AT89C51單片機(jī)應(yīng)用于數(shù)控車床切削力測(cè)量

　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。

　　本文就介紹了應(yīng)用AT89C51單片機(jī)測(cè)量數(shù)控車床切削力的新方法，重點(diǎn)闡述了單片機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)采樣、A/D轉(zhuǎn)換、標(biāo)度變換及數(shù)據(jù)處理的方法。

　　1 問題的提出

　　在數(shù)控車床的加工中，切削力的測(cè)量甚為重要。通過對(duì)切削力的測(cè)量可以分析與研究數(shù)控車床各零部件、機(jī)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的受力情況和工作狀態(tài)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)和計(jì)算結(jié)果的正確性，確定整機(jī)工作過程中的負(fù)載譜和某些物理現(xiàn)象的機(jī)理。因此，他對(duì)發(fā)展設(shè)計(jì)理論、保證數(shù)控機(jī)床安全可靠地運(yùn)行以及實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制和切削力過載報(bào)警等都具有十分重要的作用和適用價(jià)值。

　　2 系統(tǒng)硬件接口電路的設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)硬件原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，外圍電路針對(duì)單片機(jī)的功能特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，充分利用了AT89C51單片機(jī)片內(nèi)資源豐富的特點(diǎn)，簡化了外圍電路，提高了可靠性。下面對(duì)系統(tǒng)中主要功能模塊與硬件可靠性技術(shù)逐一分析。

    部分參考程序如下：

　　主程序：ORG 0A00H

　　MOV R1,#30H；輸入數(shù)據(jù)區(qū)起始地址

　　MOV R4,#03H；模擬量總路數(shù)送R4

　　MOV R2,#00H;IN0地址送R2

　　SETB EA

　　SETB EX0

　　SETB IT0

　　MOV R0,#0F0H

　　MOV A,R2

　　MOVX @R0,A

　　SJMP $ ;等待中斷

　　中斷服務(wù)程序：

　　ORG 0003H

　　AJMP CINT1

　　ORG 0100H

　　CINT1: MOV R0,#0F0H

　　MOVX A,@R0

　　MOV @R1,A

　　INC R1

　　INC R2

　　MOV A,R2

　　MOVX @R0,A

　　DJNZ R4, LOOP；若未采集完3路，則轉(zhuǎn)LOOP

　　CLR EX0； 若采集完3路，則關(guān)INT0中斷

　　LOOP: RETI

　　END

　　3.2 標(biāo)度變換子程序框圖

　　由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知，本系統(tǒng)由A/D轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量與數(shù)控車床切削力的值呈線性關(guān)系。因此，標(biāo)度變換的數(shù)學(xué)公式為：

　　Ax=A0+（Am-A0）（Nx-No）/（Nm-No）

　　A0 ── 一次測(cè)量儀表的下限

　　Am ── 一次測(cè)量儀表的上限

　　Ax ── 實(shí)際測(cè)量值

　　N0 ── 儀表下限所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量

　　Nm ── 儀表上限所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量

　　Nx ── 測(cè)量值所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量

　　為了使程序簡單，一般把被測(cè)參數(shù)的起點(diǎn)A0（輸入信號(hào)為0）所對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換值為0，即N0=0，這樣公式變?yōu)椋?/p>

　　Ax= Nx/Nm（Am-A0）+A0

　　結(jié)束語

　　應(yīng)用單片機(jī)測(cè)量數(shù)控車床切削力，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程中連續(xù)自動(dòng)采樣、實(shí)時(shí)顯示、過載報(bào)警，以便操作人員進(jìn)行監(jiān)控和管理生產(chǎn)，有效地防止了因切削用量過大而損壞數(shù)控車床的現(xiàn)象發(fā)生。