수제어차공 졸업논문 ~ ~ 가 100 을 채택하다.
제 2 장 수치 제어 시스템 설계 요구 사항
2. 1 개요
수치 제어 시스템은 국내 많은 일반 공작 기계의 개조에 적응하기 위해 설계되었다. 주로 네 가지 측면을 고려합니다.
① 경제
일반 공작 기계의 수치 제어 개조에 사용되기 때문에 시스템 비용을 충분히 고려해야 합니다. 이것이 시스템 설계 목적을 보장하는 열쇠입니다. 여기에는 수치 제어 시스템, 서보 드라이브 시스템, 기계식 드라이브 시스템 등 전체 시스템 비용이 포함됩니다. 핵심은 수치 제어 시스템의 프로그램 선택에 있습니다.
② 편리성
수치 제어 시스템의 편리성은' 편안함' 이라고도 하며, 주로 시스템의 편집 부분에 나타난다. 편집 (프로그래밍) 부분은 사람들이 시스템과 직접 접촉하는 부분, 즉 이른바' 인간-기계 인터페이스' 이다. 인간-기계 세계는 인간적이어야합니다. 즉, 편집 (프로그래밍) 부분은 사용자에게 편리하고 빠르며 편안한 운영 환경을 제공하기 위해 최선을 다해야합니다. 이 시스템은 다음을 반영해야합니다.
● 모든 수준의 운영자를 용이하게하는 중국어 키.
● 입력, 검색 및 수정은 가능한 한 통합되어야합니다. 즉, 입력 시 수정 사항을 읽어들이고, 검색 시 입력을 수정하고, 렌디션 세그먼트 번호를 자동으로 표시할 수 있습니다.
● 빠른 검색, 즉 페이지를 위아래로 넘기면 프로그램이 표시됩니다.
③ 실용성
경제적으로 수치 제어 시스템의 설계는 기능의 크고 완전함을 추구해서는 안 되며 실용성을 원칙으로 해야 한다. 일반 머시닝은 다음과 같은 기능만 있으면 요구를 충족할 수 있습니다.
● 직선과 원호 보간. 보간 속도는 기계 자체의 내재적 품질 (예: 강성, 내충격성, 내마모성 등) 을 충분히 고려해야 하며, 너무 높아서는 안 된다.
● 속도 연결 기술, 즉 상승/스핀다운 제어. 속도 연결 기술은 가공 중 두 프로그램 간의 부드러운 속도 연결을 보장하여 가공 칼자국이나 플랫폼을 피하고 정확도를 보장합니다.
● 동적 좌표 표시.
● 가공 프로그램의 정전 보호 기능.
● 전동 공구 홀더 제어. 전동 공구 홀더와 소프트웨어 제어를 사용하면 생산성을 높일 수 있다.
● 세분화 기술. 세분화 기술은 오늘날 경제형 수치 제어 시스템의 중요한 기술이다. 스테퍼 모터의 저주파 진동 문제를 효과적으로 해결하는 동시에 기계 펄스 당량을 다듬어 제어 정확도를 높일 수 있습니다. 또한 저속 머시닝에서 공구 출력을 향상시킬 수 있습니다.
④ 신뢰성
수치 제어 시스템의 작업 환경이 매우 열악하기 때문에 시스템의 안정적인 작동을 보장할 수 있는 충분한 안정성이 있어야 합니다.
2.2 수치 제어 시스템 성능 지표
광범위한 설계 요구 사항 및 가정에 따라 수치 제어 시스템의 성능 지표는 다음과 같이 요약할 수 있습니다.
●X, z 2 축 연계, 개방 루프 제어 방법.
●ISO 국제 수치 제어 표준 형식 코드 프로그래밍.
● 빠른 포지셔닝.
● 선형 및 원호 보간을 할 수 있다.
● 요금 인상기와 직렬 통신을 할 수 있어 간단한 네트워킹 기능을 갖추고 있다.
● 최대 프로그래밍 크기는 9999.99mm, z 축 펄스 당량은 0.0 1mm, x 축 펄스 당량은 0.005mm, 최대 이송 속도는 0.083m/s(5m/min) 입니다.
● 나사 가공 기능이 있는 인터페이스를 예약합니다.
● 연속 및 점동의 수동 머시닝 모드와 자동 연속 머시닝 모드가 있습니다.
제 3 장 전반적인 프로그램 결정
3. 1 전체 시스템 프로그램
이 시스템의 개발 과정에서 안정성, 편리성, 저비용 등의 설계 요구 사항을 중심으로 합니다. 전반적인 계획을 다음과 같이 결정하십시오.
3.1..1단일 칩 마이크로 컴퓨터 기반 시스템 구조
상술한 설계 사상에 근거하여, 이 시스템은 단일 칩 마이크로 컴퓨터 기반 시스템 구조를 채택한다. 이 방안은 구조가 간단하고 원가가 낮다. 확장성을 고려하여 마스터 시스템은 89S58 단일 칩 마이크로 컴퓨터를 사용합니다. AT89S5 1 은 저전력 고성능 CMOS 8 비트 마이크로 컨트롤러입니다. 이 칩은 4K 바이트 ISP (시스템 프로그래밍 가능) 로 구성되며 1000 회 반복 삭제가 가능합니다. 이 장치는 ATMEL 의 고밀도 및 비휘발성 스토리지 기술로 제조되었습니다. 이 칩은 표준 MCS-5 1 명령어 시스템 및 80C5 1 핀 구조와 호환되며 범용 8 비트 CPU 와 ISP Flash 스토리지 장치, 강력한 마이크로컴퓨터 AT89S5 1 을 통합합니다
1.8 비트 중앙 처리 장치
2.26 개의 특수 기능 레지스터.
