經濟型數控系統的硬件和軟件設計直接影響數控系統的加工性能和操作性能。本文介紹經濟型數控系統硬件設計中經常遇到的一些問題及處理方法。

1 功能選擇

    系統功能選擇的方法有幾種不同的方式，使用CRT顯示器作為顯示終端時，可以制作功能菜單，用戶可以通過菜單選擇功能。但經濟型數控系統為了降低成本，一般不用CRT顯示器，而用數碼管組成顯示終端。這時可用波段開關通過并行接口組成功能選擇電路。圖1是由接口電路8255和波段開關組成功能選擇電路的原理圖。

圖1 功能選擇及對刀處理電路原理

程序編輯——加工程序的錄入、檢查和修改。
參數設定——設定傳動間隙、G00速度、刀具參數等。
文件處理——加工程序裝入和轉存等。
對刀處理——手動和自動檢測刀具位置和半徑參數并自動存入系統。
手動處理——手動進給。
連續加工——連續執行加工程序。
單段加工——每次執行一段加工程序。

    在系統啟動后的主程序和以后的各個功能程序中，通過8255循環檢測波段開關的位置，并轉入相應的功能模塊。

2 對刀處理

    我們設計的車床經濟型數控系統中采用的對刀方式既可實現手動對刀，又可實現自動對刀。對刀棒為一定尺寸的絕緣圓棒，其頭部采用金屬材料，與機床絕緣，刀具通過機床接地。對刀時刀架帶動刀具向對刀棒靠近，對刀信號經8255的PA7送入系統。刀尖與對刀棒不接觸時系統接收到高電平，刀尖與對刀棒接觸時系統接收到低電平。

    進入對刀功能后有三種選擇，手動對刀、自動對刀和計算刀補值。

    手動對刀方式，顯示當前刀位號，用鍵盤的換刀鍵手動換刀，用鍵盤的方向鍵(橫向或縱向)移動刀具。當刀具與對刀棒接觸后，刀具移動自動停止并保存其移動距離，繼續等待鍵盤操作。當選擇退出手動對刀時，則退出手動對刀功能返回對刀主程序。

    自動對刀方式，首先保證刀具從1號位開始，并顯示當前刀位號。自動對刀分為縱向對刀和橫向對刀。縱向自動對刀時，刀具從第一把刀開始縱向移動至與對刀棒接觸時并記錄下該刀具的移動距離，將該刀具退至原位并自動換至第二把刀，縱向移動至與對刀棒接觸并記錄下該刀具的移動距離，直到所有刀具完成對刀并自動保存刀具移動距離。橫向自動對刀的方法與縱向相同，只是刀具的移動方向不同。當選擇退出自動對刀功能時，則退出自動對刀功能返回對刀主程序。

    刀補計算是計算對刀后的其它刀具相對第一把刀具的位置差及將計算結果存入系統的刀補參數區。

3 顯示處理

    經濟型數控系統的顯示器大多由數碼管組成。數碼管顯示可采用動態顯示，也可采用靜態顯示。

    動態顯示使用的元器件少，電路簡單。其原理如圖2所示，一排數碼管有一個段顯和一個位顯地址，圖中只畫出了一個數碼管。段顯用來控制要顯示的字符(字形代碼)，位顯用來控制哪一個數碼管顯示。要使某一個數碼管顯示某一個字符時，先將要顯示的字形代碼送段顯地址，再使位顯數據中對應該數碼管的位為1(或0)，而其它位為0(或為1)，然后將該數據送位顯地址。

圖2 動態顯示原理圖

    靜態顯示使用的元器件多，電路復雜，每個數碼管有一個段顯示地址，無位顯地址。每個數碼管上有一個鎖存器將要顯示的數據鎖存，這種顯示方法只要不向數碼管送新的數據，其顯示內容不會消失。如果顯示數據不變，不需要顯示刷新，只有在要顯示的數據發生變化時，才需要向顯示器注入要顯示的數據。由于系統中有EPROM(用來存放系統程序)，RAM(用來存放加工程序)，接口電路8255(用來作輸入、輸出)等，每片內存都要有一定的地址范圍，而數碼管地址可以連續。為解決這個問題可以采用二級譯碼，電路原理如圖3所示。圖中CS1作為系統的EPROM片選信號，CS2作為系統的RAM片選信號，CS3、CS4及CS5作為系統的8255片選信號。3—8譯碼器用來處理顯示，若系統中有多排數碼管時，可以使用多個3—8譯碼器，不同的3—8譯碼器A、B、C端接不同的地址線。

圖3 靜態顯示電路原理圖