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Silicon Labs中雕刻机控制系统的硬件原理到底是什么

更新时间:2018-08-20 点击数:457

Silicon Labs中雕刻机控制系统的硬件原理到底是什么


在Silicon Labs推出的8位嵌入式SoC单片巡边雕刻机中,混合信号单片机C8051F120的速度最高,可达98 MI·s-1。为保证程序的全速运行,加快运算速度,C8051F120单片巡边雕刻机除具有转移地址高速缓存和指令预取引擎外,还需具有乘法和累加引擎MAC0,其能使单片机在两个系统时钟周期内,即可完成整数或小数的乘法和累加。该单片机具有高达128 kB的片上Flash存储器,8 kB片上外部RAM,可扩展64 kB片外RAM,在线编程,并提供非易失性数据存储,允许固件现场升级。有64个I/O口,5个16位定时器,6路16位可编程计数阵列PCA,增强型巡边雕刻机的硬件串行接口SPI,SMBus和两个UART等,是真正独立的系统级芯片解决方案。


  C8051F系列单片巡边雕刻机集成度高,且具有交叉开关功能,其大部分对外引出脚,除Uart接口的两个信号Tx和Rx外,均可在设计电路板时,根据布板随意连接,图1所示为基于C8051F120单片机的雕刻机数控系统硬件框图。


  高速单片巡边雕刻机C8051F120是整个数控系统的中心,人机界面由4x4矩阵式按键电路和彩色LCD显示模块组成。用户通过按键电路设置的加工参数,保存在单片机内部的非易失性Flash区。LCD显示器选用点阵式彩色智能模块,具有256种颜色,颜色格式为RGB332,并采用通用串行UART接口连到单片巡边雕刻机,操作指令简单,且节省了单片机的接口线。


  用户通过浮雕软件设计的雕刻图案,最终会在PC机上生成一个后缀为,nc的文本文件并存入U盘中,U盘接口模块的作用,便是通过SPI接口连接到单片巡边雕刻机,由单片机将加工文件读出后进行加工。带后背锂电池的RAM型号为DS1245W,容量为128 kB,其连接到单片机的扩展并行接口,成为单片机的片外RAM,既是对读入的加工文件的有效缓存,也能在系统发生停电等故障时,巡边雕刻机保存和记忆当前的加工进程,以便系统恢复供电或排障后,能继续按照前面的断点完成加工。由于单片机的片外RAM地址只有16位,寻址空间最大为64 kB,需要用单片机的输出引脚来对其进行页切换,将SRAM的128 kB存储空间分成两页。


  巡边雕刻机x、y、z轴的3个传感器,均采用由槽形光耦组成的限位电路,其特点是限位精度高,易于与单片机接口。对刀传感器采用微动开关,其作用是检测被雕刻材料的厚度。步进电机驱动器采用两相电流细分式驱动器,细分系数和输出电流,均可根据滚珠丝杠的负载大小情况来设定,驱动器和单片巡边雕刻机之间有光电隔离电路,接口信号为方向信号Dir、走步脉冲信号Pul和有效选择信号En。

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