4單元數(shù)字脈沖相乘法插補原理

1、4單元 數(shù)字脈沖相乘法插補原理,一 數(shù)字脈沖相乘法插補的基本原理 二 數(shù)字脈沖相乘法直線插補,理解數(shù)字脈沖相乘法插補原理 理解數(shù)字脈沖相乘法直線插補,本單元學習目標,一 數(shù)字脈沖相乘法插補的基本原理,4單元 數(shù)字脈沖相乘法插補原理,概述 數(shù)字脈沖乘法器又稱二進制比例乘法器，它是數(shù)控機床上最早使用的一種插補器，也是—種最簡單的直線插補器，它可以方便地實現(xiàn)多坐標直線插補。 把兩個基點

2、間的各坐標增量值，用幾串同一段時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)來表示。通過這些脈沖控制系統(tǒng)運動所得到的合成軌跡就是一條近似直線。直線與理想直線的偏差小于一個脈沖當量。 數(shù)字脈沖相乘法插補就是將坐標增量數(shù)字變成相應的數(shù)字脈沖，按二進位相乘法則實施。,2 原理 根據(jù)二進制計數(shù)器的工作原理，從CP端每輸入16個脈沖，計數(shù)器就完成一次計數(shù)循環(huán)；計數(shù)器在計數(shù)過程中一次計數(shù)循環(huán)的時間，就是指全部觸發(fā)器由0態(tài)(Ql—Q4全為0)

3、開始計數(shù)到下一次全部0態(tài)的時間。這段時間的分隔，可以利用T：觸發(fā)器進位脈沖(即溢出脈沖)作為計數(shù)循環(huán)時間的分隔信號，或者稱為程序間隔信號，見圖示。同時在計數(shù)過程中，由于各觸發(fā)器的輸出經(jīng)過適當?shù)摹芭c”運算后，經(jīng)與門P1，P：，P3，P4輸出，結(jié)果當各觸發(fā)器的輸出Q每次由0態(tài)到1態(tài)跳變時，在各自的觸發(fā)器的與門輸出P端即有一個脈沖輸出(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號共8個脈沖；P1端輸出第8

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

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

6、個程序間隔時間內(nèi)，圖中“或”門輸出的脈沖總數(shù)S應為 意即：脈沖乘法器在一個程序間隔時間內(nèi)，輸出的脈沖總數(shù)S等于控制端的二進制數(shù)A。例如，設四位分頻器，當[A]2＝0011時，S輸出脈沖為3個；當[A]2＝0111時，S輸出脈沖為7個；當[A]2=1001時，S輸出脈沖為9個。 顯然，若T1溢出m個脈沖(即在m個程序間隔時間內(nèi))，則S輸出的脈沖總數(shù)為S＝mA， 換句話說，在一段時間內(nèi)，S輸出的脈沖總數(shù)等于

7、溢出的脈沖數(shù)m與二進制數(shù)A之乘積。數(shù)字脈沖乘法器的名稱即由此而來。,二 數(shù)字脈沖相乘法直線插補 1 原理 控制“與”門的數(shù)據(jù)分別是直線的終點坐標Xe和Ye值，這兩個數(shù)值是用二進制數(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”門控制端直接連接。因此。數(shù)字脈沖乘法器的平而直線插補裝置由分頻器(一個)、坐標寄存器(2Py方向個)和乘法門(212方向各一套)

8、等組成。這樣，在一個程序時間間隔內(nèi)，兩交門電路輸出序列的總數(shù)分別為兩個方向的脈沖數(shù)比為兩個方向的速度比為: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)，使機床工作臺運動，就可以描畫出平面上坐標增量為Xe和Ye，斜率為K＝Y(jié)e／Xe的直線。,2 應用 [例1] 欲用脈沖乘法器(四位分按器)加工直線OE，起點在原點O(0，0)，終點坐標為E(10，6)，即[Xe]2＝1010，[Ye]2

9、＝0110，試畫出脈沖分配圖和插補軌跡。 Xe＝a4a3a2a1=(1010)2，因而a4＝a2＝1，使G4和G2門開啟，結(jié)果在一個循環(huán)內(nèi)從Sx門輸出了10個脈沖(Sx等于G2門輸出的2個脈沖與G4門輸出的8個脈沖之和)；Ye=b4b3b2b1＝(0110)2，因而b3＝b2＝1，使G3和G2門開啟，因此在一個循環(huán)內(nèi)從Sy門輸出了6個脈沖，即Sx＝10，Sy=6,作業(yè)與思考題,設要產(chǎn)生直線OA，起點坐標為O(0，0)，終