基于单片机控制的数控X-Y工作台系统设计
——插补部分
摘要
本设计研究的课题主要是基于单片机控制的数控X-Y工作台系统设计—插补部分设计。
在系统程序设计上运用逐点比较法使步进电机实现单坐标定位、两坐标直线插补和圆弧插补的基本功能；在此功能基础上通过建立象限判别程序，使X-Y工作台达到四象限的工作要求；并编写了代码处理指令，使CPU能够根据读入的指令信息（G代码与X轴和Y 轴坐标），分别向X轴和Y轴步进电机输出执行指令所需的控制信号，从而完成指定的工序。
该设计选用KeilμVision2软件进行程序的编译和调试，在Proteus环境下实现进一步的调试并仿真得出程序的运行结果。此次设计的程序均能在Proteus中的控制系统仿真电路图中仿真通过，仿真时，只需从键盘输入G代码后，步进电机就能通过直线插补和圆弧插补，完成平面轮廓加工。
关键字：插补数控X-Y工作台步进电机单片机
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 d esign 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
目录
摘要.......................................................................................................... I ABSTRACT.............................................................................................. II 前言. (1)
1X-Y数控工作台设计简介 (2)
1.1X-Y数控工作台总体方案分析 (2)
1.2仿真开发环境Proteus简介 (2)
1.3程序开发环境KeilμVision2简介 (2)
2X-Y数控工作台机械部件功能分析 (4)
2.1步进电动机的工作原理 (4)
2.2步进电动机的工作方式 (4)
3X-Y数控工作台硬件电路分析 (6)
3.1控制系统微控制器AT89C52 (6)
3.1.1AT89C52单片机的主要工作特性 (6)
3.1.2AT89C52单片机的内部结构 (6)
3.1.3AT89C52单片机的各引脚功能 (15)
3.2可编程并行接口芯片8255A (16)
3.2.18255A的内部结构 (16)
3.2.28255A的引脚功能 (17)
3.2.38255A的工作方式 (18)
3.2.48255A控制字 (19)
4基于PROTEUS仿真电路分析 (21)
4.1X-Y数控工作台控制系统仿真电路图 (21)
4.2X-Y数控工作台控制系统硬件资源及其分配 (21)
4.3电路模块图分析 (22)
4.3.1X-Y向步进电机控制电路分析 (22)
4.3.2四行四列矩阵式键盘控制电路分析 (23)
4.3.3X-Y数控工作台显示电路分析 (24)
4.4程序在仿真电路图中实现的功能 (25)
5X-Y数控工作台总程序软件设计 (26)
5.1程序总流程分析 (26)
5.2Main 函数功能解释 (26)
5.3逐点比较法的插补原理 (27)
5.4逐点比较法插补的优点 (27)
5.5插补总流程分析 (27)
6X-Y数控工作台快速进给软件设计 (28)
6.1快速进给程序分析 (28)
7X-Y数控工作台直线插补软件设计 (30)
7.1逐点比较法的直线插补的数学原理 (30)
7.1.1逐点比较法的直线查补的偏差判别机制 (30)
7.1.2直线插补中的终点判别机制 (31)
7.1.3直线插补计算过程 (31)
7.1.4直线插补中的进给判别机制 (31)
7.2直线插补程序分析 (32)
8X-Y数控工作台圆弧插补软件设计 (34)
8.1逐点比较法的圆弧插补的数学原理 (34)
8.1.1逐点比较法的圆弧查补的偏差判别机制 (34)
8.1.2圆弧插补中的终点判别机制 (35)
8.1.3圆弧插补计算过程 (35)
8.1.44个象限的圆弧插补 (35)
8.2顺圆插补程序分析 (37)
8.3逆圆插补程序分析 (39)
9X-Y数控工作台代码处理软件设计 (41)
9.1代码处理程序分析 (41)
10X-Y数控工作台象限判别软件设计 (43)
10.1象限判断总程序分析 (43)
10.2G0与G1情况象限判断程序分析 (43)
10.3G2情况象限判断程序分析 (45)
