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AT89C51单片机在数控车床切削力测量中的应用

作者:时间:2013-11-07来源:网络收藏


2.6 A/D转换器
  把测力传感器输出的模拟电压变成数字量,我们选用的是ADC0809八位A/D转换器,他的转换方法为逐次逼近法。在A/D转换器的内部含有一个高阻抗斩波稳定比较器,一个带有模拟开关数组的256R分压器,以及一个逐行逼近的寄存器。八路的模拟开关可由地址锁器和译码器控制,可以在八个通路中任意访问一个单边的模拟信号。

2.7 显示切削力
  A/D转换器虽然将测力传感器输出的模拟电压值转换为数字量,但是它并不是实际切削力的值,要得到真正的切削力的值还需进行以下两步工作:静态标定和标度变换。
  静态标定:就是通过实验建立测力传感器输出电压与切削力之间的关系曲线和数学模型。
  标度变换:就是将A/D转换器转换后的00H—FFH数字量再转换为实际的切削力的值。
  以上两步工作进行完毕后才能在LED上显示出实际的切削力的值。以便操作人员进行监视和管理生产等。

3 系统软件设计
  系统的主程序框图见图3,系统软件包括:动态显示程序、A/D采样程序、标度变换程序和中断服务程序等。中断服务程序主要是利用定时器中断产生的时标,对LED数码管进行动态刷新显示。
3.1 A/D采样程序
  本程序分主程序和中断服务程序两部分。主程序用来对中断初始化,给ADC0809发启动脉冲、送模拟量路数的地址、动态显示、监控报警等。中断服务程序用来接收A/D转换后的数字量和判断一遍采样完成否。
AT89C51单片机在数控车床切削力测量中的应用
图3 系统主程序框图
AT89C51单片机在数控车床切削力测量中的应用

图4 标度变换子程序框图
  部分参考程序如下:
  主程序:
ORG 0A00H
MOV R1,#30H;输入数据区起始地址
MOV R4,#03H;模拟量总路数送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 $ ;等待中断

  中断服务程序:
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,则转LOOP
CLR EX0; 若采集完3路,则关INT0中断
LOOP: RETI
END

3.2 标度变换子程序框图
  由实验结果得知,本系统由A/D转换成的数字量与数控车床切削力的值呈线性关系。因此,标度变换的数学公式为:Ax=A0+(Am-A0)(Nx-No)/(Nm-No)
  A0 ── 一次测量仪表的下限
  Am ── 一次测量仪表的上限
  Ax ── 实际测量值
  N0 ── 仪表下限所对应的数字量
  Nm ── 仪表上限所对应的数字量
  Nx ── 测量值所对应的数字量
  为了使程序简单,一般把被测参数的起点A0(输入信号为0)所对应的A/D转换值为0,即N0=0,这样公式变为:
Ax= Nx/Nm(Am-A0)+A0
  该系统标度变换子程序框图如图4所示。

4 结束语
  应用测量数控车床切削力,实现了生产过程中连续自动采样、实时显示、过载报警,以便操作人员进行监控和管理生产,有效地防止了因切削用量过大而损坏数控车床的现象发生。本系统也可经改进后移植到需限载的其他领域中应用。

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