AT89C51单片机应用于数控车床切削力测量

　AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

本文就介绍了应用AT89C51单片机测量数控车床切削力的新方法，重点阐述了单片机实现连续自动采样、A/D转换、标度变换及数据处理的方法。

1 问题的提出

在数控车床的加工中，切削力的测量甚为重要。通过对切削力的测量可以分析与研究数控车床各零部件、机构或结构的受力情况和工作状态，验证设计和计算结果的正确性，确定整机工作过程中的负载谱和某些物理现象的机理。因此，他对发展设计理论、保证数控机床安全可靠地运行以及实现数控机床自动加工、自动检测、自动控制和切削力过载报警等都具有十分重要的作用和适用价值。

2 系统硬件接口电路的设计

系统硬件原理框图如图1所示。系统以AT89C51单片机为控制核心，外围电路针对单片机的功能特点而设计，充分利用了AT89C51单片机片内资源丰富的特点，简化了外围电路，提高了可靠性。下面对系统中主要功能模块与硬件可靠性技术逐一分析。

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

结束语

应用单片机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。