本课题是其开放式数控系统的研究内容之一，对数控系统操作面板的按键的操作必须能够及时的向工控机发送信息，从而准确的接受有关指令，实现人机对话，数控键盘控制卡是开放式数控系统必不可少的重要组成部分，达到人机对话的目的。本文详细介绍了数控系统数控键盘控制卡的设计过程，主要包括键盘阵列的设计、数控键盘控制卡和工业控制机的信息交换的原理、键盘控制卡的硬件电路设计以及软件工作的流程设计。键盘阵列采用矩阵式设计，硬件电路设计分为手动键盘控制电路设计和编辑键盘硬件电路设计。 综上所述，该数控键盘控制卡的设计能满足数控系统要求，系统方案合理、简单，具有一定的应用价值。关键词 数控系统，键盘控制卡，电路设计目 录
1 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 选题背景与意义 2
1.3 国内外现状 2
2 总体方案设计 3
2.1 数控键盘控制卡在数控系统中的地位 3
2.2 数控键盘控制卡设计总体流程 3
2.3 数控键盘控制卡功能键的设计 4
2.4 数控键盘控制卡键盘按键功能分区 7
3 数控键盘控制卡和工业控制机的信息交换的原理和内容 9
3.1 工业控制机的工作原理 9
3.2 键盘控制卡的交互原理 9
4 数控键盘控制卡键盘阵列的设计 13
4.1 键盘阵列设计方案的选择 13
4.2 键盘阵列的具体设计 14
5 数控键盘控制卡的硬件电路设计 15
5.1 硬件电路设计的总体方案 15
5.2 手动键盘电路设计 16
5.3 逻辑键盘电路设计 18
6 软件工作的流程设计 20
6.1 软件设计总体方案 20
6.2 键盘控制卡的软件设计 21
结论 24
致谢 26
参考文献27
附录A 数控键盘控制卡电路原理图 29
1. 绪论
1.1
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6
5.3 逻辑键盘电路设计 18
6 软件工作的流程设计 20
6.1 软件设计总体方案 20
6.2 键盘控制卡的软件设计 21
结论 24
致谢 26
参考文献27
附录A 数控键盘控制卡电路原理图 29
1. 绪论
1.1 概述
随着当今社会科技、经济的飞速发展，科学技术在制造业方面的应用水平也得到了革命性的提升，在这其中，制造机械化与生产自动化是未来发展的的方向。在现如今的机器制造行业，计算机数控开始慢慢取代传统方式的人力机械加工，成为当今制造业发展前进的主流[1]。现代数控技术是一种集成化，多模块的多领域技术，它不仅包含了原来传统机械制造的技术，还涉及到了计算机信息技术领域，现代控制理论以及相关检测、处理信息、液压与气压传动、通信信息等技术的运用，现代数控技术已经成为当今制造技术的基础[2]。当今世界几个制造业大国都在数控自动化制造上投入了大量的资金与精力，例如德国正在实行的工业4.0，德国政府为加快制造业的发展速度，保持其世界顶级制造业水平的地位，工业4.0计划应运而生是。德国联邦教育局及研究部提出了该项计划，并且由联邦经济技术部共同投资完成，在该项目上的投入金额达到了数亿欧元。其目的非常明确，就是为了提升德国在制造业方面的智能化水平。物理互连网络系统实体是一个重要的技术项目，所以，德国所提出的工业4.0就是运用物联信息系统相关技术，是的整个生产过程简单、快捷、高效的完成。为了适应世界发展的潮流，使中国的制造业水平跟上发达国家的步伐，我国提出了有关“中国制造2025”的工业战略计划，“中国制造2025”指出，在未来10年针对中国成为一个主要的制造业强国作出努力，在未来20年内，通过制造业的发展，使中国的综合国力进入世界前列[3]。
进入新世纪以来，随着改革开放的不断深入发展，我国的经济渐渐地开始进入世界强国之列，迎来了经济、科学、社会发展的高速时期。在制造业方面，机械加工制造既面临着因时代发展而产生的机遇与进步，同时，经济全球化的发展潮流也给我国带来了巨大的压力与冲击，所以，加速推进制造业尤其是数控技术方面的发展与突破已经成为我国制造业稳步持续发展的重中之重[4]。数控机床在近些年里随着制造业的发展，需求量不断的增大对，并且带动了计算机技术以及现代工业技术的飞速发展，数控机床的应用范围也变得越来越广阔，旧版本的衰落、新版本的兴起速度越来越迅速。伴随着社会、经济的发展,现代制造工业也在急速的取代换新,而效率,经济便是其中的主流之一。由于数控机床的需求不断增加，其相关技术的发展创新也得到了显著的提高，这使得数控机床的计数愈发的完善，工作效率也愈发的高[5]，其在制造业中的地位也显得愈来愈重要，数控机床的飞速发展和多领域的应用是现代制造业进步的必然趋势[6]。
1.2 选题背景与意义
当今制造业的发展是在飞速发展的数控技术上进行的，数控技术的革命与创新，引领了当今制造业发展的潮流，使各个国家制造业的水平和地位的发生了巨大变化。当今数控技术发展的趋势是, 从单一形式的点、线，向多元化、集成化的面的方向发展[7]。网络化的发展方向数控系统进步的必然方向。而数控键盘控制卡又是数控系统中不可或缺的一部分，它是开放式数控系统必不可少的重要组成部分，能达到人机对话的目的。
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国内研究现状
现代数控技术是当今世界的一些先进的制造技术的技术基础，如柔性制造系技术、计算机集成制造技术等[8]。我国跟随世界发展的潮流，把数控技术的发展放在了重要的战略地位，为制造业的发展创造条件，数控技术更深层次以及更广层次的发展与运用是当前发展的重点，只有把握住了现代数控技术的发展趋势，才能在制造业水平方面不落后与世界其他强国[9]。经过几十年改革开放的科学技术发展，我国的机床加工行业已经摆脱了过去单一落后的模式，具备了相当的规模与技术水平, 同时，国产数控系统产业也迎来了蓬勃发展的时期, 在各个方面都取得了巨大的提升。特别是在国内高档数控系统，旨在打破国外的技术封锁，而另一方面，随着微电子技术，计算机技术的发展，互联网作为信息技术的代表，为促进数字控制技术提供了新的条件。
1.3.2 国外研究现状
世界数控机床产量中，中档数控机床的产量位居榜首，远远超过低档数控机床和高档数控机床，甚至，其中先进高档数控机床仅占了世界机床总产量的十分之一。其中，美国与德国使高档数控机床的主要生产国，他们代表了当今世界数控机床的尖端水平。而日本在数控机床技术方面也站在了世界的前列，大量的中档数控机床就是由日本生产出的。由此可见，德国、美国、日本等几个少数国家中，在数控机床技术方面已经远远领先于世界其他国家了。当今国际，数控技术的发展方向主要体现在高精度、化高速度化、智能化、开放化、复合化、网络化、高可靠性化。美国的超精密加工技术的发展主要是由于国防的需要，并得到了美国政府和军方的财政的支
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