura 3-3 Módulo del sistema y marco general
①Módulo de interfaz hombre-computadora
Este módulo completa principalmente la comunicación entre el hombre y la máquina el diálogo y la comunicación se representan físicamente mediante una pantalla y un teclado, y la función principal es la edición y el procesamiento de programas. Gracias a su formato totalmente basado en menús. Haga que el módulo sea fácil de usar.
②Módulo de ejecución de servo
Este módulo se compone principalmente de distribuidor de pulsos, servocontrolador y motor paso a paso. Es una unidad de ejecución que completa el movimiento relativo del banco de trabajo y la herramienta de acuerdo con las instrucciones de la computadora host para realizar el procesamiento de torneado.
Sus características de velocidad, características de frecuencia de par, etc. afectan directamente la precisión y velocidad del procesamiento.
③Módulo de control del portaherramientas eléctrico
Utiliza el portaherramientas eléctrico de 4 cuadrados en modo 2 relés. La acción de cambio de herramienta del portaherramientas se completa a través del software, es decir, la rotación hacia adelante del motor del portaherramientas para recoger la herramienta → cambio de herramienta → rotación inversa y bloqueo. Es un componente indispensable del económico sistema CNC, que puede mejorar la eficiencia del procesamiento. y reduce en gran medida el proceso de procesamiento de errores causados por el cambio manual de herramientas.
④Módulo de comunicación en serie
La función de este módulo es completar la comunicación en serie con la computadora host. Adopta un sistema de tres cables para permitir que el sistema tenga capacidades de red básicas.
5. Módulo de control principal
Incluye principalmente un microprocesador de chip (incluido el programa de monitoreo), una unidad de almacenamiento del programa de procesamiento y un circuito de interfaz con otros módulos para completar la edición y el procesamiento del programa, software. Interpolación, redondeo del portaherramientas eléctrico y protección del límite de carrera y otras funciones.
3.2.2 Marco del software del sistema
La figura 3-4 muestra el diagrama de bloques del software del sistema. Una vez encendido el sistema, ejecuta el procedimiento de inicialización y el procedimiento de escaneo del teclado. Si se presiona cualquiera de las teclas de "visualización de conteo", "borrado de conteo", "punto" y otras funciones, se ejecutarán las subrutinas respectivas y se regresará al programa de inicialización, y se mostrará la información de aviso correspondiente. El programa de control de secuencia también está diseñado como un módulo de subrutina. Su función principal es leer el estado de la señal combinada del interruptor de carrera y el relé de presión. Después del análisis y evaluación, genera una serie de señales de control para completar el procesamiento automático. pieza de trabajo. Si presiona la tecla "punto", se mostrará el mensaje de punto y se ejecutará el programa de control de secuencia, es decir, volverá al programa de inicialización. Si presiona la tecla de función "vinculación", la marca de trabajo de vinculación. se configurará primero (en este momento, excepto la tecla "regresar" (excepto la tecla "Regresar", todas las demás teclas están protegidas por software), luego active la interrupción, espere, la herramienta detecta la señal y después de recibir la señal de solicitud de interrupción, ejecuta la rutina del servicio de interrupción. En el control del servicio de interrupción, la subrutina de control de secuencia, el escaneo del teclado y la subrutina de visualización se ejecutan en secuencia, y los datos se registran y muestran. Cuando el control de secuencia se completa una vez o se presiona la tecla "Regresar", el programa principal regresa. Después de regresar al programa principal, aún es necesario determinar si se presionó la tecla "Regresar". Si es así, regrese al programa de inicialización. De lo contrario, espere nuevamente la interrupción.
Adoptar un diseño modular:
①Apuntar, vincular, cambiar de herramienta
Este módulo realiza principalmente el movimiento del banco de trabajo en las direcciones del eje x y del eje z. Las operaciones de apuntamiento y vinculación, así como el control manual del cambio de herramienta, facilitan el ajuste de la herramienta y el ajuste del origen de trabajo.
②Automático
Este módulo implementa principalmente el procesamiento del programa (incluida la verificación de la sintaxis del programa, la compilación del programa, el procesamiento de datos, etc.), el control del motor paso a paso del algoritmo de interpolación y el control automático del cambio de herramienta.