온칩 발진기 및 클럭 회로
4. 완전 정적 작동: 0Hz-24KHz
프로그래밍 가능한 I/O 라인 5,32 개
6. 2 16 비트 프로그래머블 타이밍 카운터
7.5 인터럽트 우선순위 2 인터럽트 중첩 인터럽트
8. 전이중 직렬 통신 포트 2 개
9. 전원 제어 모드: 저전력 유휴 및 전원 끄기 모드
10 및 803 1 CPU 호환 MCS-5 1.
1 1, 8 비트 병렬 I/O 포트 4 개
12, 3 단계 프로그램 메모리 보안 잠금 장치
13, 128B 내부 RAM
14, 내부 하드웨어 워치독 회로
15,4k 바이트 플래시 메모리 (수명: 1000 회 쓰기/삭제 주기)
16, SPI 직렬 인터페이스, 칩용 시스템 내 프로그래밍.
17, 주소 지정 가능한 64KB 외부 ROM 및 외부 RAM 제어 회로
우리는 이러한 자원을 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 "자원" 이라고 부르는데, 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 응용은 이러한 자원을 최대한 합리적으로 사용하여 실제 문제를 해결하는 방법입니다.
3. 1.2 인간-기계 인터페이스
(1) 평면 패널 디스플레이 인터페이스를 사용합니다.
간단한 디지털 제어 시스템으로서 12232 한자 그래픽 도트 매트릭스 LCD 디스플레이 모듈을 사용하고 백라이트가 있는 문자 LCD 모듈을 기본 디스플레이 인터페이스로 사용하며 디지털 파이프를 사용하지 않고 표시합니다. 여기에는 세 가지 목적이 있습니다.
● LCD 디스플레이 모드는 용량이 커서 모든 문자를 표시하고 문자를 사용자 정의할 수 있습니다. 그래픽을 표시할 수 없는 머시닝 커브의 동적 디스플레이를 구현하는 결함은 컴퓨터에서 머시닝을 시뮬레이션하여 보완할 수 있습니다.
LCD 모듈에는 기본 CPU 의 부담을 줄일 수 있는 컨트롤러가 포함되어 있습니다.
● 시스템에 메뉴 중심의 기본 자질을 갖추게 한다. 편집 모듈의 전체 화면 편집 기능은 메뉴 중심의 방식으로 구현되어 친숙한 인간-기계 인터페이스의 요구 사항을 충족합니다.
한자와 그래픽을 표시할 수 있습니다.
(2) 이중 기능 키 디자인으로 키보드를 단순화합니다.
시스템 설계에서는 기능의 요구 사항, 조작의 편리성, 시스템의 복잡성 사이의 관계를 충분히 고려하며, 시스템의 대부분의 키는 이중 기능 키이므로 전체 시스템 인터페이스를 간결하게 만들 수 있습니다.
3. 1.3 개방 루프 제어 사용.
시스템 설계의 목적에 따라 시스템은 개방 루프 제어 방법만 사용할 수 있습니다. 개방 루프 위치 제어 시스템에서는 스테핑 모터만 서보 실행 단위로 사용할 수 있습니다. 이것은 스테퍼 모터 본체의 특성에 의해 결정됩니다. 스테퍼 모터 특성에 대한 자세한 내용은 이 장의 관련 섹션을 참조하십시오.
개방 루프 제어 시스템의 CNC 공작 기계는 구조가 간단하고 비용이 저렴하며 가공 정밀도가 높지 않은 중소형 CNC 공작 기계, 특히 간단하고 경제적인 CNC 공작 기계에만 적용됩니다.
이 시스템은 비교적 간단하고 저렴하며 소형 선반, 밀링 머신, 드릴 및 와이어 절단기에 사용할 수 있습니다. 다음 그림은 일반적인 2 좌표 단순 수치 제어 시스템의 구성 상자 그림입니다. 시스템 소프트웨어는 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 메모리에 경화됩니다. 가공 프로그램은 키보드나 테이프 드라이브를 통해 입력할 수 있으며 시스템 소프트웨어에서 일련의 펄스를 편집하고 출력할 수 있습니다. 광전 격리 및 전력 증폭을 통해 두 개의 스테퍼 모터를 구동하여 각각 작업셀의 두 방향 동작을 제어하고 위치, 궤적 및 속도를 제어합니다. 필요에 따라 마이크로컴퓨터는 릴레이 회로를 통해 주축의 시동 정지, 변속, 다양한 보조 모터의 시동 정지, 공구 홀더 인덱싱, 가공소재 해제 등의 동작을 자동으로 제어하여 전체 가공 과정을 자동화할 수도 있습니다.
