4單元數(shù)字脈沖相乘法插補(bǔ)原理

1、4單元 數(shù)字脈沖相乘法插補(bǔ)原理,一 數(shù)字脈沖相乘法插補(bǔ)的基本原理 二 數(shù)字脈沖相乘法直線(xiàn)插補(bǔ),理解數(shù)字脈沖相乘法插補(bǔ)原理 理解數(shù)字脈沖相乘法直線(xiàn)插補(bǔ),本單元學(xué)習(xí)目標(biāo),一 數(shù)字脈沖相乘法插補(bǔ)的基本原理,4單元 數(shù)字脈沖相乘法插補(bǔ)原理,概述 數(shù)字脈沖乘法器又稱(chēng)二進(jìn)制比例乘法器，它是數(shù)控機(jī)床上最早使用的一種插補(bǔ)器，也是—種最簡(jiǎn)單的直線(xiàn)插補(bǔ)器，它可以方便地實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)直線(xiàn)插補(bǔ)。 把兩個(gè)基點(diǎn)

2、間的各坐標(biāo)增量值，用幾串同一段時(shí)間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)來(lái)表示。通過(guò)這些脈沖控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)所得到的合成軌跡就是一條近似直線(xiàn)。直線(xiàn)與理想直線(xiàn)的偏差小于一個(gè)脈沖當(dāng)量。 數(shù)字脈沖相乘法插補(bǔ)就是將坐標(biāo)增量數(shù)字變成相應(yīng)的數(shù)字脈沖，按二進(jìn)位相乘法則實(shí)施。,2 原理 根據(jù)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作原理，從CP端每輸入16個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器就完成一次計(jì)數(shù)循環(huán)；計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)過(guò)程中一次計(jì)數(shù)循環(huán)的時(shí)間，就是指全部觸發(fā)器由0態(tài)(Ql—Q4全為0)

3、開(kāi)始計(jì)數(shù)到下一次全部0態(tài)的時(shí)間。這段時(shí)間的分隔，可以利用T：觸發(fā)器進(jìn)位脈沖(即溢出脈沖)作為計(jì)數(shù)循環(huán)時(shí)間的分隔信號(hào)，或者稱(chēng)為程序間隔信號(hào)，見(jiàn)圖示。同時(shí)在計(jì)數(shù)過(guò)程中，由于各觸發(fā)器的輸出經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)摹芭c”運(yùn)算后，經(jīng)與門(mén)P1，P：，P3，P4輸出，結(jié)果當(dāng)各觸發(fā)器的輸出Q每次由0態(tài)到1態(tài)跳變時(shí)，在各自的觸發(fā)器的與門(mén)輸出P端即有一個(gè)脈沖輸出(寬度等于CP脈沖的寬度)，如P4端分別輸出第1，3，5，7，9，11，13，15號(hào)共8個(gè)脈沖；P1端輸出第8

4、號(hào)脈沖。,因此，在一次計(jì)數(shù)循環(huán)中，或者說(shuō)在前后兩個(gè)溢出脈沖出現(xiàn)的時(shí)間間隔中，P4共發(fā)出8個(gè)脈沖，P3共發(fā)出4個(gè)脈沖(第2，6，10，14號(hào))，P2共發(fā)出2個(gè)脈沖(第4，12號(hào))，P1發(fā)出1個(gè)脈沖，這些脈沖在時(shí)間上是互不重疊的，實(shí)質(zhì)上就是把一次計(jì)數(shù)循環(huán)中的16個(gè)脈沖按8，4，2，1的分配方式分別從P4一P1四位輸出，而相鄰兩級(jí)的脈沖輸出數(shù)目相差一倍，所以稱(chēng)它為脈沖分頻器。如上圖所示為各級(jí)分原器的P端輸出波圖形。,2 原理 數(shù)