3 Configuración de parámetros
Este módulo realiza principalmente la configuración de parámetros de procesamiento automático, como la configuración de parámetros de compensación de herramientas y la configuración de parámetros de compensación de espacios.
④Módulo de edición
Este módulo implementa principalmente la edición por teclado y la entrada de programas de procesamiento de piezas.
⑤Módulo de comunicación
Este módulo implementa principalmente la comunicación en serie con la computadora host u otros dispositivos inteligentes, y puede usarse para transmitir programas de procesamiento, etc.
Figura 3-4 Diagrama de bloques del software del sistema
Capítulo 4 Diseño del sistema de hardware
4.1 Diseño del módulo principal
4.1.1 Módulo principal Componentes clave y su selección
(1) Microcontrolador
Este sistema utiliza el microcontrolador de 8 bits AT89S51 de PHILIPS Company como núcleo de control. AT89S51 es un microcontrolador CMOS de 8 bits de bajo consumo y alto rendimiento. El chip contiene una memoria Flash de solo lectura ISP (programable en el sistema) de 4k Bytes que se puede borrar y escribir repetidamente 1.000 veces. Rendimiento Densidad, tecnología de almacenamiento no volátil, compatible con el sistema de instrucción estándar MCS-51 y la estructura de pines 80C51.
Estructura de 80C51 pines, el chip integra una CPU de 8 bits de uso general y una unidad de memoria flash ISP, funcionamiento totalmente estático, la RAM se puede ampliar a 64 K bytes, 5 niveles de prioridad de interrupción, interrupciones anidadas de 2 niveles, 32 entradas/salidas bidireccionales externas (E/S), dos contadores temporizadores programables de 16 bits. La 2764EPROM externa se utiliza como memoria de programa para monitorear y almacenar programas de mecanizado para piezas de uso común. Luego seleccione una pieza de 6264RAM para almacenar el programa de pieza y los parámetros de trabajo que deben modificarse aleatoriamente. La decodificación se utiliza para direccionar el chip de expansión y el decodificador 74LS138 se utiliza para completar esta función. 8279 sirve como puerto de expansión de entrada y salida del sistema y está conectado a la pantalla de entrada y salida del teclado respectivamente. 8255 está conectado al distribuidor de anillo del motor paso a paso para controlar los motores paso a paso del eje X y Z en paralelo. Además, también se debe considerar el aislamiento óptico y el circuito de amplificación de potencia entre la máquina herramienta y el microcontrolador.
Figura 4-1 Diagrama de bloques del sistema microcontrolador
(2) Selección de memoria de datos
Para sistemas que utilizan microcontroladores como núcleo de control, la velocidad máxima es 33MHz, usamos 22.1184MHz. Los circuitos externos de alta velocidad, especialmente los circuitos externos de expansión de memoria de programas y datos, tienen altos requisitos. Se debe cumplir que los datos externos o las instrucciones del programa estén listos cuando la CPU lea los datos o las instrucciones del programa. Por lo tanto, se deben realizar comprobaciones de sincronización en el chip. Para que el sistema funcione de manera estable, también debemos realizar una verificación de la memoria.