그림 3- 1 개방 루프 스테퍼 모터와 단일 칩 마이크로 컴퓨터 연결 회로
단일 칩 마이크로 컴퓨터 제어 스테퍼 모터 개방 루프 시스템은 저렴한 가격, 기술 성숙과 같은 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있습니다. 그러나, 이 시스템에는 저항 모멘트가 작고, 과부하 능력이 떨어지고, 속도가 낮고, 정확도가 낮고, 토크가 증가함에 따라 가격이 기하급수적으로 증가하는 등 몇 가지 단점이 남아 있다. 따라서 선택할 때 적절한 범위 내에서 장점을 발휘하는 데 주의해야 합니다. 일반적으로 C6 16, C6 18, C620, C610 과 같이 드래그 모멘트가 15Nm 보다 작은 소형 작업셀에 적합합니다. 토크는 밀링 머신, 보링 머신, 드릴링 머신, 보링 밀링 머신 등 크고 기능이 많은 기계 및 좌표 보링 머신과 같은 고정밀 공작 기계를 사용하기가 어렵고 그에 적합한 기타 경제적 수치 제어 시스템을 개발해야 합니다.
3. 1.4 단순화 기능으로 신뢰성 향상.
이 설계에는 간단한 수치 제어 시스템에 필요한 기본 기능이 있습니다.
● 직선과 호의 보간 능력.
● 끝면과 계단의 원형 가공.
● 세 가지 작동 모드: 이동, 연계 및 자동.
● 심성은행의 의사소통 능력.
3.2 시스템 기능 모듈 및 분석
3.2. 1 시스템 기능 모듈 및 전체 프레임워크
(1) 시스템 운영 인터페이스
위에서 설명한 바와 같이
그림 3-2 시스템 인간-기계 인터페이스 다이어그램
리셋-충돌, 작동 오류 등의 경우 시스템의 총 키를 지웁니다. 을 눌러 시스템이 원래 설계 상태로 돌아갈 수 있도록 합니다.
실행-구문 확인, 데이터 처리, 컴파일, 보간 및 스테핑 모터 제어를 포함한 사용자 부품 가공 프로그램을 자동으로 실행합니다.
일시 중지-자동 가공을 일시 중지합니다. 이것은 탁구 키입니다. 한 번 눌러 가공을 일시 중지하고 다시 한 번 눌러 가공을 계속합니다.
공구 변경 1- 수동 공구 변경용, 누를 때마다. 전동 터렛은 한 작업장으로 회전하는데, 이 시스템에서는 90 도이다.
수동-"←, ←, →, ↓" 와 함께 동작표 연계를 실현하다. 프로그램을 편집할 때 커서를 이동하는 키입니다. 숫자 1-9 는 프로그램 입력 및 전환을 위해 "위/아래" 키를 사용하는 이중 기능 키입니다.
G-a 는 ISO 가공 프로그램을 입력할 수 있는 기능 키를 준비합니다.
M-냉각 펌프 시작/중지, 프로그램 종료 등의 프로그램 세그먼트를 입력하는 액세스 가능 키.
삽입-프로그램 편집 중에 삽입 및 수정 모드를 전환하는 데 사용됩니다. 또한 블록 커서나 밑줄 커서로 표시되는 탁구 키이기도 합니다.
삭제-삽입 모드에서 현재 문자를 삭제합니다. 수정 모드에서 현재 커서 위치의 문자를 삭제합니다.
이전 1- 프로그램이 이전 프로그램 세그먼트로 이동합니다. PC 의 PageUp 키에 해당합니다.
다음 페이지-프로그램이 다음 절차로 이동합니다. 이전 페이지 키와 마찬가지로 화면 편집 키입니다. PC 의 PageDown 키와 같습니다.
캐리지 리턴.
Esc- PC 에 해당하는 ESC 키.
(2) 시스템 기능 모듈 및 전반적인 프레임 워크
시스템은 일반적으로 인간-기계 인터페이스 모듈, 서보 실행 모듈, 전동 공구 홀더 조임 모듈, 직렬 통신 모듈 및 그림 3-2 와 같이 AT89S5 1 단일 칩 기반 마스터 모듈의 다섯 가지 주요 모듈로 나뉩니다. 각 모듈의 기능은 다음과 같습니다.
그림 3-3 시스템 모듈 및 전체 프레임 워크
① 인간-기계 인터페이스 모듈
이 모듈은 주로 인간-기계 간의 대화와 교류를 완성하는데, 실제로는 모니터와 키보드로 표현되며, 핵심 기능은 가공 프로그램의 편집이다. 이 모듈은 전체 메뉴 구동 형식으로 인해 친숙합니다.
② 서보 실행 모듈
이 모듈은 주로 펄스 분배기, 서보 드라이브, 스테퍼 모터 등으로 구성됩니다. 상위 컴퓨터의 지시에 따라 작업대와 공구 사이의 상대적 동작을 완료하여 선반가공을 수행하는 실행 단위입니다. 속도 및 모멘트 주파수 특성은 가공 정밀도와 속도에 직접적인 영향을 줍니다.