10.4G3情况象限判断程序分析 (45)
11中断程序设计方法 (47)
11.1定时器中断程序解释 (47)
11.2外部中断程序解释 (47)
结论与展望 (48)
参考文献 (49)
附录A 总程序: (50)
附录B 文献翻译原文 (75)
附录C 文献翻译译文 (83)
谢辞 (90)
前言
本次毕业设计的选题为基于单片机控制的数控X-Y工作台系统设计——插补部分。
X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，通常由导轨座、滑动模块、工作平台、滚珠丝杠螺母副，以及步进电机的部件构成。控制系统可选用标准的工业控制计算机，也可设计专用的微机控制系统。本设计用AT89C52组成专用单片机控制系统，从键盘输入G代码后，能通过直线插补和圆弧插补，完成平面轮廓加工。
通过正确的运用大学四年学到的知识完成本次毕业设计，可以更好的掌握有关机电一体化系统的设计过程和单片机的编程思想。通过该设计使自身具有一定的系统化编程思想和能力，能够独立完成项目的设计。
研究技术路线：
1.单片机输入/输出端口；
2.单片机的中断系统；
3.单片机的定时/计数器；
4.C语言顺序与选择结构程序设计；
5.C语言循环结构程序设计；
6.C语言数据类型运算符、数组、函数、指针的运用与设计；
7.C语言程序设计编译预处理；
8.在PROTEUS中进行系统的调试与仿真。
1X-Y数控工作台设计简介
1.1X-Y数控工作台总体方案分析
总体方案图如图1-1所示：
图1-1 X-Y数控工作台总体方案图
X-Y数控工作台是实现平面X、Y坐标运动的典型关键部件，能够分别沿X向和Y向移动。本次设计的X-Y数控工作台选用的是微机控制系统（AT89C52单片机），在基于AT89C52单片机的原理上设计了一个小型的微机控制系统，运用C51编程将控制信号送到执行器件（X和Y向步进电动机），通过机械传动机构（齿轮减速和丝杆传动），带动机械执行机构（工作台）做X向和Y向的运动；实现四象限单坐标快速定位，双坐标直线、圆弧插补等功能；最终选择通过Proteus与Keil联机对设计的电路以及程序进行仿真、
1.2仿真开发环境Proteus简介
Proteus ISIS是美国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析（SPICE）各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：
①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、
A VR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。
③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilμVision2等软件。
④具有强大的原理图绘制功能[1]。
1.3程序开发环境KeilμVision2简介
μVision2是一个标准的Windows应用程序，支持长文件名操作，其界面类似于MS Visual C++，可以再Windows95/98/2000/XP平台上运行，功能十分强大。它支持所有的
[1]李泉溪.单片机原理与应用实例仿真.北京:北京航空航天大学出版社[M],2009,第90页.
KEIL8051工具，包括C编译器、宏汇编器、连接/定位器、目标代码到HEX的转换器。
采用Keil C51开发8051单片机应用程序一般需要以下步骤：
①在μVision2集成开发环境中创建一个新项目文件（Project），并为该项目选定合适的单片机CPU器件。
②利用μVision2的文件编辑器编写C语言（或汇编语言）源程序文件，并将文件添加到项目中去。一个项目可以包含多个文件，除源程序文件外还可以有库文件或文本说明文件。
③通过μVision2的各种选项，配置51编译器、A51宏编译器、BL51连接定位器以及Debug调试器的功能。
④利用μVision2的构造（Build）工功能对项目中的源程序文件进行编译连接，生成绝对目标代码和可选的HEX文件。如果出现编译连接错误则返回第2步，修改源程序中的错误后重新构造整个项目。
⑤将没有错误的绝对目标代码装入μVision2调试器进行仿真调试，调试成功后将HEX文件写入到单片机应用系统的EPROM中[2]。
[2]周润景,张丽娜,刘映群.PROTEUS入门使用教程[M].北京:机械工业出版社,2007,第82页.