Primero, introduzcamos la memoria. La memoria del microcontrolador se divide en memoria interna y memoria externa. La memoria interna se divide en memoria de datos interna y memoria de programa. De manera similar, la memoria externa también se divide en memoria de programa y memoria de datos. Este sistema utiliza AT89S51 como unidad central, que tiene 128 B de RAM y 4 KB de memoria de programa interna Flash. Para la memoria de datos, las partes interna y externa se direccionan de forma independiente para acceder a diferentes memorias de datos, es decir, se utiliza MOV para acceder al chip y MOVC para acceder a la parte externa. se puede expandir a 64K Debido a que la memoria de datos externa y I/ 0 se direccionan de manera uniforme, se deja una cierta cantidad de espacio para I/0, y el sistema necesita una cierta cantidad de espacio de expansión, por lo que el chip utilizado para la expansión del sistema es. 6264. 6264.Y62256 es un chip de alta velocidad y bajo consumo lanzado por HUNDAI. Consume 32K
RAM estática CMOS y adopta la tecnología de proceso CMOS de alta velocidad de Hyundai. HY62265 tiene un modo de retención de datos que garantiza que los datos de 2 V sean válidos al voltaje de suministro más bajo. Al utilizar la tecnología CMOS, la corriente de retención de datos prácticamente no se ve afectada por voltajes de suministro de 2,OV a 5,5V. HY62256 es adecuado para entornos de trabajo de bajo voltaje y con batería. El M28256 se utiliza para ampliar la memoria del programa y se fabrica con tecnología de silicio multipolar propiedad de STMicroelectronics. Tiene un modo de funcionamiento de alarma rápida de bajo consumo en condiciones de suministro de 3V o }V. Este circuito está diseñado para proporcionar una funcionalidad de interfaz flexible a los microcontroladores. El bucle de datos o el bloqueo de funciones de bits se pueden realizar mediante software o hardware. La protección de datos del software utiliza algoritmos JEDEG estándar. La expansión del circuito se muestra en la Figura 4-2.
Figura 4-2 Expansión de memoria
(3) Controlador de bus, datos, pestillo de dirección y circuito de decodificación
Debido a las líneas de datos y bits bajos del microcontrolador La línea de dirección ****, por lo que se debe agregar un pestillo de dirección inferior al pestillo de dirección. Cuando se utiliza 74LS373 como pestillo de dirección, cuando el sistema de aplicación es demasiado grande y hay demasiados chips conectados de expansión que exceden la capacidad del controlador del bus, el sistema no funcionará de manera confiable. En este momento, se debe agregar un controlador de bus para acortarlo. la duración de la lectura de datos.
La cantidad total de datos externos que todo el sistema puede expandir es 64K. Dado que el almacenamiento de datos externos y el /0 de trabajo del microcontrolador se abordan de manera uniforme, utilizamos los 32K de orden bajo como memoria de datos extendida externa y los de orden alto. -El circuito de decodificación de pedidos utiliza dos 74LS138. Utilice 32K como E/S o resérvelo para una futura expansión. Debido a que el periférico es un dispositivo programable, se deben generar dos direcciones de decodificación cuando se usa 138 para decodificar: una es una dirección continua y la otra es una dirección continua de segmento. Ll y L5 también se pueden utilizar como extensiones del sistema. La salida de dirección decodificada se muestra en la Figura 4-3, Y0-Y7 se usan como señales de selección de chip de dirección única y Y8-Y15 se pueden usar como señales de selección de chip programables, como el contador programable 8254. El circuito decodificador se muestra en la Figura 4-3.
Figura 4-3 Circuito de decodificación
4.1.2 Diseño esquemático eléctrico del módulo principal
Este sistema utiliza AT89S51CPU como procesador central del sistema CNC. El diagrama de bloques del programa principal se muestra en la Figura 4-4. La 2764EPROM externa se utiliza como memoria de programa para monitorear y almacenar los programas de procesamiento de piezas de uso común. Luego seleccione una pieza de 6264RAM para almacenar el programa de pieza y los parámetros de trabajo que deben modificarse aleatoriamente. La decodificación se utiliza para direccionar el chip de expansión y el decodificador 74LS138 se utiliza para completar esta función. 8279 sirve como puerto de expansión de entrada y salida del sistema y está conectado a la pantalla de entrada y salida del teclado respectivamente. 8255 está conectado al distribuidor de anillo del motor paso a paso para controlar los motores paso a paso del eje X y Z en paralelo. Además, también se debe considerar el aislamiento óptico y el circuito de amplificación de potencia entre la máquina herramienta y el microcontrolador.
El chip de expansión del puerto de E/S paralelo programable 8255A se puede conectar directamente al bus del sistema del microcontrolador de la serie MCS. Tiene tres puertos de E/S paralelos de 8 bits y tres modos de trabajo, que se pueden programar fácilmente. Utilice transferencia incondicional, transferencia de consulta o transferencia de interrupción para completar el intercambio de información entre la CPU y los dispositivos periféricos.