③ 전기 공구 홀더 제어 모듈
2 개의 릴레이가 있는 4 방향 전동 공구 홀더를 사용하여 소프트웨어로 공구 홀더의 공구 교환 동작, 즉 공구 홀더 모터 정방향 → 공구 교환 → 반전 잠금장치는 경제적 수치 제어 시스템의 필수적인 부분으로, 가공 효율을 높이고 가공 중 수동 공구 교환으로 인한 오류를 크게 줄일 수 있습니다.
④ 직렬 통신 모듈
이 모듈의 기능은 상위 컴퓨터와의 직렬 통신을 완료하고 3 선제를 사용하여 시스템에 기본적인 네트워킹 기능을 제공하는 것입니다.
⑤ 주 제어 모듈
주로 단일 칩 마이크로 컴퓨터 (모니터링 프로그램 포함), 가공 프로그램 저장 장치 및 기타 모듈과의 인터페이스 회로, 프로그램 편집, 가공 프로그램 처리, 소프트웨어 보간, 전동 공구 홀더 제어 및 스트로크 제한 보호가 포함됩니다.
시스템 소프트웨어 프레임워크
그림 3-4 는 시스템 소프트웨어 블록 다이어그램을 보여줍니다. 시스템 전원을 켠 후 초기화 프로그램 및 키보드 검사 프로그램을 실행합니다. [카운트 표시], [카운트 0], [포인트 이동] 등의 기능 키를 누르면 해당 작업 하위 프로그램을 실행한 후 초기화 프로그램으로 돌아가고 해당 프롬프트가 표시됩니다. 순차 제어 프로그램도 하위 프로그램 모듈로 설계되어 있습니다. 주요 기능은 각 스트로크 스위치와 압력 릴레이의 신호 상태 조합을 읽고 분석을 통해 일련의 제어 신호를 출력하여 가공소재의 자동 가공을 완료하는 것입니다. 점 이동 키를 누르면 점 이동 프롬프트가 표시되고 순서 제어 프로그램이 실행됩니다. 즉 초기화 프로그램으로 돌아갑니다. 연계 기능 키를 누르면 연계 작업 플래그 (이 경우 반환 키를 제외한 모든 키가 소프트웨어에 의해 마스킹됨) 가 설정된 다음 인터럽트를 시작하고 공구 감지 신호를 기다리며 인터럽트 요청 신호를 수신한 후 인터럽트 서비스 프로그램을 실행합니다. 인터럽트 서비스 제어에서 순서 제어 하위 프로그램, 키보드 스캔 및 디스플레이 하위 프로그램이 연속적으로 실행되고 데이터가 기록되고 표시됩니다. 순서 제어가 한 번 완료되거나 뒤로 버튼을 누르면 주 프로그램으로 돌아갑니다. 기본 프로그램으로 돌아간 후에도 "돌아가기" 키가 눌러졌는지 여부를 확인하고, 그럴 경우 초기화 프로그램으로 돌아갑니다. 그렇지 않으면 인터럽트를 다시 기다립니다.
모듈식 설계:
(1) 이동, 연계, 공구 교환.
이 모듈은 주로 X 축과 Z 축에서 작업대의 양수 및 음수 방향 점 이동 및 연계 작업을 구현하고, 공구 교환기를 수동으로 제어하여 공구 및 작업 원점을 쉽게 설정할 수 있도록 합니다.
② 자동.
이 모듈은 주로 처리 프로그램 처리 (프로그램 구문 검사, 프로그램 컴파일, 데이터 처리 등) 를 구현합니다. ), 보간 작동 스테퍼 모터 제어 및 자동 공구 교환 제어.
③ 매개 변수 설정
이 모듈은 주로 공구 보정 매개변수, 클리어런스 보정 매개변수 등 자동 머시닝 매개변수 설정을 구현합니다.
④ 편집 모듈
이 모듈은 주로 부품 가공 프로그램의 키보드 편집 및 입력을 구현합니다.
⑤ 통신 모듈
이 모듈은 주로 상위 컴퓨터 또는 기타 지능형 장치와의 직렬 통신을 구현하며 가공 프로그램 전송에 사용할 수 있습니다.
그림 3-4 시스템 소프트웨어 원리 블록 다이어그램
제 4 장 하드웨어 시스템 설계
4. 1 주 모듈 설계
4.1..1주 모듈의 핵심 부품 및 선택
(1) 단일 칩 마이크로 컴퓨터
이 시스템은 PHILIPS 의 8 비트 마이크로 컨트롤러 AT89S5 1 을 제어 코어로 사용합니다. AT89S5 1 은 저전력 고성능 CMOS 8 비트 마이크로 컨트롤러입니다. 이 칩은 4K 바이트 ISP (시스템 프로그래밍 가능) 로 구성되며 1000 회 반복 삭제가 가능합니다. 이 장치는 ATMEL 의 고밀도 및 비휘발성 스토리지 기술로 제조되었습니다. 표준 MCS-5 1 명령어 시스템 및 80C5 1 핀 구조와 호환됩니다. 이 칩은 범용 8 비트 중앙 처리 장치와 ISP Flash 저장 장치를 통합하여 완전히 정적으로 작동합니다. RAM 은 64k 바이트까지 확장할 수 있으며 인터럽트 우선 순위 5 개, 레벨 2 내장 인터럽트, 외부 양방향 입출력 (I/O) 포트 32 개 및 16 비트 프로그래밍 가능 타이머 카운터 2 개가 있습니다. 외부 2764EPROM 은 공통 부분을 저장하기 위한 모니터링 및 처리기의 프로그램 메모리로 사용됩니다. 그런 다음 무작위로 수정해야 하는 부품 프로그램과 작업 매개변수를 저장할 6264RAM 을 선택합니다. 확장 칩은 74LS 138 디코더를 사용하여 디코딩 방식으로 주소를 지정합니다. 시스템 입/출력 포트의 확장으로 8279 는 각각 키보드의 입/출력 디스플레이를 연결하고 8255 는 스테퍼 모터의 링 분배기를 연결하고 각각 X 축과 Z 축의 스테퍼 모터를 병렬로 제어합니다. 또한 작업셀과 단일 칩 마이크로 컴퓨터, 전력 증폭기 회로 등 사이의 광전 격리도 고려해야 합니다.