2X-Y数控工作台机械部件功能分析
2.1步进电动机的工作原理
步进电动机又叫脉冲电动机，它是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模(D/A)转换器。在开环数字程序控制系统中，输出控制部分常采用步进电动机作为驱动元件。步进电动机控制线路接受微机发来的指令脉冲，控制步进电动机作相应地转动，从而是步进电动机驱动数控系统的工作台。很明显，指令脉冲的总数就决定了数控系统的工作台的总移动量，指令脉冲的频率就决定了移动的速度[3]。
步进电动机的工作就是步进转动。在一般的步进电动机工作中，其电源都是采用单极性的直流电源。要使步进电动机转动，就必须对步进电动机定子的各项绕组以适当的时序进行通电。
图2-1 四相步进电机步进示意图
图2-1为四相步进电动机步进示意图。开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。
当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。
2.2步进电动机的工作方式
步进电动机可工作于单相通电方式，也可工作于双相通电方式和单相、双相交叉通电[3]尹志强.机电一体化系统设计课程设计指导书[M].北京:机械工业出版社,2007,第58页.
方式。选用不同的工作方式，可使步进电动机具有不同的工作性能，如减小步距、提高定位精度和工作稳定性等。
本系统选用的步进电动机是四相八拍工作方式，四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。图2-2给出了三种工作方式下四相步进电动机的波形图，从图中我们可以清晰的看到四相八拍步进电动机的通电相序为：A→AB→B →BC→C→CD→D→DA→A→AB→B→…。
图2-2 四相步进电动机三种工作方式下的工作波形图
3X-Y数控工作台硬件电路分析
3.1控制系统微控制器AT89C52
3.1.1AT89C52单片机的主要工作特性
?8031CPU（8051的内核）；
?8KB的快速擦写Flash存储器，用于程序存储器，可擦写次数为1000次；
?256字节的RAM，其中高128字节地址被特殊功能寄存器SFR占用；
?32跟可编程I/O端口：P0、P1、P2、P3；
?2个可编程16位定时器：P3口的第二功能；
?具有6个中断源、5个中断矢量、二级优先权的中断系统；
?1个数据指针DPTR；
?1个可编程的全双工串行通信：P3口的第二功能；
?具有“空闲”和“掉电”两种低功耗工作方式；
?可编程的3级程序锁定位；
?工作电源的电压为（5±0.2）V；
?振荡器最高频率为24 MHz；
?编程频率3~24 MHz，编程电流1 mA，编程电压Vpp为5 V或12 V。
?P1.0口的T2为定时器/计数器，P1.1口的T2EX为具有捕捉/重装操作的定时器/计数器[4]。
3.1.2AT89C52单片机的内部结构
AT89C52单片机的内部结构如图3-1所示。可分为四大部分：内核CPU部分、存储器部分、I/O接口部分和特殊功能部分（如定时器/计数器、外中断控制模块等）。
（1）AT89C52单片机的CPU
AT89C52单片机的CPU是8位字长，主要包括运算器和控制器两部分。
运算器的功能是进行算术逻辑运算、位处理操作和数据的传送，主要包括：
算术/逻辑运算单元（ALU）运算器的核心部件，用来完成基本的算术运算、逻辑运算和位处理操作。AT89C52具有极强的“位”处理功能，可以进行加、减、乘、除、与、或、非、异或、左移、右移、半字节交换、BCD码运算、位处理、位检测等运算和操作；
暂存器TMP1和TMP2作为ALU的两个输入，暂时存放参加运算的数据；
累加器ACC是一个8位寄存器；
寄存器B，执行乘法或除法指令前，寄存器B用来存放乘数或除数，ALU的另外一个输入来自于ACC，乘法或除法指令执行完成后，寄存器B用来存放乘积的高8位或除法的余数；执行非乘法或除法指令时，寄存器B可以作为一般用途的寄存器使用；
[4]丁明亮,唐前辉.51单片机应用设计与仿真:基于Keil C与Proteus[M].北京:北京航空航天大学出版社,2009,第2页.
