由于本車床經(jīng)改造后成為一臺(tái)專用數(shù)控車床，專用于車削軸類、盤類零件，因而用微機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本數(shù)控系統(tǒng)的功能。
    1．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)
    本系統(tǒng)是自行設(shè)計(jì)制造的數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控車床采用模塊化設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)有三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)組成，即CPU板、I／O板、鍵盤／顯示板，借鑒PC／104總線的層疊方式，以提高連接的可靠性。
    系統(tǒng)設(shè)計(jì)緊緊圍繞提高可靠性、方便使用、降低成本的指導(dǎo)思想，搖臂鉆床主要特點(diǎn)有：
    (1)液晶顯示。采用20X2帶背光字符點(diǎn)陣液晶顯示模板作為顯示界面，摒棄了傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示，顯示靈活，自帶控制器，可減少CPU的負(fù)擔(dān)。
    (2)菜單驅(qū)動(dòng)。全程菜單驅(qū)動(dòng)，人機(jī)界面友好，操作直觀、簡(jiǎn)明、容錯(cuò)性高。
    (3)全屏幕編輯。借用PC機(jī)中全屏幕編輯軟件數(shù)控車床的基本思想設(shè)計(jì)或在操作和功能上與主機(jī)類似的編輯模塊，使系統(tǒng)編輯加工程序靈活、方便，不易出錯(cuò)。
    (4)可靠性高。軟、硬件中兩個(gè)方面都采取了面向工業(yè)的抗干擾措施，因此具有高可靠性。
    2．硬件設(shè)計(jì)
    (1)單片機(jī)的選擇�？紤]到通用性及普遍性，選擇MCS--51系列中的8031芯片。8031芯片屬8位單片機(jī)。它是集CPU、I／O端口及部分RAM等為一體的控制器，價(jià)格低，但功能全，編程靈活性大，硬件資源豐富。
    8031芯搖臂鉆床片內(nèi)部具有128個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，內(nèi)部編址為00H—7FH，用作工作寄存器、軟件標(biāo)志和數(shù)據(jù)緩沖器。8031芯片為40引腳的雙列直插式器件，數(shù)控車床有4個(gè)雙向8位I／O口(Po．o-P3．o)，Po．�？诤蚉2．。口作為地址總線使用。16位地址總線由Po．o經(jīng)地址鎖存器74LS373提供低8位(Ao—A，)，高8位(As—A15)由P2口直接提供，8位數(shù)據(jù)總線由Po．�？谔峁�。這樣數(shù)據(jù)總線與地址總線共用，ALE為地址鎖存允許，當(dāng)送低8位地址時(shí)使ALE有效并鎖存到74L$373中，當(dāng)送數(shù)據(jù)時(shí)使ALE無(wú)效。CPU對(duì)內(nèi)部RAM有豐富的操作指令。但片內(nèi)RAM容量不夠，故外接6264(32KB)芯片來(lái)擴(kuò)展8031芯片的RAM存儲(chǔ)器。8031芯片的輸入、輸出(I／O)線不多，所以外接8155芯片以擴(kuò)展I／O口，8031芯片是一個(gè)無(wú)ROM的8051芯片，必須外接EPROM或ROM作為程序存儲(chǔ)器，數(shù)控車床所以外接一個(gè)2764芯片。搖臂鉆床6264和2764均為腳封裝。
    (2)存儲(chǔ)器芯片的選擇。在選擇存儲(chǔ)器時(shí)，要考慮到CPU與存儲(chǔ)器的時(shí)序匹配，若不匹配，進(jìn)行讀寫操作的數(shù)據(jù)就不可靠。為解決時(shí)間匹配問(wèn)題，應(yīng)盡量選用高速存儲(chǔ)器芯片。另外，還要考慮最大的讀取速度、工作溫度及存儲(chǔ)容量。