그림 4- 1 단일 칩 시스템 원리 블록 다이어그램
(2) 데이터 스토리지 선택
이 시스템은 단일 칩 마이크로 컴퓨터를 제어 코어로 사용하여 최대 속도가 33MHz 입니다. 우리는 22. 1 184MHz 를 사용했습니다. 고속은 외부 회로, 특히 외부 데이터 및 프로그램 메모리 확장 회로에 대한 요구가 높다. CPU 가 데이터 또는 프로그램 명령을 읽을 때 외부 데이터 또는 프로그램 명령이 준비되었는지 확인해야 합니다. 따라서 칩의 타이밍을 점검할 필요가 있다. 시스템이 안정적으로 작동할 수 있도록 우리는 메모리도 검사했다.
먼저 메모리를 소개하겠습니다. 단일 칩 메모리는 내부 메모리와 외부 메모리로 나뉩니다. 내부 메모리는 내부 데이터 메모리와 프로그램 메모리로 나뉩니다. 마찬가지로 외부 스토리지도 프로그램과 데이터 스토리지로 나뉩니다. 이 시스템은 128B RAM 및 4KB Flash 내부 프로그램 스토리지가 있는 AT89S5 1 을 핵심 단위로 사용합니다. 데이터 스토리지의 경우 내부 및 외부 독립 주소 지정, 서로 다른 명령을 사용하여 서로 다른 데이터 저장소에 액세스합니다. 즉, MOV 액세스 슬라이스 내부, MOVC 액세스 슬라이스 외부, 외부는 64K 까지 확장할 수 있습니다. 외부 데이터 메모리와 I/O 는 균일하게 주소 지정되기 때문에 I/O 에는 일정한 공간이 있어야 하고, 이 시스템에는 일정한 확장 공간이 필요하기 때문에 이 시스템 확장에 사용되는 칩은 6264 입니다. Y62256 은 혼합사의 고속 저전력 32K 모델입니다.
CMOS 의 정적 RAM 은 현대사의 고속 CMOS 기술을 채택하고 있다. HY62265 에는 2V 데이터가 최소 전원 전압에서 유효한지 확인할 수 있는 데이터 유지 모드가 있습니다. CMOS 프로세스 사용, 전원 전압은 2 입니다. OV 및 5.5V, 데이터 유지 전류는 거의 영향을 미치지 않습니다. HY62256 은 저전압 및 배터리 전원 작업 환경에 적합합니다. M28256 은 확장 프로그램 메모리에 사용되며 ST 마이크로 일렉트로닉스가 지적 재산권을 보유한 다극 실리콘 기술로 제작되었습니다. 3V 또는 }V 전원 조건에서 빠르고 저전력 작동 모드를 제공합니다. 회로는 마이크로컨트롤러와의 유연한 인터페이스 기능을 제공하도록 설계되었습니다. 소프트웨어 또는 하드웨어는 데이터 주기 테스트 또는 비트 기능 잠금에 사용할 수 있습니다. 표준 제독 알고리즘은 소프트웨어 데이터 보호에 사용할 수 있습니다. 회로 확장은 그림 4-2 에 나와 있습니다.
그림 4-2 메모리 확장
(3) 버스 드라이브, 데이터, 데이터 잠금 및 디코딩 회로.
단일 칩 마이크로 컴퓨터 * * * 의 데이터 라인과 낮은 주소 라인은 낮은 데이터 잠금을 위해 주소 잠금 장치를 사용하기 때문입니다. 74LS373 을 주소 잠금 장치로 사용하면 응용 프로그램 시스템 크기가 너무 크고 확장 연결 칩이 너무 많아 버스 구동 능력을 초과할 경우 시스템이 안정적으로 작동하지 않습니다. 이때 버스 구동을 늘려 데이터 읽기 기간을 줄여야 한다. 전체 시스템에서 확장 가능한 총 외부 데이터 양은 64K 입니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 외부 데이터 메모리 및 I/O 가 균일하게 주소 지정되기 때문에 낮은 32K 를 외부 확장 데이터 메모리로 사용하고, 높은 디코딩 회로는 두 개의 74LS138,32K 를 I/O 로 사용하거나 향후 확장을 위해 남겨 둡니다. 주변 장치는 프로그래밍 가능하기 때문에 138 을 사용하여 디코딩할 때 두 가지 디코딩 주소가 필요합니다. 하나는 주소 연속성이고 다른 하나는 세그먼트 주소 연속성입니다. 여기서 L 1 L5 는 시스템이 다시 확장될 때 사용할 수 있습니다. 디코딩된 주소 출력은 그림 4-3 에 나와 있습니다. Y0-Y7 은 단일 주소 슬라이스 선택 신호로, Y8-Y 15 는 8254 프로그래머블 카운터와 같은 프로그래머블 슬라이스 선택 신호로 사용할 수 있습니다. 디코딩 회로는 그림 4-3 에 나와 있습니다.
