第2章CNC装置工作原理2.1数控加工程序的输入2.1.1输入装置所编制的数控程序，可以写在纸上、存储在微机的磁盘中、制成穿孔纸带或记忆在大脑里。这些纸、磁盘、穿孔纸带等称为数控加工程序的外部存储介质。根据数控加工程序的外部存储介质不同，可以选用不同的输入装置输入程序。常用的输入装置有MDI键盘、纸带阅读机、串行通信接口、以太网接口等。1.MDI键盘MDI键盘是手动数据输入（ManualDadaInput—MDI）键盘的简称，是数控系统中最常用的输入装置，用于手工输入不太复杂的零件程序。键盘有两种类型：编码键盘和非编码键盘。编码键盘本身除了按键以外，还包括产生键码的硬件电路。这种键盘每按下一键，键的识别由键盘的硬件逻辑自动提供被按键的ASCⅡ代码或其他编码，并能产生一个选通脉冲向CPU申请中断，CPU响应后将键的代码输入内存，通过译码执行该键的功能。此外，还有消除抖动、多键和串键的保护电路等。这种键盘使用方便，常用作微机键盘等。非编码键盘，其硬件上仅提供键盘的行和列的矩阵，其按键识别、译码等工作由软件来完成。因此键盘结构简单，使用灵活，广泛应用于数控系统中。图示为4行×4列非编码式键盘，其工作原理是采用逐行加低电平的办法，判断有无键钮按下。例如，当行1加低电平时可以判断4、5、6、7键钮是否按下，如果此时列1变成低电平，则表示键钮5按下，表2.2列出了按下的键钮和行、列信号的关系；如果各列都是高电平，则表示无键钮按下。图2.1非编码式键盘图中，键盘信号与AT89C51单片机的P1口相连接，行0～3的信号由P1.0～P1.3输出，而列0～3的信号由键盘反馈给单片机的P1.4～P1.7输入，供单片机判断。在软件上，单片机是分二步进行查询的，即：（1）检测有无键钮按下。（2）分析哪一个键钮按下。一般处理过程是，CPU先从P1口送出数据11110000，若无按键按下，则从P1口读入的列信号全为1；若有按键按下，则按键的行列线接通，该列线输出为0，其余列仍为1，则表示有键钮按下。再逐行加低电平，如该行无按键按下，则列线全为1；如该行有按键按下，则对应的列线为0。例如，P1口输出11111101后，从P1口度入的数据为11011101，则表示按键5被按下了。根据以上的设计思想，软件程序流程图如图2.2所示。图2.2读键盘程序流程图2.纸带阅读机图纸带阅读机是早期的数控系统所用的输入装置，用来读入以穿孔纸带为介质的零件程序。它采用光电转换技术，将纸带上记录的信息(有孔或无孔)转换成相应电信号，经过放大、整形后送入数控装置,转变为二进制加工程序代码。纸带阅读机用穿孔纸带记录程序信息，体积大，存储量小，在使用过程中纸带有磨损，可靠性低，已逐渐被淘汰。3.串行通信接口现代数控系统都带有标准串行通信接口，能够方便地与微型计算机相连，进行点对点通信，实现零件程序、参数的传送。随着CAD／CAM、FMS及CIMS技术的发展，机床数控系统与计算机的通信显得越来越重要。在串行通信中，广泛应用的标准是RS—232C标准。它是美国电子工业协会(EIA)颁布的数据通信推荐标淮。RS是推荐标准(RecommendedStandard)的英文缩写，232C是标准号，该标推定义了数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间的连接信号的含义及其电压信号规范等参数。RS一232C标准规定使用25根插针的DB型连接器，并定义了其中的21个插针的功能。在微机和数控系统中，RS-232C接口有25针和9针两种，实际只使用其中8针引脚，各引脚功能及对应关系也列于表2.2中。表2.2常用的RS-232C引脚及其功能数控系统和微型计算机串行通信时，根据其RS-232C接口所用连接器不同，有3种连接形式，如图2.5所示。图中实线必须连接，虚线的连接与否，可根据通信双方的传输控制（握手）方式而定。当采用RTS/CTS握手时，虚线必须连接；当采用同步字符XON/XOFF（11H/13H）握手时，虚线可以不连。图2.5RS-232C接口连接形式在异步串行传输中，以字符为单位进行传送，字符与字符之间没有固定的时间间隔要求。传输时，每个字符前都要有一位起始位。接着是该字符的5到8位数据位，依何种字符编码而定。随后是一位奇偶校验位(也可以没有奇偶校验位)。最后是1至2位的终止位。异步串行传输的格式如图2.6所示。图2.6异步串行传输的格式由图2.6可以看出，起始位取低电平(逻辑“0”)，终止位和空闲位取高电平(逻辑“1”)，这就保证起始位开始处有一个下降沿。接收端就是靠检测这个下降沿得知一个字符开始的。并以此沿作为采样后面各位的定时基准。在进行计算机与CNC控制器连线时，连接电缆一般要求是带屏蔽的双绞线电缆，计算机与数控系统之间的通信距离一般能达到30m，如果通信距离较长