專利名稱：一種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，具體地說是涉及一種具有電子密碼鎖的控制器，可對外接電子手輪直接產(chǎn)生的原始脈沖信號的數(shù)量，進行一定倍率的增大，產(chǎn)生新A相、B相脈沖信號替代外接電子手輪直接產(chǎn)生的原始A相、B相脈沖信號，同時也可對新A相、B相脈沖信號輸出進行開關(guān)控制，實現(xiàn)倍率變換電子手輪脈沖當(dāng)量和啟停數(shù)控伺服系統(tǒng)進給功能的裝置，屬于數(shù)控伺服裝置領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
頻繁的生產(chǎn)事故致使安全生產(chǎn)成為當(dāng)今各行業(yè)研究的重大課題，其中很大一部分是因為操作人員的非專業(yè)或失誤性操作而引發(fā)的，而傳統(tǒng)的數(shù)控伺服系統(tǒng)通常沒有防范這類操作事故發(fā)生的手段。目前我國大量企業(yè)的眾多數(shù)控伺服系統(tǒng)設(shè)備過于老舊，更新新型設(shè)備同時需要操作人員花費大量時間來重新掌握操作流程。改進老舊設(shè)備成為提高生產(chǎn) 力、節(jié)約生產(chǎn)成本的重要手段。傳統(tǒng)電子手輪產(chǎn)生的脈沖信號數(shù)量通常取決于操作人員搖動電子手輪的情況，若數(shù)控伺服系統(tǒng)要求進給量較大，則搖動圈數(shù)過多，不僅不便于操作人員使用，而且對電子手輪使用壽命造成巨大影響。近幾年也出現(xiàn)了許多能夠選擇倍率的電子手輪，但這類電子手輪價格昂貴，同時缺少啟停數(shù)控伺服系統(tǒng)進給的功能，容易因為人員誤操作而導(dǎo)致被加工器件的損壞甚至是發(fā)生事故。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的為了減少數(shù)控伺服系統(tǒng)誤操作發(fā)生、降低改造老舊設(shè)備成本，以及改善當(dāng)前電子手輪應(yīng)用上的不足，本實用新型提供了一種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，能夠?qū)ν饨与娮邮州喼苯赢a(chǎn)生的原始脈沖信號的數(shù)量，進行一定倍率的增大，產(chǎn)生新A相、B相脈沖信號替代外接電子手輪直接產(chǎn)生的原始A相、B相脈沖信號，同時也可對新A相、B相脈沖信號進行開關(guān)控制，從而實現(xiàn)電子手輪脈沖當(dāng)量的倍率變換和數(shù)控伺服系統(tǒng)進給的啟?？刂?。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下—種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，包括主控模塊、脈沖輸入模塊、脈沖輸出模塊、數(shù)碼管顯不模塊、4X4矩陣鍵盤模塊、聲音提模塊、電源模塊；脈沖輸入模塊、脈沖輸出模塊、數(shù)碼管顯示模塊、4X4矩陣鍵盤模塊、聲音提示模塊都與主控模塊相連接；主控模塊與電源模塊相連接。所述的主控模塊特征在于，選用工業(yè)級單片機ATmegal6-16PI實現(xiàn)，主要用于流程控制、脈沖信號采集、脈沖信號產(chǎn)生、顯示控制、鍵盤掃描、聲音提示控制。所述的脈沖輸入模塊由通用運算放大器LM358構(gòu)成的2個電壓比較器來實現(xiàn)，主要用于將外接電子手輪直接產(chǎn)生的原始A相、B相脈沖信號(假設(shè)其幅值范圍為OV VCC，VCC通常為5V或12V)進行電壓轉(zhuǎn)換和信號隔離，轉(zhuǎn)化為幅值范圍為OV 5V的脈沖信號，以匹配ATmegal6_16PI單片機I/O 口輸入電壓范圍的要求。脈沖輸入信號米用傳統(tǒng)電子手輪A相、B相輸出端分別與脈沖輸入模塊中脈沖輸入端口對應(yīng)接口相連而引入。