그림 4-3 디코딩 회로
4. 1.2 주 모듈 전기 구조도 설계
이 시스템은 AT89S5 1CPU 를 수치 제어 시스템의 중앙 프로세서로 사용합니다. 주 프로그램 블록 다이어그램은 그림 4-4 에 나와 있습니다. 외부 2764EPROM 은 공통 부분을 저장하기 위한 모니터링 및 처리기의 프로그램 메모리로 사용됩니다. 그런 다음 무작위로 수정해야 하는 부품 프로그램과 작업 매개변수를 저장할 6264RAM 을 선택합니다. 확장 칩은 74LS 138 디코더를 사용하여 디코딩 방식으로 주소를 지정합니다. 시스템 입/출력 포트의 확장으로 8279 는 각각 키보드의 입/출력 디스플레이를 연결하고 8255 는 스테퍼 모터의 링 분배기를 연결하고 각각 X 축과 Z 축의 스테퍼 모터를 병렬로 제어합니다. 또한 작업셀과 단일 칩 마이크로 컴퓨터 간의 광전 격리, 전력 증폭 회로 등도 고려해야 합니다.
8255A 프로그래밍 가능한 병렬 I/O 포트 확장 칩은 MCS 시리즈 단일 칩 시스템의 버스에 직접 연결할 수 있습니다. 8 비트 병렬 I/O 포트 3 개와 작동 모드 3 개가 있습니다. 프로그래밍을 통해 무조건적인 전송, 쿼리 전송 또는 인터럽트 전송을 통해 CPU 와 주변 장치 간의 정보 교환을 쉽게 수행할 수 있습니다.
CPU 는 PIFORAM 에 문자가 있는지 확인하기 위해 8279 의 상태 단어를 다시 읽어 8279 를 제어합니다. 있는 경우 문자 수에 따라 모든 문자를 읽고 그에 따라 처리합니다. 그렇지 않은 경우 직접 반환합니다. CPU 는 쿼리를 통해 8279 를 모니터링합니다. 8279 에 할당된 데이터 포트 주소는 8000H 이고 상태 포트 주소는 800 1H 입니다. CPU 는 10ms 마다 쿼리를 중단하고 모든 디스플레이는 세그먼트 코드 테이블을 쿼리하여 프로그래밍 프로세스를 단순화하고 프로그램 품질을 향상시킵니다.
그림 4-4 기본 프로그램 블록 다이어그램
4.2 입출력 모듈 설계
4.2.1입출력 모듈 전기 구조도 설계
8279 는 시스템 입/출력 포트의 확장으로 키보드의 입/출력 디스플레이에 각각 연결되어 있습니다. 8279 는 프로그래밍을 통해 기능을 구현할 수 있는 프로그래밍 가능한 인터페이스 칩입니다. 프로그래밍 프로세스는 실제로 CPU 가 8279 로 제어 명령을 보내는 프로세스입니다. 소프트웨어 설계에서는 8 자 디스플레이, 왼쪽 입력, 인코딩 스캔 키보드, 2 버튼 잠금 방식을 사용합니다. 입출력 모듈의 전기 회로도는 그림 4-5 에 나와 있습니다.
그림 4-5 입출력 모듈의 전기 회로도
그림 4-6 8279 작업 절차 블록 다이어그램
스테퍼 모터 제어 인터페이스
X, Z 축은 3 상 6 박자 스테퍼 모터를 사용하며, 병렬 포트 8255 는 컨트롤 포트에 제어 단어를 기록하여 스테퍼 모터를 제어합니다. 4N25 는 스테퍼 모터의 링 분배기에 연결되어 있으며, 각각 X, Z 에 필요한 3 상 제어 신호를 형성하여 스테퍼 모터의 구동 전원으로 전송되고 X, Z 축의 스테퍼 모터를 병렬로 제어합니다. 칩 YB0 13 하드웨어 루프 분할 작업 달링턴 광 격리관 4N25 는 컴퓨터의 약한 부분을 스테퍼 모터의 고압 부분과 격리시켜 전력 증폭뿐만 아니라 무접촉 스위치로 컴퓨터를 보호할 수 있습니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터 제어 스테퍼 모터 배선은 그림 4-7 에 나와 있습니다.
