平面绘图机刻字机.docx

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平面绘图机刻字机

毕业设计（论文）

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题　　目:

　平面绘图机　　　　　

专　　业:

　电子信息工程（数控方向）　　　　　　　　　　

班　　级:

B03411班

学　　号:

29号

姓　　名:

指导老师:

成都电子机械高等专科学校

二〇〇七年六月

摘要

系统单机运行及与PC机联机运行。

按照从PC机上接收到的信息完成任务。

该系统配备了两套与PC机的通信接口，即并口和串口通信。

以实验条件和方便为宜选择其一。

在单机运行的情况下以十进制BCD拔盘作为输入设备，既符合人们的认知习惯又简捷直观。

并配有七段数码管显示器，以便在执行的过程中显示运行状况。

以软件实现插补，送出进给脉冲驱动步进电机运行，并经机械转换装置转换为X,Y两轴构成的平面绘图系统。

并探讨了一种均匀脉冲插补方法。

关键字:

通信插补显示

ABSTRACT

ThesystemrunssinglyalsoactsastheinformationgettingfromPCwhilelinkedwithPC.ThissystemwasequippedtwosetsofcommunicationinterfacewithPC,theserialandparallelinterface,selectoneofthemaccordingtotheexperimentconditionandconvenience.Thesystemrunsbyitself,itsinputtingdeviceisdecimalBCD（Binary-CodedDecimalnotation）codeturnplatebecausethedevicenotonlyaccordingwithpeople'scognitivehabitbutconciseandintuitionist.Thesystemequippedwithdisplay—sevenfragmentsLED（LowEmittingDiode），displayingtheworkingstatewhilesystemrunning.Thefeedingpulse，sendoutfromthesoftwareinterpolationtodrivestepelectricmotor，andtransformedthroughthemachinetransformdevicetomakeupoftwocoordinates（XandY）plane.plottingsystem.Inaddition，probingintoakindoftheevenpulseinterpolationmethod.

KeyWords:

numbercontrol（NC），singlechipmicroprocessor（SCM），step

electricmotor，communication,interpolation，display

目录

第1章.综述...........................................................................................................

1.1计算机数控系统的基本概念....................................................................

1.1.1概述.....................................................................................................

（1）计算机数控的基本概念.....................................................................

（2）数控技术的发展..............................................................................

（3）数控机床的优点，.............................................................................

（4）国外在开放性体系结构方面的研究进展.........................................

（5）发展前景.............................................................................................

（6）选题的意义.............................….…...................................................

（7）研究方法............................................................................................

1.2数控系统的组成........................................................................................

1.2.1计算机数控系统的组成.....................................................................

1.3计算机数控系统的硬件............................................................................

1.3.1NC装置的硬件构成...........................................................................

（1）计算机部分..........................................................................................

（2）通信电路..............................................................................................

（3）机床控制系统......................................................................................

（4）伺服系统..............................................................................................

1.3.2增强并行口EPP..................................................................................

（1）并行口的发展和EPP的优势.............................................................

（2）EPP并行口…........................................................................................

（3）用EPP接口扩展ISA接口的总体设计:

............................................

（4）计算机与单片机的通信.......................................................................

第2章步进电机......................................................................................................

2.1经济型数控机床特点............................................................

2.2经济型数控系统的种类........................................................

2.3步进电机的工作原理及特性………………………..……..

2.4步进电机的分类....................................................................

2.5步进电机的主要技术指标与特性…………………….…...

2.6步进电机的控制方法………………………………………

2.7步进电机的控制系统……………………………................

2.8经济型数控技术中微机应用及其接口技术.......................

2.8.1ATMEL89C51单片计算机................................................

2.8.2微机数控中的接口技术.....................................................

（1）系统扩展的必要性、内容和途径...................................

（2）存储器接口.......................................................................

（3）步进电机与微机的接口技术...........................................

（4）步进电机的变速控制及程序设计二，...........................

第3章绘图仪系统设计.............................................................................

3.1绘图仪数控系统控制流程图:

.................................................

3.2软件设计方案..........................................................................

3.3数据输入..……........................................................................

3.4输入方法设计..........................................................................

3.4.1工作系统分析...............................................................

3.4.2特征字设计...................................................................

3.4.3快速定位子程序如下:

..................................................

3.4.4输入法示例说明...........................................................

3.4.5程序中数据处理...........................................................

3.5系统演示:

.................................................................................

3.5.1数据输入.......................................................................

3.5.2直线插补.......................................................................

3.5.3圆弧插补.......................................................................

3.5.4脉冲分配.......................................................................

3.6显示部分设计..........................................................................

3.6.1发光二极管...................................................................

3.6.2七段数码管LED..........................................................

3.6.3LED静态显示方式......................................................

3.6.4LED动态显示方式......................................................

3.6.5LED显示器与8155接口............................................

第4章串行通信设计................................................................................

4.1异步通信和同步通信.............................................................

4.1.1异步通信......................................................................

4.1.2同步通信......................................................................

4.2波特率.....................................................................................

4.3通信过程及通信协议..................................................................................

4.3.1串—并转换与设备同步..........................................

4.3.2串行通信协议........................................................

4.4RS-232标准接口总线及串行通信硬件设计......................

4.4.1RS-232标准接口总线.................................................

4.4.2.RS-232的信号特征………………......................................

4.4.3电气特征与电平转换....................................................

4.4.4波特率设置..............................................................

第5章脉冲均匀化插补方法...............................................................

第6章51单片机的扩展应用

第7章51单片机接口技术

结论...................................................................................

参考文献..........................................................................................

附录:

系统原理图...........................................................

