《数控原理与系统》第2章 计算机数控装置

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第2章 CNC装置工作原理

第2章 CNC装置工作原理

2.1 数控加工程序的输入 2.2 数控加工程序的预处理 2.3 轮廓插补原理 2.4 位臵控制原理

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第2章 CNC装置工作原理

2.1 数控加工程序的输入

数控加工程序的输入，就是把已经编 制好的数控加工程序，通过输入装臵输入 到数控系统中，供其存储和执行。

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第2章 CNC装置工作原理

2.1.1 输入装臵 所编制的数控程序，可以写在纸上、 存储在微机的磁盘中、制成穿孔纸带或 记忆在大脑里。这些纸、磁盘、穿孔纸 带等称为数控加工程序的外部存储介质。 根据数控加工程序的外部存储介质不同， 可以选用不同的输入装臵输入程序。常 用的输入装臵有MDI键盘、纸带阅读机、 串行通信接口、以太网接口等。

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第2章 CNC装置工作原理

1.MDI键盘 MDI键盘是手动数据输入(Manual Dada Input—MDI)键盘的简称，是数控 系统中最常用的输入装臵，用于手工输 入不太复杂的零件程序。键盘有两种类 型：编码键盘和非编码键盘。

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第2章 CNC装置工作原理

编码键盘本身除了按键以外，还包括 产生键码的硬件电路。这种键盘每按下一键， 键的识别由键盘的硬件逻辑自动提供被按键 的ASCⅡ代码或其他编码，并能产生一个选 通脉冲向CPU申请中断，CPU响应后将键的 代码输入内存，通过译码执行该键的功能。 此外，还有消除抖动、多键和串键的保护电 路等。这种键盘使用方便，常用作微机键盘 等。非编码键盘，其硬件上仅提供键盘的行 和列的矩阵，其按键识别、译码等工作由软 件来完成。因此键盘结构简单，使用灵活， 广泛应用于数控系统中。

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图示为4行×4列非编码式键盘，其 工作原理是采用逐行加低电平的办法， 判断有无键钮按下。例如，当行1加低电 平时可以判断4、5、6、7键钮是否按下， 如果此时列1变成低电平，则表示键钮5 按下，表2.2列出了按下的键钮和行、列 信号的关系；如果各列都是高电平，则 表示无键钮按下。

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第2章 CNC装置工作原理+5 V

键0 行0 3 行1 6 行2

1

2

4

5

7

8

列0

列1

列2

图2.1 非编码式键盘

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表2.1 按键一览表 列0,列1,列2,列3 行0,行1,行2,行3 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0111 “0” “4” “8” “C” 1011 “1” “5” “9” “D” 1101 “2” “6” “A” “E” 1110 “3” “7” “B” “F”

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图中，键盘信号与AT89C51单片机 的P1口相连接，行0~3的信号由P1.0~ P1.3输出，而列0~3的信号由键盘反馈 给单片机的P1.4~P1.7输入，供单片机判 断。在软件上，单片机是分二步进行查 询的，即： (1

)检测有无键钮按下。 (2)分析哪一个键钮按下。

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一般处理过程是，CPU先从P1口送 出数据1111 0000,若无按键按下，则从 P1口读入的列信号全为1;若有按键按下， 则按键的行列线接通，该列线输出为0, 其余列仍为1,则表示有键钮按下。再逐 行加低电平，如该行无按键按下，则列 线全为1;如该行有按键按下，则对应的 列线为0。例如，P1口输出1111 1101后， 从P1口度入的数据为1101 1101,则表示 按键5被按下了。根据以上的设计思想， 软件程序流程图如图2.2所示。

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第2章 CNC装置工作原理开始

使各行L1~L6 为低电平

输入列数据

否

有键 按下吗？ 是 逐行加低电平

输入列数据

该行有键 按下吗？ 否 否 各行都 查完？

是

去键分析 是

图2.2 读键盘程序流程图

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2.纸带阅读机图 纸带阅读机是早期的数控系统所用 的输入装臵，用来读入以穿孔纸带为介 质的零件程序。它采用光电转换技术， 将纸带上记录的信息(有孔或无孔)转换成 相应电信号，经过放大、整形后送入数 控装臵,转变为二进制加工程序代码。纸 带阅读机用穿孔纸带记录程序信息，体 积大，存储量小，在使用过程中纸带有 磨损，可靠性低，已逐渐被淘汰。

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第2章 CNC装置工作原理

3.串行通信接口 现代数控系统都带有标准串行通信 接口，能够方便地与微型计算机相连， 进行点对点通信，实现零件程序、参数 的传送。随着CAD/CAM、FMS及CIMS 技术的发展，机床数控系统与计算机的 通信显得越来越重要。

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在串行通信中，广泛应用的标准是 RS—232C标准。它是美国电子工业协会(EIA) 颁布的数据通信推荐标淮。RS是推荐标准 (Recommended Standard)的英文缩写，232C 是标准号，该标推定义了数据终端设备(DTE) 和数据通信设备(DCE)之间的连接信号的含 义及其电压信号规范等参数。其中DTE可以是计算机或数控系统，DCE一般指调 制解调器(Modem)。可以构成远程通信系统。当两

台计算机相距比较近时，可以省去电话线、调制解调器等中间环节，构成零Modem数据通信系统。

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第2章 CNC装置工作原理DTE 微型 计算机 or 数控系统 DCE 电话线 Modem 公共电话网 电话线 Modem DCE DTE 微型 计算机

RS-232C接口

RS-232C接口

图2.3 远程数据通信系统DTE 微型 计算机 or 数控系统 RS-232C接口 DTE 微型 计算机

图2.4 零Modem数据通信系统

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RS一232C标准规定使用25根插针 的DB型连接器，并定义了其中的21个插 针的功能。在微机和数控系统中，RS232C接口有25针和9针两种，实际只使 用其中8针引脚，各引脚功能及对

应关系 也列于表2.2中。

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表2.2 常用的RS-232C引脚及其功能

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数控系统和微型计算机串行通信时， 根据其RS-232C接口所用连接器不同，有 3种连接形式，如图2.5所示。图中实线 必须连接，虚线的连接与否，可根据通 信双方的传输控制(握手)方式而定。 当采用RTS/CTS握手时，虚线必须连接； 当采用同步字符XON/XOFF(11H/13H) 握手时，虚线可以不连。

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25-pin 1 2 3 2 0 7 6 4 5 Shield TxD RxD DTR GND DSR RTS CTS

25-pin 1 3 2 6 7 2 0 5 4

9-pin 1 2 3 4 5 6 7 8 Shield RxD TxD DTR GND DSR RTS CTS

25-pin 1 3 2 6 7 2 0 5 4

9-pin 1 3 2 4 5 6 7 8 RxD TxD DTR GND DSR RTS CTS

9-pin 1 3 2 6 5 4 8 7

图2.5 RS-232C接口连接形式

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/p3vi.html