그림 4-7 단일 칩 마이크로 컴퓨터로 제어되는 스테퍼 모터
도구 제어 인터페이스
(1) 전동 공구 홀더 및 그 작동 원리
전동 공구 홀더의 기계적 부분은 웜 기어 매커니즘과 유사하며 공구의 리프트, 회전 (공구 위치 교환) 및 하강 잠금을 구현합니다. 이 문서에서는 이러한 작업을 수행하는 데 필요한 하드웨어 조건 및 회로 원리에 대해 중점적으로 설명합니다.
그림 4-8 에서 릴레이 KA 1 및 KA2 는 전기 터렛의 동작 전환 제어를 구현하여 주로 터렛 모터의 양수 및 음수 전환을 완료합니다. 공구 홀더가 회전하는 동안 각 스테이션의 홀 컴포넌트는 차례로 유효한 상태로 전환됩니다. T 1, T2, T3, T4 의 변화에 따라 현재 공구 번호를 추론하여 현재 선택한 공구인지 여부를 확인할 수 있습니다. 요구 사항이 충족되면 모터가 잠긴 공구를 반대 방향으로 회전합니다. 시스템 제어의 핵심은 전동 공구 홀더의 각 시계열에 대한 역방향 간격을 전환하는 것입니다. 역방향 잠금 시간은 전동 공구 홀더 제조업체의 권장 지수에 따라 달라집니다. 너무 길면 모터가 뜨거워지고 심지어 타 버릴 수도 있다. 전동 공구 홀더의 안전한 작동을 보장하기 위해 전동 공구 홀더의 AC 380V 진입선에 고속 퓨즈 및 열 릴레이가 설치되었습니다.
그림 4-8 전기 터렛의 전기 회로도
(2) 전기 터렛과 단일 칩 마이크로 컴퓨터 인터페이스
전기 터렛과 시스템의 하드웨어 인터페이스는 주로 제어 모터의 정방향 반전 신호 J 1 및 J2 와 공구 번호 피드백 신호 TI, T2, T3 및 T4 입니다. 위의 모든 신호는 광전으로 격리되어 단일 칩 마이크로 컴퓨터 시스템과 인터페이스됩니다.
전기터렛의 소프트웨어 제어 프로세스는 그림 4-9 와 같이 조회 방식을 사용합니다.
그림 4-9 전동 공구 홀더 제어 프로세스
절차는 다음과 같습니다.
# include & ltat 89s51.h >
# include & ltabsacc.h & gt
# n1xbyte 정의 []
Typedef 부호 없는 문자 uchar
Void ADC 0809 (uchar idata * x) ：
Voiddelay ();
Void main ()
{
정적 uchar idata ad [4];
Adc 0809 (ad) ：
}
Void adc0809(uchar idata *x)
{
Uchar I, * ad _ ADR
Uchar 모터 =1;
Ad _ ADR = & ampn1;
For(I = 0；; 나<4; I++)
{
If(*ad_adr=i)
{
Delay1();
카1=1;
Delay2 ();
Return ();
}
Else KA 1=0
}
}
잘못된 지연 1 (모터 ==0)
{
Uchar j；;
For(j = 0；; J & lt20000; J++)
{; }
}
무효 지연 2 (무효)
{
Uchar j；;
For(j = 0；; J< 150000; J++)
{; }
}
4.2.4 비상 정지, 일시 중지 및 스트로크 제한 인터페이스 회로
리밋 스위치는 일반적으로 켜집니다. 따라서 X 10, X 1, Z 10, Z 1 의 정상적인 입력은 인위적으로 낮습니다. 따라서 이동 스위치를 누르고 인터럽트 신호를 INT0 으로 보내면 시스템이 재설정되고 스테퍼 모터의 펄스가 사라지므로 기계를 앞으로 이동하고 보호할 수 없습니다. 이 시스템에서 3 개의 입력과 비문 74HC 10 의 출력은 * * * 의 인터럽트 신호로 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 INT0 에 액세스하여 비상 정지, 일시 중지, 한계 경보 기능의 실시간 처리에 사용됩니다. 회로는 그림 4-8 에 나와 있습니다.
4.3 직렬 통신 회로
이 시스템은 상위 시스템 및 하위 시스템 두 부분으로 구성됩니다. 상위 컴퓨터는 주로 관리 및 디스플레이 작업을 완료하고, 하위 기계는 제어 기능을 완성하기 때문에 상위 컴퓨터와 하위 시스템 간의 데이터 전송을 위한 실시간 요구 사항이 높지 않기 때문에 직렬 통신을 사용합니다. RS232 표준 및 MAX232 를 사용하여 전기 주파수를 변환합니다. 미국 전자공업협회가 추천하는 직렬 RS232 표준. 이 시스템은 표 4- 1 과 같이 정의된 9 핀 커넥터를 사용합니다. 이 시스템은 3 선 TXD, RXD 및 GND 를 사용하여 회로를 단순화합니다.
표 4- 1 커넥터 정의 표
직렬 통신 회로는 주로 MAX 232 레벨 변환 회로로 구성됩니다. MAX232 는 수평 변환 칩 MAXIM 의 제품입니다. TTL 을 RS232 또는 RS232 를 TTL 로 변환할 수 있습니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터와 일반 컴퓨터 간의 통신 수평 변환 요구 사항을 충족합니다. 회로는 그림 4- 10 에 나와 있습니다.