程序状态字寄存器PSW是一个8位的标志寄存器，用来存放当前指令执行后的有关状态，为以后指令的执行提供状态依据，因此一些指令的执行结果会影响PSW的相关状态标志；PSW中各位的状态通常在指令执行过程中自动生成，同时AT89C52单片机的PSW 是可编程的，通常程序可以改变PSW中各位的状态标志。程序状态字PSW各位的状态标志定义如图3-2和表3-1所示；
图3-1 A T89C52单片机原理结构图
图3-2 PSW各位的状态标志
表3-1 PSW 各位的定义
CPU 中控制器是控制读取指令，识别指令并根据指令的性质协调、控制单片机个组成部件有序工作的重要部件，是CPU 乃至整个单片机的中枢神经。控制器由程序计数器PC 、指令寄存器IR 、指令译码器ID 、堆栈指针SP 、数据指针DPTR 、定时及控制逻辑电路等组成。控制器的主要功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令的执行过程进行定时和逻辑控制。根据不同的指令协调单片机各个单元有序工作。
图3-3 存储器空间分布图
（2）AT89C52单片机的存储器
AT89C52单片机芯片内配置有8KB（0000H~1FFFH）的Flash程序存储器ROM和256字节（00H~FFH）的数据存储器RAM，根据需要可外扩到最大64KB的程序存储器和64KB 的数据存储器，因此AT89C52的存储器结构可分为4部分：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器（见图3-3）。本次设计选用最小系统设计单片机，即不扩展，AT89C52的存储器结构较为简单：只有单片机自身提供的8KB Flash程序存储器ROM和256字节数据存储器RAM。使用时，引脚EA要提高电平（5V），这时，复位后CPU从片内ROM区的0000H单元开始读取指令代码，一直运行到1FFFH单元。如图1.6所示，虚线框内左侧为片内自带的数据存储器RAM，此256字节单元（00H~FFH）的低128字节（00H~7FH）单元为用户使用去，高128字节（80H~FFH）单元为特殊功能寄存器SFR区。
片内寄存器的00H~7FH区又划分成3块：00H~1FH块是工作寄存器所用；20H~2FH 块石有位寻址功能的单元区；30H~7FH是普通RAM区。工作寄存器又分为4组，在当前的运行程序中只有某一组是被激活的，谁被激活由程序状态寄存器PSW的RS1、RS0两位决定，如表3-2所列。
如表3-3所列出了特殊功能寄存器SFR的名称、符号和地址。在程序设计中，可直接用寄存器名作为寄存器的符号地址使用。
图3-4 片内数据寄存器的结构
表3-2 工作寄存器激活地址表
表3-3 特殊功能寄存器SFR
（3）AT89C52单片机的I/O接口
AT89C52单片机内部集成了4个可编程的并行I/O接口（P0~P3），每个接口电路都有锁存器和驱动器，输入接口电路具有三态门控制。P0~P3口同RAM统一编址，可以当作
特殊功能寄存器SFR来寻址。AT89C52单片机可以利用其I/O接口直接与外围电路相连，使用时，P0~P3口在开机或复位时均呈高电平。
AT89C52单片机的并行I/O接口有以下应用特性：
P0、P1、P2、P3作为通用I/O口使用时，输入操作是读引脚状态；输出操作是对口的锁存器的写入操作，锁存器的状态立即反映到引脚上。
P1、P2、P3口作为输出口时，由于电路内部带上拉电阻，因此无需外接上拉电阻，而P0口由于内部无上啦电阻，因此使用它时，必须外接上拉电阻。
P0、P1、P2、P3作为通用的输入口时，必须使电路中的锁存器写入高电平“1”，使场效应管（FET）VF1截止，以避免锁存器输出为“0”时场效应管VF1导通使引脚状态始终被钳位在“0”状态。
I/O口功能的自动识别。无论是P0、P2口的总线复用功能，还是P3口的第二功能复用，单片机会自动选择，不需要指令选择。
两种读端口的方式。包括端口锁存器的“读—改—写”操作和读引脚的操作。在单片机中，有些指令是读端口锁存器的，如一些逻辑运算指令、置位/复位指令、条件转移指令以及将I/O口作为目的地址的操作指令；有些指令是读引脚的，如以I/O口作为源操作数的指令。
I/O口的驱动特性。P0口每一个I/O口可驱动8个LSTTL输入，而P1、P2、P3口每一个I/O口可驱动4个LSTTL输入。
（4）AT89C52单片机的特殊功能部分
