Trong hệ thống điều khiển máy phay CNC, phần kết nối giữa máy tính và máy CNC là một phần rất quan trọng. Hiện nay để giao tiếp giữa máy CNC và máy tính thường giao tiếp qua cổng LPT và cổng USB. Mỗi phương các giao tiếp đều có những ưu và nhược điểm khác nhau.
Đối với mạch giao tiếp máy tính bằng cổng USB thì có nhiều ưu điểm như hiện đại hơn, dễ dàng giao tiếp với mọi máy tính vì cổng USB trên mọi máy tính đều có. Tuy nhiên phương thức giao tiếp này gặp một vấn đề là mạch chuyển đổi dữ liệu từ lệnh trên máy tính rất phức tạp, chế tạo rất đắt tiền.
Mạch giao tiếp máy tính qua cổng LPT thì có phần cổ điển hơn. Mạch giao tiếp thiết kế rất đơn giản và rẻ tiền. Tuy nhiên cũng tồn tại một vấn đề là các máy tính sản xuất từ năm 2005 trở đi đã bỏ đi cổng LPT, kể cả các main PC cũng đã khơng cịn thấy xuất hiện cổng giao tiếp này. Do vậy để có một máy tính sử dụng để điều khiển máy CNC của ta lại là một vấn đề khó. Nhưng do máy CNC thường để cố định một vị trí trong xưởng và máy tính đi kèm cũng vậy nên ta có thể sử dụng máy tính bàn là hợp lý. Các main PC ngày nay tuy khơng có cổng giao tiếp LPT nhưng chúng lại được trang bị cổng PCI express mở rộng. Từ cổng PCI express ta có thể cắm thêm card PCI to LPT để giao tiếp với máy CNC.
Như vậy việc chọn giao tiếp máy tính qua cổng LPT mang lại lợi ích về kinh tế hơn rất nhiều so vơi giao tiếp máy tính qua cổng USB. Nhưng yếu điểm của phương pháp giao tiếp qua cổng LPT hồn tồn khơng ảnh hưởng gì đến hệ thống điều khiển máy CNC.
1.4.1.Cổng giao tiếp LPT.
*.Cấu trúc cổng song song:
Cổng song song có 2 loại là loại chân cắm 36 chân và loại chân cắm 25 chân. Ngày nay, loại ổ cắm 36 chân khơng cịn được sử dụng, hầu hết các máy tính PC đều trang bị cổng song song 25 chân nên ta chỉ cần quan tâm đến loại 25 chân.
Bảng 3.4 Chức năng các chân cổng LPT
Tên của tín hiệu
Strobe D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Acknowledge Busy (báo bận) Paper empty (hết giấy)
Select (lựa chọn) Auto Linefeed (tự động nạp dòng) Error (mắc lỗi) Chân số (chân số 25 chân) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Chân số (ổ cắm 36 chân) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 32 31
Reset (đặt lại) Select Input (lựa chọn lối
vào)
Ground (nối đất – 0V) Signal – Ground (nối đất của
tín hiệu)
Chassis – Ground (vỏ máy nối đất) +5V Không sử dụng 17 18-25 36 19-30, 33 16 17 18 34, 35
Tín hiệu ở các chân trên ổ cắm 25 chân và 36 chân để trong trương hợp cần thiết có thể so sánh.
Sau đây là chức năng của các đương dẫn tín hiệu:
Hình 3.13 Sơ đồ chức năng các chân.
Strobe (1): Với một mức logic thấp ở chân này, máy tính thơng báo cho máy
in biết có một byte đang sẵn sàng trên các đường dẫn tín hiệu để được truyền.
D0 đến D7: Các đường dẫn dữ liệu
Acknowledge: với một mức logic thấp ở chân này, máy in thông báo cho máy
hết.
Select (13): Một mức cao ở chân này, có nghĩa là máy in đang trong trạng
thái kích hoạt (On-line) Auto Linefeed (tự nạp dịng): Có khi cịn gọi là Auto Feed. Bằng một mức thấp ở chân này máy tính PC nhắc máy in tự động nạp một dòng mới mỗi khi kết thúc một dòng.
Error (có lỗi): Bằng một mức thấp ở chân này, máy in thơng báo cho máy
tính là đã xuất hiện một lỗi, chẳng hạn kẹt giấy hoặc máy in đang trong trạng thái Off-Line.