그림 4- 10 통신 인터페이스 회로
4.4 인간-기계 인터페이스 모듈 설계
4.4. 1 단일 칩 애플리케이션 시스템의 일반적인 디스플레이 방법 및 비교
단일 칩 마이크로 컴퓨터 응용 시스템에서 일반적으로 사용되는 디스플레이 매체는 LED, LCD 및 CRT 이며 진공 스크린 (VFD) 은 가전 제품에 널리 사용됩니다. 각각의 특징은 다음과 같이 간략하게 설명됩니다.
(1) 디지털 튜브
디지털 튜브는 일종의 능동 발광 장치이다. 소위 활성 발광이란 환경이 어두울수록 더 선명하다는 것이다. 7 단 디지털관과' 미터' 디지털관으로 나뉜다. 전자는 ARC 코드를 표시하는 데 사용되며 표시되는 정보의 양이 적습니다. 후자는 ARC 문자뿐만 아니라 사용자 정의 복합 문자도 표시할 수 있습니다. 디지털 튜브는 구동 전류에 따라 일반 밝기, 강조, 초 강조 등으로 나눌 수 있습니다. 디지털 튜브는 가격이 저렴하고 확장이 편리하기 때문에 단일 칩 마이크로 컴퓨터 시스템에서 가장 광범위하고 광범위한 디스플레이 장치입니다. 우리나라의 디지털 제어 시스템은 종류가 매우 다양하며, 특히 초기의 디지털 제어 시스템은 디지털 파이프를 디스플레이 인터페이스로 광범위하게 사용한다.
(2) 평면 패널 모니터
액정 디스플레이는 일종의 수동 발광 장치이다. 수동적인 조명이란 환경이 밝을수록 선명해지고 어두운 환경에서 백라이트를 추가해야만 명확하게 볼 수 있다는 것이다. 필드 액정, 문자 액정 및 그래픽 도트 매트릭스 액정으로 나뉩니다. 필드 유형은 ASCII 문자만 표시할 수 있고, 문자 유형은 ASCII 문자를 표시할 수 있으며, 필드 유형보다 좋으며, 소수의 사용자 정의 문자를 표시할 수 있습니다. 그래픽 도트 매트릭스 액정 디스플레이는 모든 문자와 그래픽을 표시 할 수있는 단일 칩 마이크로 컴퓨터 시스템에서 인기있는 새로운 디스플레이 장치입니다. 한자를 보여주는 특징을 가지고 있어 가정용 지능 장비에 광범위하게 적용돼 국산 수치 제어 시스템도 널리 활용되고 있다.
(3)CRT
CRT 모니터는 단색과 컬러 두 가지로 나뉘어 수치 제어 시스템, 특히 하이엔드 수치 제어 시스템에 널리 사용됩니다. 그 특징은 비용이 낮고 디스플레이 용량이 크다는 것이다. 조합 문자, 그래픽 및 한자를 표시할 수 있습니다. 비디오 전용 인터페이스 회로 MC6847 을 사용하는 것은 단일 칩 마이크로 컴퓨터 인터페이스와 비교적 복잡하여 일반 어플리케이션에서는 드물다.
(4) 진공 스크린
진공 스크린은 신형 디스플레이 장치이다. 세 가지 기본 전극인 음극 (램프), 양극 및 게이트로 구성되며 진공 유리 용기에 캡슐화되어 있습니다. 음극은 금속 산화물로 코팅 된 텅스텐 와이어입니다. 그리드는 매우 미세한 금속망입니다. 양극은 형광 물질이 해당 문자 또는 기호를 표시할 수 있는 부분 또는 점 모양의 전도성 전극입니다. 극과 양극 사이에 양전압을 가하면 음극에서 방출되는 전자가 이 양전압에 의해 가속되고 양극 표면의 형광물질이 방사되어 파장이 약 505nm 인 녹색 형광을 방출한다. 격자와 양극 사이의 전압을 제어하여 다양한 문자를 표시할 수 있습니다. VFD 는 다음과 같은 특징을 갖추고 있어 가전제품, 쇼핑몰 POS 기계 및 신형 기기에 널리 사용되고 있습니다. (1) 밝기, 시야각 문제 없음 (2) 넓은 작동 온도 범위, 긴 수명; ② 주변 회로는 간단하고 15V 전원만 있으면 작동하며 준 8 비트 데이터 버스 인터페이스를 제공합니다. ④ 저전력 소비. 그러나, 이 모니터는 현재 수치 제어 시스템에서 거의 사용되지 않는다.
4.4.2 도트 매트릭스 액정 디스플레이 모듈
(1) 문자 LCD 모듈
이 디지털 제어 시스템은 문자 도트 매트릭스 LCD 디스플레이 모듈 DM 12232 를 사용합니다. 이 모듈의 특징은 다음과 같습니다.
122 열과 32 행을 표시할 수 있습니다.
● 전원 공급 장치 VDD3.3V~5V (내부 부스트 회로, 부압 없음)
● 마이크로프로세서와의 8 비트 또는 4 비트 병렬 /3 비트 직렬 연결.
● 다양한 소프트웨어 기능: 사용자 정의 문자, 화면 이동, 커서 표시, 수면 모드 등.
● LED 백라이트 구성.
}