王 強

（福田雷沃重工農(nóng)裝事業(yè)部 山東濰坊）

隨著機加工行業(yè)的自動化程度不斷提高，數(shù)控機床憑借著高加工速度、高精度和穩(wěn)定的可靠性，逐步成為現(xiàn)有加工設備的主力軍。計算機技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)加工程序的傳輸方式由原有的：軟盤、RS232等傳輸方式，轉(zhuǎn)換到以太網(wǎng)或U盤傳輸。然而，OI系統(tǒng)之前的數(shù)控系統(tǒng)以太網(wǎng)功能比較薄弱，要實現(xiàn)通過以太網(wǎng)或U盤傳輸加工程序，需進行較大改造，且組網(wǎng)能力有限，改造費用和改造難度較高。

主要介紹結(jié)合現(xiàn)代存儲介質(zhì)U盤的可靠性和便攜性，通過單片機作為MCU控制器，讀取存儲在U盤中的加工程序，然后傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)中，實現(xiàn)所有具備串口的FANUC數(shù)控機床系統(tǒng)的功能升級改造。

1.系統(tǒng)組成和基本原理

系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)由STC12C5A60S2單片機，CH375U盤接口芯片，SP3232TTL轉(zhuǎn)串口芯片，液晶顯示屏LCD12864和按鍵等組成。由STC12C5A60S2作為主控芯片，通過CH375芯片讀取U盤內(nèi)部的加工程序，按鍵和顯示屏選擇相應程序。數(shù)據(jù)由主控芯片處理后，通過SP3232芯片傳送到數(shù)控系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)框圖

2.硬件設計

（1）STC12C5A60S2簡介。STC12C5A60S2是宏晶公司生產(chǎn)的單時鐘/機器周期的單片機，具有高速、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，處理速度是傳統(tǒng)8051的8～12倍，工作溫度-45～85℃，因其抗干擾能力強，廣泛應用于工業(yè)控制領(lǐng)域。

（2）CH375簡介。CH375是南京沁恒有限公司生產(chǎn)的通用USB接口芯片，支持主機和設備兩種方式。CH375是由8位數(shù)據(jù)總線、讀/寫、片選控制線以及中斷輸出引線，可方便的與控制器進行連接。實現(xiàn)控制器的USB總線擴展，增加控制器的功能。

（3）硬件電路。電路圖見圖2。

電源電路。因為本系統(tǒng)需要5 V電源，而數(shù)控機床CNC一般采用DC 24 V供電，為提高單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用集成的DC/DC電源模塊將24 V電壓直接降低到5 V電壓，減少電源中的尖峰干擾，提高了整體抗干擾能力。

USB接口電路。本設計中CH375芯片工作在主機模式下，將并行數(shù)據(jù)線連接至STC12C5A60S2的P0口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和命令的并行傳輸。通過單片機的P2口，實現(xiàn)對讀/寫、命令/數(shù)據(jù)、片選、中斷查詢的控制。

圖2 電路圖

3.軟件設計

（1）U盤文件系統(tǒng)。常用的文件系統(tǒng)有FAT、NTFS等文件格式，為實現(xiàn)通用性，在這里選用FAT文件系統(tǒng)，F(xiàn)AT文件系統(tǒng)分區(qū)主要包括主引導區(qū)、DOS引導區(qū)、文件分配表、文件目錄和實際數(shù)據(jù)。CH375已經(jīng)提供了U盤文件級的子程序，可以直接由STC12C5A60S2讀取。

（2）讀取加工程序。因為CH375提供了已封裝好的函數(shù)庫ch375hf6.lib，讀取U盤數(shù)據(jù)只需調(diào)用相應函數(shù)即可。讀取U盤中的文件程序調(diào)用流程見表1。

表1 讀取U盤文件程序調(diào)用流程

（3）主程序流程圖見圖3。

4.結(jié)束語

圖3 主程序流程圖

此系統(tǒng)能完成將U盤中的加工程序準確的傳送到數(shù)控系統(tǒng)中，省去了使用軟盤或采用電腦連接RS232通信線的繁瑣過程，且避免了因電腦接地不良造成通信口頻繁燒毀的可能性。系統(tǒng)整體改造成本120元，僅為其他改造方式的1/100且性能穩(wěn)定，實現(xiàn)了U盤在數(shù)控機床程序傳輸過程中的應用。