Reset (đặt lại): Bằng một mức thấp ở chân này, máy in được đặt lại trạng thái
được xác định lúc ban đầu.
Select Input: bằn một mức thấp ở chân này, máy in được lựa chọn bởi máy tính.
Qua cách mơ tả chức năng của từng tín hiệu riêng lẽ ta có thể nhận thấy các đương dẫn dữ liệu có thể chia thành 3 nhóm:
- Các đường dẫn tín hiệu, xuất ra từ máy tính PC và điều khiển máy tính, được gọi là các đường dẫn điều khiển.
- Các đường dẫn tín hiệu, đưa các thơng tin thông báo ngược lại từ máy in về máy tính, được gọi là các đường dẫn trạng thái.
- Đường dẫn dữ liệu, truyền các bit riêng lẻ của các ký tự cần in.
Các đường dẫn của cổng song song được nối với ba thanh ghi 8bit khác nhau:
Thanh ghi dữ liệu
Thanh ghi trạng thái
Các địa chỉ thanh ghi của cổng song song trên máy tính PC
Bảng 3.5 Địa chỉ cổng LPT
Cổng song song (LPT)
Địa chỉ thanh ghi dữ liệu
Địa chỉ thanh ghi trạng thái
Địa chỉ thanh ghi điều khiển LPT1 LPT2 LPT3 378h 278h 2BCh 379b 279b 2BDh 37Ah 27Ah 2BEh 1.4.2. IC 74HC245.
a, Chức năng : Đệm dữ liệu 2 chiều , thường ứng dụng trong các mạch sử
dụng led như quét led matrix , led 7 , hoặc đệm dữ liệu trên bus với các mạch sử dụng nhiều linh kiện mắc song song
b.Sơ đồ chân:
Hình 3.15 : Sơ đồ chân và chức năng các chân của IC 74HC245
Chức năng các chân:
Chân 1: Dir là chân cho phép mở chiều đi của dữ liệu. Nếu Dir=1 thì dữ liệu cho phép đi từ A đến B và ngược lại khi Dir=0.
Chân 2 đến 9 : Là 8 chân dữ liệu vào ra của đẩu A Chân từ 11 đến 18: Là 8 chân dữ liệu vào ra của đầu B
Chân 19: OE chân cho phép . Nếu OE=0 dữ liệu được xuất ngược lại nguồn cấp. Chân 20: Chân nối đất.
Hình 3.16 Cấu tạo bên trong của IC 74HC245
Các thơng tin khác về IC 74HC245 ta có thể tra trong datasheet mà hãng sản xuất cung cấp.
1.4.3.Sơ đồ nguyên lý mạch đệm LPT
Từ chức năng các chân tín hiệu của cổng LPT và chức năng ra và các IC, ta xây dựng được sơ đồ nguyên lý mạch đệm LPT như sau:
Hình 3.17 Sơ đồ nguyên lý mạch đệm LPT
Nguyên lý hoạt động của mạch:
Tín hiệu từ máy tính cấp đến cổng LPT qua cáp. Từ đây tín hiệu được phân chia thành các tín hiệu điều khiển các động cơ các tín hiệu ra vào phần mềm.
Các chân từ 2 đến 9 là chân tín hiệu ra điều khiển các động cơ dẫn động các trục. Các tín hiệu ra từ chân số 2 đến số 7 cấp đến driver động cơ bước. Chân số 2, 4, 6 là tín hiệu điều khiển hướng quay trục X, Y, Z. Chân số 3, 5, 7 là chân xung cấp đến các driver. Riêng chân số 8 và 9 ta có thể mở rộng điều khiển thêm 1 trục nữa. Tín hiệu điều khiển các động cơ trục X, Y, Z được đưa qua IC 74HC245 để bảo vệ máy tính khi có sự cố trên mạch.
Các tín hiệu từ chân 1, 14, 16, 17 là chân tín hiệu ra có chức năng đóng mở các thiết bị ngoại vi như bơm làm mát, quạt gió.... Các chân ra được cách ly với máy tính bơi IC PC817 nhằm bảo máy tính khi có sự cố hệ thống.
Các chân tín hiệu 10, 11, 12, 13, 15 là chân nhận tín hiệu vào từ thiết bị cảm biến hay cơng tắc hành trình, các tín hiệu vào này cũng được đưa qua IC 74HC245 để bảo vệ máy tính.
Các chân từ 18 đến 25 nối đất.