基于單片機控制的數(shù)控X-Y工作臺系統(tǒng)設計——插補部分

機械論文編號:JX560  論文字數(shù):34203,頁數(shù):96 

目  錄
 
摘  要 I
ABSTRACT II
前言 1
1 X-Y數(shù)控工作臺設計簡介 2
1.1 X-Y數(shù)控工作臺總體方案分析 2
1.2 仿真開發(fā)環(huán)境Proteus簡介 2
1.3 程序開發(fā)環(huán)境KeilμVision2簡介 2
2 X-Y數(shù)控工作臺機械部件功能分析 4
2.1 步進電動機的工作原理 4
2.2 步進電動機的工作方式 4
3 X-Y數(shù)控工作臺硬件電路分析 6
3.1 控制系統(tǒng)微控制器AT89C52 6
3.1.1 AT89C52單片機的主要工作特性 6
3.1.2 AT89C52單片機的內部結構 6
3.1.3 AT89C52單片機的各引腳功能 15
3.2 可編程并行接口芯片8255A 16
3.2.1 8255A的內部結構 16
3.2.2 8255A的引腳功能 17
3.2.3 8255A的工作方式 18
3.2.4 8255A控制字 19
4 基于PROTEUS仿真電路分析 21
4.1 X-Y數(shù)控工作臺控制系統(tǒng)仿真電路圖 21
4.2 X-Y數(shù)控工作臺控制系統(tǒng)硬件資源及其分配 21
4.3 電路模塊圖分析 22
4.3.1 X-Y向步進電機控制電路分析 22
4.3.2 四行四列矩陣式鍵盤控制電路分析 23
4.3.3 X-Y數(shù)控工作臺顯示電路分析 24
4.4 程序在仿真電路圖中實現(xiàn)的功能 25
5 X-Y數(shù)控工作臺總程序軟件設計 26
5.1 程序總流程分析 26
5.2 Main 函數(shù)功能解釋 26
5.3 逐點比較法的插補原理 27
5.4 逐點比較法插補的優(yōu)點 27
5.5 插補總流程分析 27
6 X-Y數(shù)控工作臺快速進給軟件設計 28
6.1 快速進給程序分析 28
7 X-Y數(shù)控工作臺直線插補軟件設計 30
7.1 逐點比較法的直線插補的數(shù)學原理 30
7.1.1 逐點比較法的直線查補的偏差判別機制 30
7.1.2 直線插補中的終點判別機制 31
7.1.3 直線插補計算過程 31
7.1.4 直線插補中的進給判別機制 31
7.2 直線插補程序分析 32
8 X-Y數(shù)控工作臺圓弧插補軟件設計 34
8.1 逐點比較法的圓弧插補的數(shù)學原理 34
8.1.1 逐點比較法的圓弧查補的偏差判別機制 34
8.1.2 圓弧插補中的終點判別機制 35
8.1.3 圓弧插補計算過程 35
8.1.4 4個象限的圓弧插補 35
8.2 順圓插補程序分析 37
8.3 逆圓插補程序分析 39
9 X-Y數(shù)控工作臺代碼處理軟件設計 41
9.1 代碼處理程序分析 41
10 X-Y數(shù)控工作臺象限判別軟件設計 43
10.1 象限判斷總程序分析 43
10.2 G0與G1情況象限判斷程序分析 43
10.3 G2情況象限判斷程序分析 45
10.4 G3情況象限判斷程序分析 45
11 中斷程序設計方法 47
11.1 定時器中斷程序解釋 47
11.2 外部中斷程序解釋 47
結論與展望 48
參考文獻 49
附錄A   總程序: 50
附錄B   文獻翻譯原文 75
附錄C   文獻翻譯譯文 83
謝  辭 90
摘  要
 
 本設計研究的課題主要是基于單片機控制的數(shù)控X-Y工作臺系統(tǒng)設計—插補部分設計。
 在系統(tǒng)程序設計上運用逐點比較法使步進電機實現(xiàn)單坐標定位、兩坐標直線插補和圓弧插補的基本功能；在此功能基礎上通過建立象限判別程序，使X-Y工作臺達到四象限的工作要求；并編寫了代碼處理指令，使CPU能夠根據(jù)讀入的指令信息（G代碼與X軸和Y軸坐標），分別向X軸和Y軸步進電機輸出執(zhí)行指令所需的控制信號，從而完成指定的工序。
 該設計選用KeilμVision2軟件進行程序的編譯和調試，在Proteus環(huán)境下實現(xiàn)進一步的調試并仿真得出程序的運行結果。此次設計的程序均能在Proteus中的控制系統(tǒng)仿真電路圖中仿真通過，仿真時，只需從鍵盤輸入G代碼后，步進電機就能通過直線插補和圓弧插補，完成平面輪廓加工。
關鍵字：插補 數(shù)控X-Y工作臺 步進電機 單片機
Design of X-Y NC Worktable Based on Microcontroller
                                ——Interpolation part
ABSTRACT
 
 The subject of this design study is mainly based on MCU control system design for CNC XY table - interpolation part of the design.
 Procedures used in the system design by point by point comparison then single-coordinate positioning, linear interpolation of the two coordinates, circular Interpolation of the two coordinates by use the stepper motor; on the basis of this, establish quadrant identification procedures so that XY table can work in four quadrants; and write the code handler，so CPU according to the information which have been read(G code and the X-axis and Y-axis coordinates), output signals to two stepper motor separately for control the table how to move on X-axis and Y-axis to finish the specified process.
 The design of the software programs used KeilμVision2 compile and debug, debugging at the Proteus and get the results of simulation. the results of the design of the program in the simulation by Proteus is wonderful, when simulation the program, just need input G code by the keyboard, stepper motor can control the table through linear interpolation and circular interpolation to finish plane contour machining.
Key words: Interpolation  X-Y NC Worktable  Stepping Motor  Microcontroller