La CPU controla 8279 leyendo primero la palabra de estado de 8279 y verificando si hay caracteres en el PIFORAM. Si es así, todos los caracteres se leen de acuerdo con el número de caracteres y se procesan en consecuencia; No hay caracteres, luego regresa directamente. La CPU monitorea 8279 mediante consulta y asigna la dirección del puerto de datos de 8279 a 8000H y la dirección del puerto de estado a 8001H, que se utilizan para monitorear 8279 cada 10 ms. La CPU interrumpe la consulta cada 10 ms y todas las visualizaciones se realizan consultando la tabla de códigos de segmento, lo que simplifica el proceso de programación y mejora la calidad del programa.
Figura 4-4 Diagrama de bloques del programa principal
4.2 Diseño del módulo de entrada/salida
4.2.1 Diseño esquemático eléctrico del módulo de E/S
8279 Como extensión del puerto de entrada/salida del sistema, conecta los monitores de entrada y salida del teclado respectivamente. 8279 es un chip de interfaz programable al programar las funciones correspondientes del chip de interfaz programable, puede realizar el proceso de programación. El proceso de programación es en realidad el proceso en el que la CPU envía instrucciones de control al 8279. En términos de diseño de software, el monitor adopta una pantalla de 8 caracteres, modo de entrada izquierda, teclado de escaneo de códigos y bloqueo de doble tecla. El diagrama esquemático eléctrico del módulo de E/S se muestra en la Figura 4-5.
Figura 4-5 Diagrama esquemático eléctrico del módulo de E/S
Figura 4-6 Diagrama de bloques del programa de trabajo 8279
4.2.2 Interfaz de control del motor paso a paso
p>
Los ejes X y Z utilizan motores paso a paso trifásicos de 6 tomas. El puerto paralelo 8255 escribe palabras de control en el puerto de control y PUSLE controla los motores paso a paso. 8255 está conectado al anillo del motor paso a paso. 8255 está conectado al distribuidor de anillo del motor paso a paso. A través de tres piezas de aislamiento fotoeléctrico 4N25, las señales de control trifásicas requeridas para X y Z se forman y envían respectivamente al motor paso a paso. Fuente de alimentación para controlar el eje X en paralelo y el motor paso a paso del eje Z.
El chip YB013 realiza la tarea de separación del anillo de hardware, y el aislador óptico Darlington 4N25 realiza el aislamiento de la parte de corriente débil de la computadora y la parte de corriente alta del motor paso a paso, que no solo funciona como amplificación de potencia, sino que también actúa como Interruptor sin contacto para proteger la computadora. La conexión del motor paso a paso controlado por el microcontrolador se muestra en la Figura 4-7.
Figura 4-7 Motor paso a paso controlado por microordenador de un solo chip
4.2.3 Interfaz de control de herramientas
(1) Portaherramientas eléctrico y su principio de funcionamiento
p>
La parte mecánica del portaherramientas eléctrico es similar a un mecanismo de engranaje helicoidal, que realiza la elevación, rotación (intercambio de posición de la herramienta) y bloqueo hacia abajo de la herramienta. Aquí nos centramos en las condiciones del hardware y los circuitos necesarios para. lograr las acciones anteriores. Aquí analizamos principalmente las condiciones del hardware y los principios del circuito necesarios para realizar las acciones anteriores.
En la Figura 4-8, los relés KA1 y KA2 realizan el control de conmutación de la acción del portaherramientas eléctrico, completando principalmente la conmutación hacia adelante y hacia atrás del motor del portaherramientas. Durante la rotación del portaherramientas, cada estación en el elemento Hall cambiará al estado efectivo por turno. En función de los cambios de estado de T1, T2, T3 y T4, el sistema puede inferir el número de herramienta actual y determinar si la herramienta está activa. herramienta está actualmente seleccionada. Una vez Si es así, el motor girará en dirección inversa y bloqueará la herramienta. El límite de tiempo inverso de cada interruptor de secuencia del portaherramientas eléctrico es la clave para el control del sistema. El tiempo necesario para invertir el bloqueo de la cuchilla depende de los indicadores recomendados por el fabricante del portaherramientas eléctrico. Si el tiempo es demasiado largo, el motor. calentarse o incluso quemarse. Para garantizar el funcionamiento seguro del portaherramientas eléctrico, se instalan un fusible rápido y un relé térmico en la línea de entrada de 380 V CA del portaherramientas eléctrico.