5、字脈沖乘法器是由一個(gè)分頻器和一系列“乘法門(mén)”所組成的線(xiàn)路，如圖所示。數(shù)字脈沖乘法器的作用實(shí)質(zhì)上就是將輸入的數(shù)值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)目而輸出。 由圖可見(jiàn)，N位分頻器在一次循環(huán)中，它的各級(jí)觸發(fā)器按2n-1,2n-2…，21，20的規(guī)律掐出的脈沖送到各級(jí)乘法門(mén)Gn，Gn-1，…，G2，G1(即“與”門(mén))的輸入端，各乘法門(mén)的輸出和輸入之間有如下的邏輯關(guān)系： Gn＝＝anPn; Gn-1＝an-1Pn-1 ;… G1=a1P1,在一

6、個(gè)程序間隔時(shí)間內(nèi)，圖中“或”門(mén)輸出的脈沖總數(shù)S應(yīng)為 意即：脈沖乘法器在一個(gè)程序間隔時(shí)間內(nèi)，輸出的脈沖總數(shù)S等于控制端的二進(jìn)制數(shù)A。例如，設(shè)四位分頻器，當(dāng)[A]2＝0011時(shí)，S輸出脈沖為3個(gè)；當(dāng)[A]2＝0111時(shí)，S輸出脈沖為7個(gè)；當(dāng)[A]2=1001時(shí)，S輸出脈沖為9個(gè)。 顯然，若T1溢出m個(gè)脈沖(即在m個(gè)程序間隔時(shí)間內(nèi))，則S輸出的脈沖總數(shù)為S＝mA， 換句話(huà)說(shuō)，在一段時(shí)間內(nèi)，S輸出的脈沖總數(shù)等于

7、溢出的脈沖數(shù)m與二進(jìn)制數(shù)A之乘積。數(shù)字脈沖乘法器的名稱(chēng)即由此而來(lái)。,二 數(shù)字脈沖相乘法直線(xiàn)插補(bǔ) 1 原理 控制“與”門(mén)的數(shù)據(jù)分別是直線(xiàn)的終點(diǎn)坐標(biāo)Xe和Ye值，這兩個(gè)數(shù)值是用二進(jìn)制數(shù)碼表示的。通常情況下，Xe和Ye數(shù)值存放在各自的寄存器JXe和JYe中，由寄存器各位輸出端和乘法器“與”門(mén)控制端直接連接。因此。數(shù)字脈沖乘法器的平而直線(xiàn)插補(bǔ)裝置由分頻器(一個(gè))、坐標(biāo)寄存器(2Py方向個(gè))和乘法門(mén)(212方向各一套)

8、等組成。這樣，在一個(gè)程序時(shí)間間隔內(nèi)，兩交門(mén)電路輸出序列的總數(shù)分別為兩個(gè)方向的脈沖數(shù)比為兩個(gè)方向的速度比為:同上 因此，利用這兩序列脈沖Sx和Sy去控制各自的伺服系統(tǒng)，使機(jī)床工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，就可以描畫(huà)出平面上坐標(biāo)增量為Xe和Ye，斜率為K＝Y(jié)e／Xe的直線(xiàn)。,2 應(yīng)用 [例1] 欲用脈沖乘法器(四位分按器)加工直線(xiàn)OE，起點(diǎn)在原點(diǎn)O(0，0)，終點(diǎn)坐標(biāo)為E(10，6)，即[Xe]2＝1010，[Ye]2

9、＝0110，試畫(huà)出脈沖分配圖和插補(bǔ)軌跡。 Xe＝a4a3a2a1=(1010)2，因而a4＝a2＝1，使G4和G2門(mén)開(kāi)啟，結(jié)果在一個(gè)循環(huán)內(nèi)從Sx門(mén)輸出了10個(gè)脈沖(Sx等于G2門(mén)輸出的2個(gè)脈沖與G4門(mén)輸出的8個(gè)脈沖之和)；Ye=b4b3b2b1＝(0110)2，因而b3＝b2＝1，使G3和G2門(mén)開(kāi)啟，因此在一個(gè)循環(huán)內(nèi)從Sy門(mén)輸出了6個(gè)脈沖，即Sx＝10，Sy=6,作業(yè)與思考題,設(shè)要產(chǎn)生直線(xiàn)OA，起點(diǎn)坐標(biāo)為O(0，0)，終