所述的脈沖輸出模塊由NPN三極管MMBT3904構(gòu)成的2個開關(guān)電路來實現(xiàn)，主要用于將ATmegal6-16PI單片機I/O 口產(chǎn)生的經(jīng)倍率變換后的新A相、B相脈沖信號(幅值范圍為OV 5V)進行電壓轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為幅值范圍為OV VCC的脈沖信號，以匹配數(shù)控伺服系統(tǒng)中原電子手輪接口處的輸入電壓范圍的要求。所述的數(shù)碼管顯示模塊由一個四位八段式LED數(shù)碼管，四個PNP三極管MMBT3906構(gòu)成的數(shù)碼管動態(tài)顯示電路組成，用于本實用新型的用戶操作提示信息的顯示。所述的4X4矩陣鍵盤模塊由16個按鍵采用行列式矩陣結(jié)構(gòu)連接而成，包括數(shù)字鍵“0-9”、“解鎖”鍵、“閉鎖”鍵、“確定”鍵、“后退”鍵、“倍率控制”鍵、“密碼修改”鍵，提供給用戶實現(xiàn)脈沖信號的閉鎖、解鎖和倍率控制，以及密碼修改和密碼輸入的功能。 所述的聲音提示模塊由一個蜂鳴器和一個PNP三極管MMBT3906構(gòu)成，目的是對操作人員進行聲音提示，當(dāng)閉鎖狀態(tài)下成功解鎖或解鎖狀態(tài)下成功鎖定會發(fā)出一聲短鳴音；當(dāng)閉鎖狀態(tài)下誤操作電子手輪或解鎖失敗時會發(fā)出一聲長鳴音。所述的電源模塊由三端穩(wěn)壓集成電路LM7805構(gòu)成，作為本實用新型內(nèi)部+5V電源供電來源。本實用新型的有益效果是I、本實用新型可以使傳統(tǒng)電子手輪滿足多種數(shù)控伺服系統(tǒng)不同進給量要求，大大降低了改造老舊設(shè)備成本；2、本實用新型具有啟停數(shù)控伺服系統(tǒng)進給的功能，可避免由于操作人員的非專業(yè)或失誤性操作而導(dǎo)致被加工器件的損壞甚至是發(fā)生事故；3、本實用新型可以減少操作人員的工作復(fù)雜度，延長電子手輪使用壽命。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。圖I是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型的主控模塊電路原理圖；圖3是本實用新型的脈沖輸入模塊電路原理圖；圖4是本實用新型的脈沖輸出模塊電路原理圖；圖5是本實用新型的數(shù)碼管顯示模塊電路原理圖；圖6是本實用新型的4X4矩陣鍵盤模塊電路原理圖；圖7是本實用新型的聲音提示模塊電路原理圖；圖8是本實用新型的電源模塊電路原理圖；圖9是本實用新型的整體軟件流程圖。

圖10是本實用新型的密碼修改功能流程圖。圖11是本實用新型的倍率控制功能流程圖。圖12是本實用新型的脈沖變換功能流程圖。圖I中I.主控模塊，2.脈沖輸入模塊，3.脈沖輸出模塊，4.數(shù)碼管顯示模塊，5. 4X4矩陣鍵盤模塊,6.聲音提不模塊,7.電源模塊。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本實用新型進一步說明。一種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，整體結(jié)構(gòu)如圖I所示。本實用新型包括主控模塊I、脈沖輸入模塊2、脈沖輸出模塊3、數(shù)碼管顯不模塊4、4X4矩陣鍵盤模塊5、聲音提示模塊6、電源模塊7。由外接電子手輪直接產(chǎn)生的原始脈沖信號(其中A相、B相脈沖信號基本相同，僅相位存在差別)，經(jīng)脈沖輸入模塊2后引入主控模塊I。主控模塊I根據(jù)用戶設(shè)定的脈沖當(dāng)量變換倍率P，將收集到的原始脈沖信號的數(shù)量M，增大P倍后，通過脈沖輸出模塊3產(chǎn)生新A相、B相脈沖信號(其脈沖數(shù)量為N);主控模塊I同時根據(jù)用 戶按鍵情況控制本實用新型在“解鎖”和“閉鎖”兩種狀態(tài)間切換，其中“解鎖”狀態(tài)下允許脈沖輸出模塊工作和用戶進行其他操作，“閉鎖”狀態(tài)下則禁止脈沖輸出模塊工作和用戶進行其他操作。