Figura 4-8 Diagrama esquemático eléctrico del portaherramientas eléctrico
(2) La interfaz entre el portaherramientas eléctrico y el microcontrolador
La interfaz de hardware principal entre el portaherramientas eléctrico y el sistema están las señales J1 y J2 que controlan la rotación hacia adelante y hacia atrás del motor y las señales de retroalimentación TI, T2, T3 y T4 del número de herramienta. Las señales anteriores están ópticamente aisladas de la interfaz del sistema microcontrolador.
El proceso de control del software del portaherramientas eléctrico se muestra en la Figura 4-9, utilizando el modo de consulta.
}
4.2.4 Circuito de interfaz de parada de emergencia, pausa y límite de recorrido
El interruptor de límite está en el estado normalmente abierto, por lo que X diez, X uno , Z10 y Z1 están en estado de nivel bajo. Por lo tanto, si se presiona y cierra el interruptor de viaje, se enviará una señal de interrupción a INT0, el sistema se reiniciará, el pulso del motor paso a paso desaparecerá y no podrá continuar avanzando, logrando así el propósito de proteger el máquina herramienta. Este sistema utiliza tres entradas y una salida 74HC10 sin puerta como señal de interrupción. La señal de interrupción está conectada a INT0 del microcontrolador para el procesamiento en tiempo real de las funciones de parada de emergencia, pausa y alarma de límite. El circuito se muestra en la Figura 4-8:
4.4.2 Módulo de visualización de cristal líquido de matriz de puntos
(1) Módulo de visualización de cristal líquido de caracteres
Este CNC El sistema utiliza el módulo LCD de matriz de puntos DM12232, este módulo tiene las siguientes características:
●Puede mostrar 122 columnas y 32 filas
●Fuente de alimentación VDD3.3V~5V (integrada circuito de refuerzo, no se requiere voltaje negativo)
●Paralelo de 8 bits o 4 bits/serie de 3 bits conectado al microprocesador
●Múltiples funciones de software: caracteres personalizados, movimiento de pantalla , visualización del cursor, modo de suspensión y otras funciones
●Configuración de la retroiluminación LED
(2) Interfaz de software y hardware entre el módulo LCD y el microcontrolador
①Hardware con ( AT89S51) Interfaz del microcontrolador
La interfaz entre el módulo LCD y el 51 MCU se muestra en la Figura 4-11:
Figura 4-11 La interfaz entre el módulo LCD y el 58 MCU
4.4.3 Análisis del circuito del módulo de interfaz hombre-máquina
Chip de interfaz Intel8279 basado en el diseño del teclado:
El chip de control de pantalla del teclado 8279 es un dispositivo especial para realizar Entrada de teclado y control de pantalla digital segmentada. Interactúa fácilmente con microprocesadores y tiene una variedad de funciones.
Puede implementar automáticamente funciones de procesamiento de fluctuación y represión, y tiene un búfer de clave interno que puede realizar el almacenamiento en búfer de entrada de 8 valores clave en forma de primero en entrar, primero en salir; también proporciona soporte para interrupciones;
El bus de datos de 8279 está conectado al puerto P0 de AT89S51, A0 está conectado a la salida de línea de dirección más baja mediante el pestillo de dirección 74LS373, las líneas de lectura y escritura están conectadas a AT89S51 y la señal de reloj a 8279 lo proporciona el ALE de AT89S51, la frecuencia ALE es de 2MHz a la frecuencia principal de 12MHz. La frecuencia ALE es de 2MHz (se puede perder 1 pulso al acceder a la RAM de datos externa). El decodificador Y7 en el módulo principal emite la señal de selección de chip 8279. Línea de solicitud de interrupción 8279, conectada al pin 89C58 INT0 (P3.2) a través de un inversor. Las líneas de salida de escaneo de 8279 se usan de acuerdo con el método de codificación, y sus SL0-SL2 se decodifican mediante 74LSl38. Las 8 líneas de salida de señal decodificadas se usan como líneas de escaneo de matriz de teclado, mientras que las 4 líneas de retorno RL0-RL3 de 8279 se usan. como líneas de exploración del teclado; y 4 Las líneas de retorno RL0-RL3 sirven como líneas de exploración del teclado. RL0-RL3 se utilizan como las 4 líneas de detección del teclado. Esto da como resultado un teclado de 8 × 4 = 32 teclas. Esta lógica de interfaz proporciona acceso al puerto de comando/estado 8279 en la dirección 0CFFFH y al puerto de registro de datos en la dirección 0CFFEH.
