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 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。
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