本文就介紹了應(yīng)用AT89C51單片機測量數(shù)控車床切削力的新方法，重點闡述了單片機實現(xiàn)連續(xù)自動采樣、A/D轉(zhuǎn)換、標度變換及數(shù)據(jù)處理的方法。

　　1 問題的提出

　　在數(shù)控車床的加工中，切削力的測量甚為重要。通過對切削力的測量可以分析與研究數(shù)控車床各零部件、機構(gòu)或結(jié)構(gòu)的受力情況和工作狀態(tài)，驗證設(shè)計和計算結(jié)果的正確性，確定整機工作過程中的負載譜和某些物理現(xiàn)象的機理。因此，他對發(fā)展設(shè)計理論、保證數(shù)控機床安全可靠地運行以及實現(xiàn)數(shù)控機床自動加工、自動檢測、自動控制和切削力過載報警等都具有十分重要的作用和適用價值。

　　2 系統(tǒng)硬件接口電路的設(shè)計

　　系統(tǒng)硬件原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)以AT89C51單片機為控制核心，外圍電路針對單片機的功能特點而設(shè)計，充分利用了AT89C51單片機片內(nèi)資源豐富的特點，簡化了外圍電路，提高了可靠性。下面對系統(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 標度變換子程序框圖

　　由實驗結(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，標度變換的數(shù)學公式為：

　　Ax=A0+（Am-A0）（Nx-No）/（Nm-No）

　　A0 ── 一次測量儀表的下限

　　Am ── 一次測量儀表的上限

　　Ax ── 實際測量值

　　N0 ── 儀表下限所對應(yīng)的數(shù)字量

　　Nm ── 儀表上限所對應(yīng)的數(shù)字量

　　Nx ── 測量值所對應(yīng)的數(shù)字量

　　為了使程序簡單，一般把被測參數(shù)的起點A0（輸入信號為0）所對應(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)用單片機測量數(shù)控車床切削力，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中連續(xù)自動采樣、實時顯示、過載報警，以便操作人員進行監(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。