1.引言
在cnc机床中，手动支配面板总是必不可少的，其特点是1.有些输进量是互斥的，不答应误支配，由机器的互锁干系来包管要求；2.键的通/断用电平触发差别状态，而不是用沿触发差别状态；3.答应多个状态同时输进并可靠地做出相应的反响；4.能对配置当前状态举行须要的提示，如利用信号灯、发光二级管或液晶呈现屏。现有的计划大多将手动支配面板的输进/输出作为开关量I/O的一局部，统一由一台内置的或外置的可编程控制器(PLC)举行控制。cnc机床生产厂家根据本身机床的工艺特点，购买cnc体系，议决二次开辟，形成工艺性能和支配互不雷同的cnc机床产品。二次开辟的劳动量尽大局部在于开关量I/O的计划，而此中又有60%以上的劳动是根据工艺性能与支配计划手动支配面板［1］。真相上，手动支配面板的输进/输出只是是控制信号开关量I/O，对其驱动本领的要求很低，是一类特别的cnc机床开关量I/O。倘若将手动支配面板的输进/输出与cnc机床别的开关量I/O不加以区别，会大大增长cnc体系二次开辟的劳动量，cnc机床手动支配面板无法准则化和模块化，其经济性也会受到很大影响。
本文发起了一种基于89C51/52单片机的cnc机床面板智能处理单位，该处理单位议决准则串口与cnc体系互换信息，可以呈现cnc机床的根本状态和对其举行手动支配。该劳动是国度863筹划“PC外设型完备数字机床及其要害技能切磋”的一局部切磋内容，已经用于三坐标cnc铣床。
2劳动原理
89C51/52单片机具有片内ROM、16位计数和准则串口［2］。在89C51/52单片机构成cnc机床面板智能处理单位中，平常不必要外部扩展ROM和RAM，单片机I/O口的一位对应一个输进/输出量，若单片机I/O口不敷，可以举行扩展。单片机以定时停止检测输进，一旦发觉输进电平变化，就将其对应的新状态由串口发送给cnc体系。另一方面，cnc体系议决串口将必要呈现的信息发送给单片机。由于采取了串行通讯，cnc体系与面板智能处理单位的接口是准则的，支配面板的信息处理根本上不占用cnc体系CPU的时间，并且面板智能处理单位本身成为一个准则化模块。图1为cnc铣床面板智能处理单位的原理图。图中，cnc铣床手动支配面板的输进/输出信息大抵有以下几类：
图1cnc铣床面板智能处理单位原理图
1)劳动方法选择：手动/主动/回原点
2)单步进给量选择
3)连续进给速率选择
4)进给速率倍率选择
5)进给坐标选择
6)主轴电机、泵、电磁聚散制动器等的通/断控制
7)急停
8)停息及呈现
9)进给坐标超行程呈现
10)障碍呈现
此中，劳动方法、单步进给量和连续进给速率等的选择与进给速率倍率选择分别用转换开关1和转换开关2在差别状态间切换。统一个转换开关控制的状态具有机器互锁，可以禁止由于误支配同时接通两个或两个以上具有互锁干系的状态。图1中别的的输进/输出量均由单片机的I/O口直接控制，可包管多个状态同时可靠地输进/输出。
3体系软件
89C51/52单片机cnc机床面板智能处理单位上电复位初始化后，进进停止劳动状态，答应定时停止和串行停止。在定时停止中，将检测输进状态有无变化，并将变化了的输进状态由串口发送到cnc体系；cnc体系必要由手动支配面板呈现的信息从串口发送给单片机，并由单片机串行停止办事步骤作出相应的处理，其步骤框图如图2所示，此中图2(a)为主步骤框图，图2(b)为定时停止办事步骤框图，图2(c)为串行停止办事步骤框图。
图2步骤框图
单片机上电复位及初始化可以在极短的时间内完成，而cnc体系的初始化则必要较长的时间。在cnc体系的初始化没有完成时，串行通讯无法劳动，因此单片机的主步骤在完成初始化后，要等待cnc体系从串口发送“READY”信号，并在接管到“READY”信号后开始对支配面板的输进/输出举行控制。
在定时停止办事步骤中，逐一查抄每个键的状态，若发觉某一个键的状态产生变化，便将新的状态从串口发送到cnc体系，同时退出停止办事步骤，不然，在查抄完全部键撤退出停止办事步骤。为了检测键状态的变化，务必将键原先的状态存放在内存中，用00H表现键处于接通状态，FFH表现键处于断开状态。当读到某个键处于接通状态时，先鉴定其内存中的值是80H还是＜80H，若内存中值80H，阐明键原来处于断开状态，将其减1后若FCH，则存进内存，若＜FCH，则证明连续3次读进键接通，即键的状态由断开变为接通，将内存清为00H(接通状态)；若内存中的值＜80H，阐明键原来处于接通状态，键的状态没有变化，将内存清为00H(由于有种种扰动，内存中大概是一个＜03H的数)。当读到某个键处于断开状态时，仍先鉴定其内存中的值是80H还是＜80H，若内存中的值80H，阐明键原来处于断开状态，键的状态没有变化，将内存置为FFH(由于有种种扰动，内存中大概是一个FCH的数)；若内存中的值＜80H，阐明键原来处于接通状态，将其加1后若＜04H，则存进内存，若04H，则证明连续3次读进键断开，即键的状态由接通变为断开，将内存置为FFH(接通状态)。如许可以有效禁止由于键抖动和别的滋扰造成的误鉴定。这些进程可以精确地用图3所示的状态转移来加以形貌。
图3状态转移图
4结论
本文发起了一种新的基于89C51/52单片机cnc机床面板智能处理单位，从表面分析和实际应用可以得到以下结论：
(1)面板智能处理单位餍足cnc机床手动支配面板的作用需求，软硬件计划刚正，可靠性高；
(2)利用串行通讯，使手动支配面板成为一个接口大略并且准则的模块；
(3)本文发起了一种软件消除键抖动的算法，该算法具有可靠和大略等长处；
(4)面板智能处理单位具有很好的扩展性，可以非常方便地扩展单点输进/输出口，还可以发动数码或液晶呈现