单片机在电路板数控钻孔机中的应用

单片机在电路板数控钻孔机中的应用 第9卷第3期 2(301年9月 鹭江职业大学JournalofL.jiangUniversJb?.9No3 seP2(301 [文章编号]1008—3804{2001)03—0046—05 单片机在电路板数控钻子L机中的应用 刘建春 (鹭江职业丈学机械工程系,福建厦门361005) [摘要]目前电路板一般采用专业软件如PROTEL进行辅助设计+印板后一 般需钻孔.本文介绍通过计算机把PROTEL产生的钻孔数据传送给单片机,然后利 用单片机控制微型台式钻孔机的x,Y轴的步进电机移动和z轴电机的升降运动 实现电路板全自动数控钻孔.本文着重介绍单片机控制两坐标联动,坐标显示及传 感器检测的设计,并 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 其硬件工作原理和主要软件设计过程.实验 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,采用该 设备与传统的手工加工相比可大大提高钻孔速度和精度. [关键词]单片机;硬件系统;软件系统;数控钻孔机 [中图分类号]11)368.1[文献标识码]A 随着我国电子工业的快速发展及集成电路的广泛应用,对印刷电路板的精度 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 越来越 高.目前专门用来加工电路板的数控钻床,只适用于专门从事印刷电路板的大型厂家.对于 一 些小批量生产的厂家和开发电路板的科研单位,花费几万,甚至几十万去购买这些设备是 不经济的.当然,也可以订做电路板,但存在批量少,价格贵,时问长等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 .针对这一现 状,我们研制出由单片机控制的集成电路板数控钻孔机.谚数控钻孔机具有体积小,功能 强,成本低,精度高的特点.本机主要供中小型企业,学校及个人科研开发使用. 本数控钻孔机的下位机采用AT89C51单片机控制,上位机采用pc机并在Windows98环 境下用Visualbasic6.0中文版开发上位机软件,先将PROTEL产生的钻孔数据(数控语言格 式)转化为x坐标,Y坐标及孔径大小的格式,并把十进制的数据转为十六进制,然后通过 RS--232C串行口以十六进制数形式传送到下位机.以下详细介绍下 位机控制系统的硬件电 路设计和软件设计.基于成本考虑该系统采用开环控制. 1主要硬件说明 1.1CPU及存贮器:CPU选用8位单片机AT89C51,其内部仅有256字节的RAM(数 据存贮器),为了存放用户电路板加工数据,需扩展一片6264RAM(8K数据存贮器,大约可 [收稿日期]2001—02—08 [作者简介]刘建春(1972一),男,硕士,讲师,福建永春人,主要从事机电一体化,单片机PLC 等研究,开发 第3期刘建春:单片机在电路板数控钻孔机中的应用.47 以存放16OO个孔加工数据).AT89C51内部带有4K的EEPROM(程序存储器)足以存放控 制程序,故无需扩展外部程序存储器. 1,2通讯:AT89C51带有一个全双工的串行通讯El(RXD,TXD),可使用MAX232作 电平转换与上位机通讯, 1.3键盘及显示:为了使用户能控制加工过程,本数控钻孔机配置了键盘及12位8段 数码显示器,当出现错误时可数码显示错误类型,并用蜂鸣器提醒用 户.硬件上采用8279 扩展键盘及显示芯片,可以接传感器,按键及显示器(最多可扩展16位). 1.4保护功能:在x轴和Y轴方向各安装两个传感器,当移动行程超出许可范围时, 磁感应式传感器将产生中断信号,显示器上会显示相应的信息,并由蜂呜器提醒用户注意, 同时使该方向上的按键无效(该系统会自动恢复按键功能),以防止误操作和损坏步进电机. 9,降低了成本和电路的复杂性,并 提高了系统的可靠性传感器及按键处理采用同种电路,同种工作方式(将传感器当作按键 进行处理). 首先对8279进行总清(初始化),再设定键盘馒示器的工作方式为(00001010B)左边 输人,l6位字符显示(该系统需扩展12个显示器),N键连续输入方式(若采用双键互锁方 式,当碰到行程开关时,相当于按键一直闭台,其它按键无法工作),设定8279时钟分频系 数为20(为8279内部提供10OKH的工作时钟)[1 鹭江职业大学21301蛀 2.2工作原理 ?步进电机控制:由P1口控制,主要完成对坐标轴(x,Y,z)的移动控制及主电机 (钻孔电机)控制.包括光电耦台,环形分配电路和驱动放大电路. ?数据存储器:用于存放加工数据(x,Y坐标及孔径). ?通讯扩展电路:采用MAY,:232芯片,接收上位机传送过来的数据,以及发送校验数据 给上位机,以此来判断接收数据是否正确. ?