脈沖輸入模塊2的作用是對輸入的原始A相、B相脈沖信號進行電壓變換和信號隔離，脈沖輸出模塊3的作用是對由ATmegal6-16PI單片機I/O 口產(chǎn)生的經(jīng)倍率變換后的新A相、B相脈沖信號進行電壓轉(zhuǎn)換，數(shù)碼管顯示模塊4的作用是顯示系統(tǒng)信息，4 X 4矩陣鍵盤模塊5的作用是為用戶提供輸入各種指令或數(shù)據(jù)的功能，聲音提示模塊6的作用是發(fā)出長鳴、短鳴兩種聲音提示用戶當(dāng)前操作狀態(tài)，電源模塊7的作用是為本實用新型提供內(nèi)部+5V電源供電來源。參見圖2，是本實用新型的主控模塊電路原理圖，ATmegal6_16PI單片機芯片Ul的管腳10、30、32接+5V電源，管腳11、31接地，管腳9與電阻R1、電阻R2、電容Cl 一端相連，管腳12與電阻R3、電容C2、晶振Yl —端相連，管腳13與電容C3 —端、電阻R3另一端、晶振Yl另一端相連；電容C2、C3另一端接地；電阻R2另一端與按鍵SI —端相連；按鍵SI、電容Cl的另一端接地；電阻Rl另一端接+5V電源。參見圖3，是本實用新型的脈沖輸入模塊電路原理圖，通用運算放大器LM358芯片U2包含2個運放U2A、U2B,其管腳4接地，管腳2與電阻R4、R5 一端相連，管腳3與脈沖輸入端口 J_IN管腳2 (A相)、電阻R5另一端相連，管腳I與電阻R6 —端相連，管腳6與電阻R8、R9 —端相連，管腳5與脈沖輸入端口 J_IN管腳3(B相)、電阻R9另一端相連，管腳7與電阻RlO —端相連，管腳8接VCC電源，VCC電源串聯(lián)0. IuF濾波電容C4后接地；電阻R6另一端與5V穩(wěn)壓二極管Dl的K極、電阻R7 —端、ATmegal6-16PI單片機芯片Ul的管腳16相連；電阻RlO另一端與5V穩(wěn)壓二極管D2的K極、電阻Rll —端、ATmegal6_16PI單片機芯片Ul的管腳17相連；5V穩(wěn)壓二極管D1、D2的K極接地；電阻R7、R11另一端接地；電阻R4、R8另一端接地；脈沖輸入端口 J_IN管腳I接VCC電源，管腳4接地。參見圖4，是本實用新型的脈沖輸出模塊電路原理圖，電阻R16 —端與ATmegal6-16PI單片機芯片Ul的管腳6相連，另一端與NPN三極管Ql的基極相連；電阻R18一端與ATmegal6-16PI單片機芯片Ul的管腳8相連，另一端與NPN三極管Q2的基極相連；NPN三極管Ql、Q2的集電極接VCC電源；NPN三極管Ql的發(fā)射極與電阻R17 —端、脈沖輸出端口 J_0UT管腳3 (B相)相連；NPN三極管Q2的發(fā)射極與電阻R19 —端、脈沖輸出端口J.0UT管腳2 (A相)相連；電阻R17、R19的另一端接地；脈沖輸出端口 J_0UT管腳I接VCC電源，管腳4接地；所述的NPN三極管Ql、Q2型號為MMBT3904。參見圖5，是本實用新型的數(shù)碼管顯示模塊電路原理圖，電阻R22—端與ATmegal6-16PI單片機芯片Ul的管腳18相連，另一端與PNP三極管Q4的基極相連；電阻R23 —端與ATmegal6-16PI單片機芯片Ul的管腳19相連，另一端與PNP三極管Q5的基極相連；電阻R32 —端與ATmegal6-16PI單片機芯片Ul的管腳20相連，另一端與PNP三極管Q6的基極相連；電阻R33 —端與ATmegal6-16PI單片機芯片Ul的管腳21相連，另一端與PNP三極管Q7的基極相連；PNP三極管Q4、Q5、Q6、Q7的發(fā)射極接+5V電源，集電極分別與四位八段式LED數(shù)碼管SMGl的管腳Cl、C2、C3、C4相連；電阻R24 R31 —端分別與四位八段式LED數(shù)碼管SMGl的管腳a、f、b、g、C、dp、d、e相連，另一端分別與ATmegal6_16PI單片機芯片Ul的管腳22、27、23、28、24、29、25、26相連；所述的PNP三極管Q4、Q5、Q6、Q7型號為 MMBT3906。參見圖6，是本實用新型的4X4矩陣鍵盤模塊電路原理圖，ATmegal6_16PI單片機芯片Ul的管腳40與按鍵K1、K2、K3、K4的一端相連，管腳39與按鍵K5、K6、K7、K8的一端相連，管腳38與按鍵K9、K10、K11、K12的一端相連，管腳37與按鍵K13、K14、K15、K16的一端相連，管腳36與按鍵K1、K5、K9、K13的另一端相連，管腳35與按鍵K2、K6、K10、K14的另 一端相連，管腳34與按鍵K3、K7、K11、K15的另一端相連，管腳33與按鍵K4、K8、K12、K16的另一端相連。