    2764芯片是一種高速、容量為8KBX 8的EPROM存儲(chǔ)器電路，讀出時(shí)間為250X10—’s，而8031芯片選用晶振頻率為6MHz，則讀取時(shí)間為480ns，都滿足要求。數(shù)控車床2764為28腳器件，其中，Ao—Ale為13位地址線，Do•D，為8位數(shù)據(jù)線。CE為片選信號(hào)，低電平有效。
    6264芯片是8KBX 8的RAM存儲(chǔ)器電路，集成度很高，該芯片讀寫時(shí)間為200ns，也為28腳器件，其中Ao—A12為13地址線，蜘—D7為8位數(shù)據(jù)線。
    由于2764芯片和6264芯片都是8KBX8，需要13根地址線。Ao-A，低8位接74LS373芯片的輸出，As•A12接8031芯片的P2．o—P2．：，搖臂鉆床LS373地址鎖存器在選通信號(hào)ALE為高電平時(shí)直接傳送8031芯片Po口低8位地址，當(dāng)ALE在高電平變低電平的下降沿時(shí)，低8位地址被鎖存，數(shù)控車床此時(shí)，Po口可用來(lái)向片外傳送讀寫數(shù)據(jù)。
    8031單片機(jī)對(duì)存儲(chǔ)器的片選控制是采用全地址譯碼法，是用74LSl38譯碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，8031的P2．s、P2．‘、P2．，口分別與74LSl38譯碼器的A、B、C端相連，74LSl38譯碼器的輸出端了1與6264的CE端相連，Y2與2764的CE端相連。2764的地址編碼是4000H—5FFFH。6264的地址編碼是2000H—3FFFH。
    (3)I／O接口芯片。8155芯片是一個(gè)通用的接口電路，可以用編程的方式選擇其邏輯功能，搖臂鉆床片內(nèi)有256個(gè)字節(jié)RAM、2個(gè)8位(h．。—PA．’，Pa．o—PB．，)、1個(gè)6位(Pc．。•Pc．，)的可編程并行I／O口和一個(gè)14位定時(shí)／計(jì)數(shù)器。它可以直接與8031芯片連接，不需增加任何硬件邏輯，數(shù)控車床是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用的一種芯片，其中A口控制縱橫向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)接口，B口控制主軸正反轉(zhuǎn)、進(jìn)給速度調(diào)整，C口控制回轉(zhuǎn)刀架等。
    8279芯片是一種可編程的鍵盤、顯示接口器件，單個(gè)芯片就能完成鍵盤掃描輸入和LED顯示控制兩種功能，能對(duì)顯示器自動(dòng)掃描，能識(shí)別鍵盤上按下的鍵號(hào)，這樣可充分提高CPU的工作效率，大大減少軟件工作量。
    8279芯片與單片機(jī)連接無(wú)特殊要求，搖臂鉆床除數(shù)據(jù)線RESET、WR、RD可直接連接外，麗與74LSl38譯碼器輸出線可：相連；8279芯片的mQ經(jīng)反相器與8031芯片的中斷請(qǐng)求輸入線五qTl•相連；時(shí)鐘輸入端CLK與8031芯片的地址鎖存控制端ALE相連。8279芯片鍵盤最大可配置8X 8個(gè)鍵，數(shù)控車床實(shí)際用了24個(gè)鍵。掃描線信號(hào)為SLo—SL2經(jīng)74LSl38譯碼器(第二片)輸出的8個(gè)列選信號(hào)，接人鍵盤列線。
    鍵盤行查詢只用了RIQ—RL,中3根回饋線，搖臂鉆床接人鍵盤行線。8279芯片配置的8位共陰極LED顯示器，其字位線由掃面線S14—SL2經(jīng)譯碼器、驅(qū)動(dòng)器提供，字段線由Ao—A，、Bo～B，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器提供。
    在接口電路與功率放大器之間接上光電隔離電路。功率放大電路選用雙電源型。