显示器扩展电路:主要显示x坐标,Y坐标,孔径和错误提示信息,由8279内部动 态扫描,将FIFO显示单元数据送给对应的显示器,欲改变显示数据只需改变8279的FIFO 单元内容. ?键盘传感器扩展电路:为便于交流,用户通过键盘可进行自动加工或手动加工.SLO , SL2经过138译码与反馈输人线RLD—RL7构成键盘和传感器阵列. 3系统的软件设计 软件设计时,应从全局出发,先将系统的任务按功能分成若干独立模块,并对每个执行 模块进行定义,然后设计出每个具体模块的程序,最后组成一个系统.该系统的软件主要 由以下几个模块组成: 3.1主控程序模块 本模块的功能主要是程序的初始化和控制转 移,如图2所示. ?初始化:包括AT89C51和8279的初始化. ?控制转移:根据读人的按键值执行相应的按 键处理程序. 3.2执行按键功能模块 对控制面板上的按键编写相应的子程序,供主 控程序调用.下面只介绍主加工程序和换刀处理程 序. ?主加工程序模块 本程序是整个系统中最重要的组成部分,其主 要功能是先从6264中读取X,Y坐标及孔径数据 (共5个字节,其中X,Y坐标各2个字节,孔径1 个字节),判断是否连续读人5个00H的数据,若 是则退出主加 l Ys „ 关主电机 „ 返司主程序 结束 移动x,y坐标到指定位置 加工相应的孔 足否要换刀? 换刀指示灯闪烁 二二互二二 显示TOOL值 二二[ 换刀处理子程序 周3主加工程序模块流程周 的工作平台移动功能主要是更换钻头期间可以自由使用”x+,X一,Y+,Y一,Z+,Z 一 “等按键移动工作平台. 若在加工过程中碰到X轴或Y轴的传感器产生中断信号,则说明当前加工的孔坐标超 过本系统许可加工的最大行程,此时相应的传感器会在显示器上显示相应的提示信息并暂停 加工,用户可按”停止键”结束整个加工子程序,或者按继续”按键跳过当前孔,继续加 工下一个孔.对于放弃加工的孔,可以使用本系统提供的手动加工进 行钻孔. 3.3中断1处理程序模块 ?读人按键值并保存到相应的内存单元,供主控程序使用. ?对一些特殊的按键进行处理,如:停止”键,在本模块中遇到该按键要立即停止当 前加工并关闭主电机. ?对传感器进行处理,这里主要是对X轴,Y轴和z轴上的传感器的中断进行处理(每 个坐标有两个行程传感器),对电机进行保护,实时陛好. 3.4定时器0中断处理程序模块 主要是为了两个轴的步进电机提供稳定工作脉冲,通过改变定时常数即可得到不同频率 的脉冲,用来调整步进电机的移动速度. 4结论 该系统采用误差补偿法,分多级调整以提高系统定位精度.经过实验,重复定位精度可 达到0.05mill,分辨率达0.O1nff1],能满足电路板钻孔精度要求.该系统采用相对坐标移动 鹭江职业大学2001在 方式,判断移动是否到位则采用绝对坐标方式,所以在连续加工多个孔时不会有累积误差. 该系统的X轴,Y轴的最大移动行程均为655rnm. [参考文献] [i]何立民Mcs—51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术 (M)北京:北京航空航天大学 出版社.1992. [2]王jL方,周伟航微型计算机原理厦应用M1系列单片机(M).北京: 机械工出版社. 1998 TheAppficationofSingleChipMicrocomputerhiPCBNCDrill LIUJian-chtm (MechanicalEringI)eparRt~nt,iangUnive~i.ty,Xiamen,361005) Abstract:NowFCBusuaUYusespmfemionalsoftwaresuchfitsPROTELforaideddesign,andit needsdrillingafterprinted.Inthispaperthe曲u吨 dataploducedbyPROTELaletmnfferredtosin chipmicrocemputerbvcomput~,thenthesinchipmicrocomputerisusedtocontroltheX-axisandY? axisstepmotorsandZ-axismotormoving,sothePCBisautoNCdrilled.Thedesignofcontrollingof doubleaxesn*ovi~g,coordinatedisplay,~nsordetectingandthehardwareprinciple,andmainsoftware flowchartalen~nlyintroducedinthispaper.Theexperimentshowsthatusingt hede~ceforautoNC drillwillgreatlyimprovethedrillingprecisionandsp~-do~,ertraditionalhandicraft. Keywords:sechipmicrocomputer;hardwaresystem;softwaresystem;NCdrill