1　前言
　　哈爾濱電機(jī)有限責(zé)任公司的定子車(chē)鏜床主要用于汽輪發(fā)電機(jī)定子機(jī)座的生產(chǎn)。原來(lái)機(jī)座軸角分度的測(cè)量是根據(jù)光學(xué)反射及投影的原理測(cè)量的。人的肉眼分辨率低，加上測(cè)量?jī)x器自身的限制，測(cè)量精度較低，工作起來(lái)繁鎖，且易產(chǎn)生錯(cuò)誤。為了提高精度，增加測(cè)量的可靠性，我們選用了SJF-01型數(shù)字式精密分度儀來(lái)測(cè)量軸角。該儀器操作簡(jiǎn)單，顯示直觀，不僅提高了測(cè)量精度，而且也減少了出錯(cuò)幾率。
2　技術(shù)性能和指標(biāo)
　　定子車(chē)鏜床軸角分度測(cè)量系統(tǒng)經(jīng)過(guò)數(shù)顯改造后，操作者只需根據(jù)需要，按動(dòng)電動(dòng)開(kāi)關(guān)，機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)角度就會(huì)以數(shù)字形式顯示出來(lái)。該儀器的顯示方式有度、分、秒和十進(jìn)制兩種，分為上、下兩行顯示，可根據(jù)用戶要求任意選擇；其分辨率為2″，測(cè)量精度達(dá)2.5″；機(jī)床轉(zhuǎn)速應(yīng)小于30r/min；絕對(duì)零點(diǎn)任選；供電電源為AC220V±5%；工作溫度在0℃～40℃之間為最佳。
3　SJF-01型數(shù)字式分度儀的工作原理
3.1　信號(hào)的采集
　　SJF-01型數(shù)字式分度儀的信息采集，采用了JX130型絕對(duì)式軸角編碼器作為角度位移計(jì)量元件，同軸安裝兩臺(tái)，對(duì)裝于分度齒輪軸上。編碼器有24個(gè)插孔，需采集24路信號(hào)。由于編碼器采集到的信號(hào)幅值不夠，我們采用了單電源四運(yùn)算放大器LM324對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)作為電壓比較器LM339的輸入端輸入，經(jīng)比較器處理后，產(chǎn)生所需的信號(hào)送入主機(jī)板。
3.2　數(shù)顯儀器的工作原理　　
　　SJF-01型數(shù)字式精密分度儀采用了工業(yè)控制中較為先進(jìn)的8031單片機(jī)作為中央處理器，外部配以輔助電路，其中包括地址鎖存器、外部程序存貯器、譯碼器、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、緩沖器、驅(qū)動(dòng)器等共同完成軸角分度測(cè)量及顯示工作。該儀器的硬件框圖如圖1。

圖1　精密分度儀硬件框圖

　　8031單片機(jī)是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存貯器(RAM)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、并行及串行I/O口集成在一塊芯片上做成的計(jì)算機(jī)，它具有較強(qiáng)的通用性，又具有相當(dāng)?shù)膶Ｓ眯?，適合于各種控制系統(tǒng)。片內(nèi)設(shè)有多個(gè)I/O接口，便于系統(tǒng)擴(kuò)展及信息交換，片內(nèi)還帶有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。8031單片機(jī)內(nèi)沒(méi)有程序存貯器，需外部擴(kuò)展一片程序存貯器EPROM2732。單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展是通過(guò)單片機(jī)片外引腳進(jìn)行的。8031單片機(jī)片外有40個(gè)引腳，其中VCC(40腳)和VSS(20腳)分別接+5V電源和地。XTAL1(19腳)和XTAL2(18腳)分別接晶振的兩端。RST/VPP(19腳)用于單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)。ALE/PROG(30腳)為地址鎖存器74LS373的鎖存允許信號(hào)。PSEN(29腳)是在訪問(wèn)片外程序存貯器EPROM2732時(shí)輸出負(fù)脈沖作為程序存貯器的讀選通信號(hào)。EA/VPD(引腳)在8031單片機(jī)中必須接地或接低電平。P0．0～P0．7(39腳～32腳)稱為P0口，在訪問(wèn)外部程序存貯器EPROM2732時(shí)作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口，它分時(shí)提供8位地址線和8位雙向數(shù)據(jù)總線。P2口的P2．0～P2．3用作外部程序存貯器EPROM2732的高四位地址總線。P2口的P2．4～P2．7用作譯碼器的輸入端。P1口的P1．0腳用作脈沖信號(hào)的發(fā)出端。P1．3和P1．4用于控制AD7574?！　?BR>　　8031單片機(jī)同普通數(shù)字計(jì)算機(jī)一樣只能處理數(shù)字量而不能直接處理模擬量，所以必須進(jìn)行A/D、D/A轉(zhuǎn)換。前者供8031單片機(jī)處理，后者用以控制或驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為了確保轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性，A/D、D/A轉(zhuǎn)換必須達(dá)到足夠的精度；當(dāng)處理快速檢測(cè)過(guò)程時(shí)，還要保證足夠的速度。在該儀器中，AD7574是用來(lái)完成A/D轉(zhuǎn)換的。各種型號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換芯片均設(shè)有數(shù)據(jù)輸出引腳、啟動(dòng)引腳、轉(zhuǎn)換結(jié)束引腳等。8031單片機(jī)擴(kuò)展A/D轉(zhuǎn)換器就是要處理好上述引腳與CPU之間的硬件連接。此外，在SJF-01型數(shù)字式精密分度儀中，還選用了LF398作為采樣保持器，AD7502作模擬開(kāi)關(guān)，AD581作基準(zhǔn)穩(wěn)壓源，UA1489作電平轉(zhuǎn)換器，74LS04作反向器，8282作驅(qū)動(dòng)器等外圍輔助電路。
3.3　軟件結(jié)構(gòu)
　　該儀器的軟件程序采用的是匯編語(yǔ)言，程序執(zhí)行速度快，節(jié)省存貯空間。采用助記符和標(biāo)號(hào)地址為程序的編寫(xiě)提供了方便，不必記憶指令的機(jī)器碼，也不必在編寫(xiě)程序時(shí)進(jìn)行地址計(jì)算。軟件框圖如圖2所示。

圖2　精密分度儀軟件框圖

4　結(jié)論
　　哈爾濱電機(jī)有限責(zé)任公司的定子車(chē)鏜床經(jīng)過(guò)數(shù)顯改造后，操作者工作起來(lái)十分方便，只需按電動(dòng)開(kāi)關(guān)，儀器上就會(huì)顯示出軸角分度，達(dá)到要求后，即可定位鉆孔。改造后的機(jī)床加工一臺(tái)機(jī)座比以前提前了4～5天，節(jié)約了人力，縮短了工期，降低了產(chǎn)品成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，初步實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的自動(dòng)化控制。由于該儀器采用的是8031單片機(jī)作中央處理器且采樣是通過(guò)同軸對(duì)裝兩臺(tái)絕對(duì)式軸角編碼器來(lái)完成信號(hào)的采集的，其精度和可靠性比其它數(shù)顯儀器要高。