1　引　言
　　隨著微電子技術、計算機技術和自動控制技術的發展，數控機床應運而生，它是一種具有廣泛通用性的高效率自動化機床。數控機床同一般自動化機床的區別在于：后者的自動化程度雖然很高，但它們主要依靠模板、凸輪、專用夾具和刀具、定程擋板等來實現順序的加工動作及控制刀具相對于工件的移動距離，由于專用模板、夾具和刀具等輔件的生產要求較高，生產時間較長，生產成本高，因此它只適合于大批量生產。而數控機床既具有高效率的自動化特性，又具有廣泛的通用性。數控機床在改變加工對象時，除重新選擇相應刀具外，僅需更換一下控制介質，或改變一下控制介質的內容，即可進行新零件的加工。機床自動進給數控裝置是運用數字電路控制機床自動進給的設備，其用途很廣：如磨床的磨頭從一端運動到另一端時實現自動進給，創床的創刀往返一個行程時完成自動進刀等。由于ISP器件是大規模集成電路器件，可以容納大型數字系統并可反復編程，因此，用ISP器件來實現機床自動進給數控裝置可實現體積小、成本低、可靠性好、耗電少、使用靈活方便等要求。ISP器件已經成為實現數控裝置的重要器件。
2　機床自動數控裝置的設計
??? 圖1是實現機床自動進給的方框圖。
??? 機床兩端的適當位置安裝了干簧管傳感檢測器，因此當刀具運動到機床一端時，檢測器便發出一個電信號，此信號通過整形移位電路產生標準負脈沖信號，這個信號通過“控制脈沖形成電路”產生高電平輸出，使“主控門”打開，信號源發出的脈沖信號通過主控門再經“放大器”放大后驅動“執行機構（進給機械裝置）”。“執行機構”根據脈沖數量的多少決定進給量。脈沖信號同時還送到計數器進行計數。這個計數器是可預置的“可變進制計數器”。當計數脈沖等于預置數時，預置電路立刻發出“停止信號”，并送到控制脈沖形成電路，產生一個低電平輸出信號封鎖主控門，直到下一個信號脈沖到來之前，執行機構停止動作。同時，預置電路產生清零信號使計數器回到零狀態，待下次進刀時再重新計數。

3　機床自動數控裝置的實現方法
　　本控制系統的設計是采用基于ISP芯片的自頂向下的模塊化設計方法，ISP芯片選用Lattice公司的ispLSI1032E器件，該器件有32個GLB，6000個PLD等效門，84個管腳，64個I／O端，8個直接輸入端，最高工作頻率為90MHz。設計工具選用Lattice公司和DATA I／O公司聯合設計的isp Synario System應用開發軟件，該軟件是一套進行FPLD設計的高級設計工具，它基于Windows操作系統，支持多種模塊設計輸入方式，如：電路原理圖、ABEL－HDL、VHDL語言、Verilog－HDL語言等。該軟件支持邏輯功能仿真、器件時序仿真及邏輯綜合，可用原理圖、語言和混合法三種輸入方式工作，它是一種先進的FPLD設計系統。在控制系統的數字部分，系統頂層設計包括子系統功能分配、內部功能塊的聯結和對外的接口關系，采用電路原理圖輸入。
　　本數字系統主體電路：信號源（外接晶振、R、C）、可變進制計數器、控制脈沖形成電路和主控門，這些都設計在Lattice公司生產的ispLSI1032E－70PLCC84器件內部。下面是用ABEL－HDL語言編寫的可預置的8位二進制加法計數器電路：


??? 圖2是用原理圖編輯的可變進制計數器電路。
　　當計數器輸出的8位二進制數同預置輸入的8位二進制數相等時，比較器輸出1電平，經反相器反相后輸出0電平，發出停止信號到控制脈沖形成電路，使之發出低電平關閉主控門，直到下一個信號脈沖到來之前，執行機構停止工作。輸出0電平同時經R－S觸發器觸發后發出0電平使計數器清零，待下次進刀時重新計數。
　　8位二進制比較器在4位二進制比較器基礎上構成，4位二進制比較器可用原理圖也可用ABEL－HDL語言設計。
??? 控制脈沖形成電路用原理圖設計，見圖3。

　　當刀具移動到一端時，干簧管檢測整形電路發出低電平，使門電路1發出高電平，在停止信號未到來時，門電路2發出低電平，經門電路3反相后發出穩定的高電平，打開主控門讓脈沖信號通過，同時送給驅動電路和計數器。
　　干簧管檢測整形電路以干簧管作為傳感器，例如：當磨頭或刨刀運動到機床一端時，安裝在刀具上的小磁鐵正好接近干簧管使其吸引接地，產生負脈沖信號觸發由施密特觸發器構成的單穩態電路，然后再進行整形延時處理發出一定寬度的穩定的低電平。
　　脈沖信號用32768Hz石英晶振和分頻器組成，分頻器設在ISP器件內部，見圖4。
　　放大部分采用晶體管放大電路，由它驅動直流靈敏繼電器，當電流變化時繼電器迅速動作，從而使交流接觸器動作，進而使電動機通電，帶動執行機構運轉。

　　在頂圖原理設計中，輸入輸出必須加緩沖器，鎖定在ispLSI1032E的管腳上，本研究的技術路線是：數字系統部分設計→輸入計算機產生JEDEC文件→下載到ISP器件里→設計外圍電路、選擇外圍器件→繪制總原理圖和接線圖→安裝、調試→測試、驗證。
??? 本文介紹的采用在系統可編程邏輯器件設計的自動進給數控裝置，不僅簡化了硬件的開發和制造過程，而且使體積大大減小，提高了系統的可靠性。更重要的是僅僅通過改變軟件設計，就可以改變進給量，實現不同數控裝置的不同要求。