參見圖7，是本實用新型的聲音提示模塊電路原理圖，電阻R34—端與ATmegal6-16PI單片機芯片Ul的管腳14相連，另一端與PNP三極管Q8的基極相連；PNP三極管Q8的發(fā)射極接+5V電源，集電極與蜂鳴器FMQ的一端相連；蜂鳴器FMQ的另一端接地；所述的PNP三極管Q8型號為MMBT3906 ;所述的蜂鳴器FMQ驅(qū)動電壓為+5V。參見圖8，是本實用新型的電源模塊電路原理圖，三端穩(wěn)壓集成電路LM7805芯片U3的管腳I與外部電源輸入端口 J_P0WER的管腳I、電解電容El正極、濾波電容C7 —端相連，作為本實用新型VCC電源供電來源；三端穩(wěn)壓集成電路LM7805芯片U3的管腳3與電解電容E2正極、濾波電容C8 —端、電阻R35 —端相連，作為本實用新型+5V電源供電來源；電阻R35的另一端與發(fā)光二極管D4的A極相連；三端穩(wěn)壓集成電路LM7805芯片U3的管腳2、極性電容El負極、極性電容E2負極、濾波電容C7另一端、濾波電容C8另一端、外部電源輸入端口 J_P0WER的管腳2、發(fā)光二極管D4的K極接地。參見圖9，是本實用新型的整體軟件流程圖，系統(tǒng)初始化后默認進入“閉鎖”狀態(tài)，關(guān)閉本實用新型的數(shù)碼管顯示，隨后循環(huán)掃描4X4矩陣鍵盤監(jiān)測按鍵情況，判斷“解鎖”鍵有無按下，若沒有按下“解鎖”鍵則仍關(guān)閉數(shù)碼管顯示并繼續(xù)循環(huán)掃描4X4矩陣鍵盤；若已按下“解鎖”鍵則開啟數(shù)碼管顯示并閃爍光標(biāo)提示用戶輸入解鎖密碼。將解鎖密碼與單片機片內(nèi)FLASH存儲的密碼進行對比，若解鎖密碼錯誤，則關(guān)閉數(shù)碼管顯示并重新循環(huán)掃描4X4矩陣鍵盤；若解鎖密碼正確，系統(tǒng)進入解鎖狀態(tài)并開啟計時器計時。若4X4矩陣鍵盤自上次按鍵后60秒內(nèi)又有按鍵按下，則計時器清零重新計時并開啟數(shù)碼管顯示；若60秒內(nèi)無任何按鍵按下，則關(guān)閉數(shù)碼管顯示后繼續(xù)循環(huán)掃描4X4矩陣鍵盤監(jiān)測按鍵情況，如此反復(fù)。參見圖10，是本實用新型的密碼修改功能流程圖，系統(tǒng)必須處于解鎖狀態(tài)時密碼修改功能才可以使用，隨后循環(huán)掃描4X4矩陣鍵盤監(jiān)測按鍵情況，判斷“密碼修改”鍵有無按下，若沒有按下“密碼修改”鍵則系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)掃描4X4矩陣鍵盤；若已按下“密碼修改”鍵則開啟本實用新型的數(shù)碼管顯示并閃爍光標(biāo)提示用戶輸入新的解鎖密碼。若在輸入新的解鎖密碼期間按下“后退”鍵，則清除前面所有輸入的數(shù)字，重新閃爍光標(biāo)提示用戶輸入新的解鎖密碼；若新的解鎖密碼輸入完畢，此時按下“確定”鍵，系統(tǒng)記錄此次輸入的新解鎖密碼，并重新閃爍光標(biāo)提示用戶再次輸入新的解鎖密碼。第二次輸入與第一次類似，確定后系統(tǒng)判斷前后兩次分別輸入的新解鎖密碼是否相同，若相同則系統(tǒng)將新解鎖密碼燒寫入單片機片內(nèi)FLASH中，隨后顯示“0K”2秒提示密碼修改成功并返回解鎖狀態(tài)；若不同則系統(tǒng)不記錄任何數(shù)據(jù)，隨后顯示“FAIL” 2秒提示密碼修改失敗并返回解鎖狀態(tài)。參見圖11，是本實用新型的倍率控制功能流程圖，系統(tǒng)必須處于解鎖狀態(tài)時倍率控制功能才可以使用，隨后循環(huán)掃描4X4矩陣鍵盤監(jiān)測按鍵情況，判斷“倍率控制”鍵有無按下，若沒有按下“倍率控制”鍵則系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)掃描4X 4矩陣鍵盤；若已按下“倍率控制”鍵則開啟本實用新型的數(shù)碼管顯示，并閃爍光標(biāo)提示用戶輸入脈沖當(dāng)量變換倍率(可用數(shù)字鍵“(T9”直接進行輸入，范圍為廣100)。