第1章综述

1.1计算机数控系统的基本概念

1.1.1概述

（1）计算机数控的基本概念

数字控制（（NumericalControl）是近代发展起来的一种自动控制技术，是用数数字化信息去控制运动及生产过程的一种方法，简称数控（NC）。

数控机床就是采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。

国际信息处理联盟（IFIP）第五次技术委员会对数控机床作了如下定义：

数据机床是一个装有程序控制系统（数据系统）的机床。

该系统能逻辑地地处理具有使用号码或其它符号编码指令规定的程序。

随着计算机技术的发展，人们将微机应用于机床控制系统，出现了计算机数字控制（ComputerNumericalControl）机床，简称CNC机床。

CNC机床是集计算机技术、自动化控制、精密测量和机械学等方面的最新成就而发展起来的典型的机电一体化产品。

是计算机控制在机械中的具体应用，是机械自动化控制的飞跃。

CNC机床与普通机床的主要区别在于，CNC机床采用专用或通用的计算机控制，系统软件常驻内存，系统加工程序可以输入到内存中。

只要改变计算机的控制软件就可以实现一种新的控制方式。

即是将零件加工过程的中的各种操作，以及刀具与工件之间的相对位移，由预先编制的程序输入到数控装置，数控装置发出各种控制指令控制机床，由机床自动加工出所需要的工件。

下一代工作站机床控制器

该项目由美国国防制造科学中心（NCMS）与空军共同领导。

由MartinMarietta公司为主承包公司，于1989年开始实施。

NGC是一个实时加工控制器和工作站控制器，要求适用于各种机床的CNC控制和周边装置的过程控制，包括切削加工、非切削加工、测量装配、复合加工等。

NGC于1994年完成了原型研究，并已转入工业开发应用。

例如美国的Ford,GM和Chrysler等公司在NGC计划的指导下，联合提出了OMAC（OpenModularArchitectureController）开发计划，定义了系统基石基础框架，信息库管理、任务调度、人机接口、运行控制、传感器接口等，构成完整体系结构。

该计划的实现将使系统制造厂、机床厂和最终用户分别从缩短开发周期、降低开发费用、便于系统集成和二次开发、监护系统使用和维护等方面受益。

又如DELTA,TAU公司利用NGC和OMAC协议，采用PC机和PMAC控制卡构成的PMAC开放式CNC系统，获得了良好的应用效果。

PMAC卡与PC卡之间有双端口、总线、串口等信息交换方法,PMAC卡还提供丰富的人机接口、电机控制口，能进行交、直流电机的闭环控制。

②欧共体的OSACA计划

自动化系统中开放式体系结构OSACA（OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystem）是1990年由德国、法国、西班牙、意大利、瑞士等欧共体国家系统制造厂、机床制造厂和科研单位联合发起的。

该计划是针对欧盟的

机床正从量大的通用机床向量小的专用机床发展，而CNC通用系统的大部分功能对专用机床冗余、却不具备专用机床的特殊功能之一现实提出的。

其目标是开发出开放性的CNC系统，允许机床厂对机床修改、补充、扩展、裁减以适应不同用户的需要。

OSACA计划提出由一系列逻辑上相互独立的控制模块组成开放式数控系统，这一模块之间以及它们与数控平台之间有良好的接口协议。

OSACA一期工程已于1995年结束，并进入实用阶段，目前OSACA计划的第二期已经启动。

③日本的OSEC计划

OSEC（OpenSystemEnvironmentforController）计划是日本国际机器人和工厂自动化研究中心建立的开放式数控委员会的倡导下，由3个机床厂、1个系统厂和2个信息公司发起的。

其目的是开发基于PC平台的、具有高性能价格比的开放式体系结构的新一代数控机床

（5）发展前景:

由于机床能和计算机相连，使加工机床具有了真正的柔性，只有操作人员编出相应的程序，计算机发出指令，机床便可加工出不同类型的零件，完成以前需要几台机床完成的工作。

而且整个加工过程可通过软件在计算机上显示出来，可大大提高加工的正确性和精确度，所以CNC机床具有广泛的应用前景，随着计算机技术的日新月异，CNC机床将显示出无可比拟的优越性，成为机械加工的主流。

（6）选题的意义:

针对当今计算机数控技术的发展，为了进一步缩小我国在数控方面与当今先进水平的差距，改善数控教学的现有实验环境，填补我院在CNC系统的空白，结合我系的实际情况提出了对我系的现有数控实验系统进行改造的想法，以最简洁的方式解释数控概念，以最直观的操作、演示实现数控思想。

并通过单片机与微机的通信，实现计算机数控。

让学生理解并掌握数控方法，为进一步学习数控知识和数控系统开发打下坚实的基础。

（7）研究方法

本系统是一个由单片机组成的步进电机控制系统，能分别控制两个步进电机，实现平面绘图功能。

开机检查功能;十进制键盘输入，十进制数码管显示;升降速及快速定位;限位保护;十种速度等级设定;本系统采用模块设计方法，扩展性和移植性好，操作很方便。

可构成一个简易数控系统，适用于各类定长（步）及X,Y的定点（位）控制等的控制。

如数控钻，车床进给，X,Y机器人，定长器等。

不需编写电脑程序，只须几个简单的输入步骤即可完成各种动作。

控制器性能:

1、可输入大约80段直线信息或50段圆弧信息;2:

步数（65536步），正/反转:

3、速度达10级控制。

4、绘制直线和圆弧:

5限位保护。

硬件部分:

系统单机运行以及与PC机通信。

按照从PC机上接收到的信息完成任务。

该系统配备了两套与PC机的通信接口，即并口和串