数控铣床控制系统设计

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1、.数控铣床控制系统设计目的：设计以AT89S51为控制核心的数控铣床控制系统。要求：1、通过键盘控制工作台沿-X，+X，-Y，+Y，-Z，+Z方向的移动，照明设备的开启及主轴转速的控制,读取EPROM程序指令。2、能够实现与PC的通讯。3、当冷却液或润滑油供应不足时有自动报警机制。4、通过LED数码显示器实时显示X,Y,Z坐标及主轴转速。5、实现X，Y，Z轴越界报警。6、设计急停按钮。总设计方案1数控系统硬件接线选用AT89S51单片机作为此次数控系统设计的核心控制处理器，采用两片89S51双机通讯，外接两片2764EPROM用于存放控制程序、批量生产工件加工

2、程序及数据，再选用两片8kb的6264RAM作为存放试制小批量生产工件加工程序及数据。由于系统扩展，为使编程地址统一，我们采用74LS373、74LS139译码器完成译码法对扩展芯片进行寻址的功能，如图1.0所示为总体设计框图。图1.0总体设计框图工作原理：单片机系统是机床数控系统的核心，通过键盘输入命令，数控装置送来的一系列连续脉冲通过环形分配器、光电耦合器和功率放大器，按一定的顺序分配给步进电动机各相绕组，使各相绕组按照预先规定的控制方式通电或断...电，这样控制步进电动机带动工作台按照指令运动。1.1双机通信接口本次设计采用RS-485双机通信接口，RS

3、-485是RS-422A的变型，它与RS-422A的区别在于：RS-422A为全双工，采用两对平衡差分信号线；而RS-485为半双工，采用一对平衡差分信号线。RS-485对于多站互联十分方便且相对便宜，所以采用此种接口，如图1.1是本设计中的双机通信接口。图1.1双机通信图在上图中，RS-485以双向、半双工的方式实现双机通信。在AT89S51单片机系统发送或接受数据前，应先将SN75176的发送门或接受门打开，当P1.0=1时，发送门打开，接受RS-485电平、RS-485电平到TTL电平的转换功能。1.2存储器的扩展选择晶体振荡器的工作频率为12MHz。主

4、控器选用AT89S51，由于数控铣床根据加工零件的复杂程度，相应的编程语言会相当复杂，而且数据传输量大，因此，单纯靠51芯片内部自带的存储空间远远不能满足使用要求，有必要对数据存储区和程序存数区进行扩展。根据估计，每片89S51选用两片2764作为程序存储器，两片6264作为数据存储器。同时，并采用一片74LS373地址锁存器和一片74LS139作为片选芯片。1.2.1程序存储器2764EPROM是用紫外线可擦除的半导体只读存储器。2764是8K*8字节的紫外线镲除、电可编程只读存储器，单一+5V供电，工作电流为75mA，维持电流为35mA，读出时间最大为25

5、0nS，如图1.2是2764芯片的28脚双列直插式封装及内部原理，如下是2764芯片各引脚的作用：P0～P7：数据线，输出，编程时代码输入。A0～A7：地址线，输入。...：片选信号，低电平有效，输入。：读信号，低电平有效，输入。：读信号，低电平有效，输入。Vpp：编程电压(典型值为12.5V)。Vcc：电源(+5V)。GND：接地(0V)。图1.22764引脚图1.2.2数据存储器62646264为24脚双列直插式器件，+5v工作电压，工作电流40mA，其引脚图和逻辑符号图如图1.3所示。6264的操作方式由OE，WE，CE1，CE2的共同作用决定：①写入：

6、当WE和CE1为低电平，且OE和CE2为高电平时，数据输入缓冲器打开，数据由数据线D7～D0写入被选中的存储单元。②读出：当OE和CE1为低电平，且WE和CE2为高电平时，数据输出缓冲器选通，被选中单元的数据送到数据线D7～D0上。③保持：当CE1为高电平，CE2为任意时，芯片未被选中，处于保持状态，数据线呈现高阻状态。6264芯片引脚功能如下：A0～A12：地址输入线。D0～D7：双向三态数据线。：片选信号输入线，低电平有效。CE2：片选信号输入线，高电平有效，可用于掉电保护。：读选通信号输入线，低电平有效。：写允许信号输入线，低电平有效。Vcc：工作电源电

7、压(+5V)。GND：电源地。...图1.36264引脚图1.3键盘显示电路根据系统要求，需要通过键盘输入命令来实现机床工作台的运动和主轴转速。通过LED数码管显示工作台的运行位置，行程范围为10米，精确到0.000001米，所以X，Y，Z各用了8个LED数码管采用动态显示。主轴转速用8个LED数码管采用动态显示。键盘上共有9个按键，可控制工作台三轴运动、主轴转速、照明设备及冷却液、润滑油装置。1）采用显示器接口MAX7219实现显示功能MAX7219/MAX7221是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器，驱动电流10～40mA,驱动电压1.5V～3.5

8、V,它连接微处理器与8位数字的7段数字