论文 数控机床无线手轮设计

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1、附录B论文样稿数控机床无线手轮设计收稿日期：2013-5-7基金项目：湖南科技大学大学生科研创新计划（X409-141201）吕勇，李峥，舒培，李阳君（湖南科技大学信息与电气工程学院，湘潭，411201）摘要：在工业控制上，传统的有线手轮控制器由于受到连接线的影响，难以实现较远距离操作。而且有线手轮常常因为线路老化或断裂等而产生接触不良的问题，会使连接不可靠。为了使手轮的操作更加方便，提高工作效率，使用单片机采集手轮产生的各种控制信号，再通过2.4G无线射频技术进行信号的传输，设计出一种数控机床无线手轮，使得手轮的使用摆

2、脱了有线的束缚。关键词：手轮;无线射频;nRF24L01;数控机床中图分类号：TN911.7-34文献标识码：文章编号：DesignofCNCmachinewirelesshandwheelLVYong,LIZheng,SHUPei,LIYang-jun(SchoolofInformationandElectricalEnginering,HunanUniversityofScienceandTechnology,Xiangtan411201,China）)AbstractInindustrialcontrol,thet

3、raditionalwiredhandwheelcontrollerduetotheinfluenceofconnectingline,difficulttoachievearemoteoperation.Butthecablewheeloftenbecauseofagingorfaultcausedtheproblemofbadcontact,willmaketheconnectionisnotreliable.Inordertomakethehandwheeloperationmoreconvenient,impro

4、veworkefficiency,variouscontrolsignalsareproducedusingsingle-chipcollectionhandwheel,andthenthroughthetransmissionof2.4Gradiofrequencytechnologytodesignawirelesssignal,thehandwheelofaCNCmachinetool,thehandwheeluseoutoftheshacklesofcable.Keywords:Handwheel;wireles

5、sRF;nRF24L01;CNCmachine附录B论文样稿0引言无线通信技术在现在的日常生活中已经十分常见，如无线键盘、鼠标等。由于无线通信的方便，加上无线通信技术日趋成熟和制造成本的降低，无线通信技术必将应用到各个领域。一些比较大型的公司，特别是国外公司已经将无线通信技术应用到了工业控制中。在国内，由于起步比较晚，因此在这方面做得还不够，急需运用无线通信技术制造更多的实用性工业控制器件。手轮，即手摇脉冲发生器。在数控系统中，刀具微动、工件对刀、工作台的随动、机床原点的修正等这些功能通常是通过手轮操作来实现的[1]。传

6、统的有线手轮容易出现连接线断裂或接触不良等问题，可以基于无线技术研发一种数控机床无线手轮来改善其性能。手轮采用无线传输方式后，使用者可以自由移动，操作起来更加方便，同时又杜绝了连线断裂的问题，能提高手轮的使用寿命。1硬件设计数控机床无线手轮由手持发射端和数控机床接收端组成。控制芯片采用Atmega16单片机。Atmega16单片机具有高速、低功耗、可直接驱动LED、SSR、和继电器等特点[2]，具有很高的性价比。手持发射端采集手轮产生的差分脉冲信号、轴选择信号和倍率选择信号，然后编码、打包成数据包再通过射频模块发送出去。

7、接收端则一直处于接收模式，一旦接收到信息，便将其还原成相应的控制信号并输出用于控制机床移动。系统硬件电路框图如图1所示。附录B论文样稿(a)发送端硬件电路框图(b)接收端硬件电路框图图1硬件电路框图为了方便单片机对信号进行处理，使用AM26C32芯片将手轮上的光电编码器产生的四路差分信号转变成两路差分脉冲信号。在机床接收端，需要采用AM26C31芯片将接收到两路差分信号还原成4路差分信号。由于轴选择信号和倍率选择信号的逻辑高电平为24V，因此单片机需要通过光耦来实现控制信号的输出。无线通信采用nRF24L01芯片实现。n

8、RF24L01是一款工作在2.4~2.5GHz世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片。输出功率、频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。具有极低的电流消耗。该芯片支持多点间通信，最高传输速率达2Mbit/s。该器件采用GFSK调制，128个频点可供选择，片内自己生成报头和CRC校验码，具有出错自动重发功能[3