La siguiente es una breve introducción a la tecnología de aplicación del chip 8279.
Logro de funciones duales
La realización de la función de tecla programable (segunda función) puede utilizar las señales SHIFT y CTRL del chip 8279. En este sistema, los niveles alto y bajo de la señal SHIFT se utilizan para lograr funciones duales. El principio eléctrico se muestra en la Figura 4-12:
Figura 4-12 Diagrama esquemático eléctrico para realizar las funciones de subir y bajar del botón
4.5 Otros módulos auxiliares
4.5.1 Circuito de interrupción de temporización
Después de encender y restablecer la unidad de procesamiento inteligente del panel de máquina herramienta CNC de computadora de un solo chip AT89S51, ingresa al estado de trabajo de interrupción, lo que permite interrupciones programadas e interrupciones en serie. En la interrupción programada, se detectarán los cambios de estado de entrada y el cambio en el estado de entrada se transmitirá al sistema CNC a través del puerto serie. El sistema CNC requiere operación manual y la información mostrada por el panel se transmite a; el microcontrolador a través del puerto serie y es interrumpido por la interrupción en serie del microcontrolador. El programa de servicio realiza el procesamiento correspondiente y su diagrama de bloques se muestra en la Figura 2. La Figura 2 (a) es el diagrama de bloques principal, la Figura 2 (b). ) es el diagrama de bloques del programa de servicio de interrupción programada, la Figura 2 (c) es el diagrama de bloques del programa de servicio de interrupción, la Figura 2 (b) es el diagrama de bloques del programa de servicio de interrupción, la Figura 2 (c) es el diagrama de bloques del programa de servicio de interrupción programada, La Figura 2(b) es el diagrama de bloques del programa de servicio de interrupción programada. La Figura 2 (c) es el diagrama de bloques del programa de servicio de interrupción en serie. Como se muestra en la Figura 4-13.
Figura 4-13
El reinicio y la inicialización del encendido del microcontrolador se pueden completar en poco tiempo, mientras que la inicialización del sistema CNC lleva más tiempo. Cuando no se completa la inicialización del sistema CNC, la comunicación del puerto serie no puede funcionar. Por lo tanto, después de completar la inicialización, el programa principal del microcontrolador debe esperar a que el sistema CNC envíe la señal "LISTO" desde el puerto serie y. Después de recibir la señal "LISTO", comience a operar el panel de operación.
Se requiere procesamiento en tiempo real de múltiples tareas en el mecanizado CNC, incluyendo entrada, salida, interpolación, control de posición y transmisión de datos. Estas tareas deben iniciarse en un momento determinado y completarse dentro de un tiempo válido. Por lo tanto, para completar las tareas de control en tiempo real, primero debemos obtener la hora exacta. Usamos un circuito de reloj de hardware externo dedicado para obtener una señal de disparo de tiempo confiable, usamos el disparador de tiempo externo como una interrupción de hardware y usamos el método de interrupción para realizar el procesamiento de varias tareas en el sistema en tiempo real. Este método no solo puede garantizar la precisión del tiempo, sino también adaptarse a diferentes tareas para cambiar su período de tiempo mediante la programación.
Como se muestra en la Figura 4-14, la señal de 74LS04 ingresa al terminal CLK0 de 8254 y es programada y cronometrada por 8254. OUT0 emite la señal de interrupción de la hora programada.
Figura 4-14 Generador de reloj
Figura 4-16 Forma de onda del circuito de identificación