若輸入脈沖當(dāng)量變換倍率期間按下“后退”鍵，則清除前面所有輸入的數(shù)字，重新閃爍光標(biāo)提示用戶輸入脈沖當(dāng)量變換倍率；若脈沖當(dāng)量變換倍率輸入完畢，此時按下“確定”鍵則系統(tǒng)修改脈沖當(dāng)量變換倍率3，隨后系統(tǒng)顯示“0K” 2秒后返回解鎖狀態(tài)。 參見圖12，是本實用新型的脈沖變換功能流程圖，系統(tǒng)必須處于解鎖狀態(tài)時脈沖變換功能才可以使用，隨后監(jiān)測用于外接電子手輪的脈沖輸入端口有無脈沖輸入，若沒有則系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)測；若存在脈沖輸入，系統(tǒng)記錄原始輸入脈沖數(shù)量M，隨后計算新脈沖數(shù)量N(計算公式為N= PXM)。然后系統(tǒng)驅(qū)動單片機I/O 口產(chǎn)生所需的新A相、B相脈沖信號，隨后判斷新A相、B相脈沖信號是否輸出完畢，若未完畢則繼續(xù)輸出剩余脈沖數(shù)量；若完畢則系統(tǒng)返回解鎖狀態(tài)。本實用新型所涉及的一種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，將微控制器、數(shù)字電路、模擬電路高度集成于一體，具有功能強大、成本低廉的顯著優(yōu)點，有助于解決當(dāng)前電子手輪在數(shù)控伺服系統(tǒng)應(yīng)用中的局限性，可大大減少生產(chǎn)事故的發(fā)生。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型表述的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，其特征在于包括主控模塊、脈沖輸入模塊、脈沖輸出模塊、數(shù)碼管顯不模塊、4X4矩陣鍵盤模塊、聲音提模塊、電源模塊；脈沖輸入模塊、脈沖輸出模塊、數(shù)碼管顯示模塊、4X4矩陣鍵盤模塊、聲音提示模塊都與主控模塊相連接；主控模塊與電源模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，其特征在于所述的主控模塊選用エ業(yè)級單片機ATmegal6-16PI。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，其特征在于所述的脈沖輸入模塊由通用運算放大器LM358構(gòu)成的2個電壓比較器來實現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，其特征在于所述的4X4矩陣鍵盤模塊由16個按鍵采用行列式矩陣結(jié)構(gòu)連接而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，其特征在于所述的電源模塊選用三端穩(wěn)壓集成電路LM7805。
專利摘要本實用新型公開了一種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，包括主控模塊、脈沖輸入模塊、脈沖輸出模塊、數(shù)碼管顯示模塊、4×4矩陣鍵盤模塊、聲音提示模塊、電源模塊。本實用新型能夠?qū)ν饨与娮邮州喼苯赢a(chǎn)生的原始脈沖信號的數(shù)量，進行一定倍率的增大，產(chǎn)生新A相、B相脈沖信號替代外接電子手輪直接產(chǎn)生的原始A相、B相脈沖信號，同時也可對新A相、B相脈沖信號輸出進行開關(guān)控制，具有倍率變換電子手輪脈沖當(dāng)量和啟停數(shù)控伺服系統(tǒng)進給的功能。本實用新型可改善當(dāng)前電子手輪應(yīng)用上的不足，降低改造老舊設(shè)備成本，滿足多種數(shù)控伺服系統(tǒng)要求，同時也可減少誤操作的發(fā)生，避免生產(chǎn)事故。
文檔編號G05B19/042GK202583760SQ201220076068
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月3日
發(fā)明者徐磊 申請人:徐磊