AT89C52单片机内部集成有定时器/计数器、串行通信控制器、外部中断控制器等特殊功能部件，从而使AT89C52单片机具有定时/计数功能、全双工串行通信功能、实现对外部事件实时响应的中断处理功能。
以下将重点介绍定时器/计数器以及外部中断控制器等特殊功能部件，因为本设计中，会重复多次使用到这些特殊功能部件。
AT89C52单片机内部设有两个16位的可编程定时器/计数器，即定时器/计数器0和定时器/计数器1，以及一个可编程定时器/计数器2;控制寄存器TCON见表3-4，方式控制寄存器TMOD表3-5，其相应标志位的功能及编程时的使用方法见表3-6、3-7。
表3-4 控制寄存器TCON
表3-5 方式控制寄存器TMOD
表3-6 特殊功能寄存器标志位的功能
表3.7 操作模式
AT89C52有6个固定的可屏蔽中断源，它们分别是两个外部中断INT0（P3.2）和INT1（P3.3），三个片内定时器/计数器溢出中断TF0、TF1和TF2，一个片内串行口中断TI或RI。6个中断源有两个中断优先级，可形成中断嵌套，并在程序存储器中各有固定的中断入口地址。
6个中断源的符号、名称及产生的条件如下：
INT0：外部中断0，由P3.2端口线引入，低电平或下降沿引起。
INT1：外部中断1，由P3.3端口线引入，低电平或下降沿引起。
T0：定时器/计数器0中断，由T0计满回零引起。
T1：定时器/计数器1中断，由T1计满回零引起。
TI/RI：串行I/O中断，串行端口完成一帧字符发送/接受后引起中断。
T2：定时器/计数器2中断，由T2计满回零引起。
下面将对本次设计中使用到的中断控制其专用寄存器进行分析，由于上述已对定时器/计数器0、1控制寄存器TCON做了分析，在此不做重复介绍；中断允许控制寄存器IE 见表3-8，中断优先级控制寄存器IP见表3-9，其相应标志位的功能及编程时的使用方法见表3-10；表3-11为中断服务程序的入口地址。
表3-8 中断允许控制寄存器IE
表3-9 中断优先级控制寄存器IP
表3-10 中断控制专用寄存器标志位的功能
表3-11 中断服务程序的入口地址
机电课程设计XY数控进给工作台设计
大学 课程设计（论文） 内容：X-Y数控进给工 作台设计 院(系)部：机械工程学院 学生姓名： 学号: 专业：机械电子工程 班级： 指导教师： 完成时间：2010-10-08
摘要 当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。 关键字：机电一体化的基础基本组成要素特点发展趋势
目录 第一章课程设计的目的、意义及要求 (4) 第一节课程设计的目的、意义 (4) 第二节课程设计的要求 (4) 第二章课程设计的内容 (5) 第一节课程设计的内容 (5) 第二节课程设计的内容 (5) 第四章数控系统总体方案的确定 (6) 第五章机械部分设计 (7) 第一节工作台外形尺寸及重量初步估算 (7) 第二节滚动导轨副的计算、选择 (8) 第三节滚珠丝杠计算、选择 (10) 第四节直流伺服电机的计算选择 (12) 第五节联轴器计算、设计 (14) 第六节限位开关的选择 (15) 第七节光电编码器的选择 (15) 第六章机床数控系统硬件电路设计 (15) 第一节设计内容 (17) 第二节设计步骤························
单片机最小系统设计 时间：2011-05-01 22:47:54 来源：作者： 单片机最小系统设计 该单片机最小系统具有的功能: （1）具有2位LED数码管显示功能。 （2）具有八路发光二极管显示各种流水灯。 （3）可以完成各种奏乐,报警等发声音类实验。 （4）具有复位功能。 功能分析 （1）两位LED数码管显示功能，我们可以利用单片机的P0口接两个数码管来现这个功能；（2）八路发光二极管显示可以利用P1口接八个发光二极管实现这个功能； （3）各种奏乐、报警等发声功能可以采用P2.0这个引脚接一蜂鸣器来实现。 （4）利用单片机的第9脚可以设计成复位系统，我们采用按键复位；利用单片机的18、19脚可以设计成时钟电路，我们利用单片机的内部振荡方式设计的。 设计框图 硬件电路设计 根据本系统的功能，和单片机的工作条件，我们设计出下面的电路图。
元件清单的确定： 数码管：共阴极2只（分立） 电解电容：10UF的一只 30PF的电容2只 220欧的电阻9只 4.7K的电阻一只 1.2K的电阻一只 4.7K的排阻一只， 12MHZ的晶振一只 有源5V蜂名器一只 AT89S51单片机一片 常开按钮开关1只 紧锁座一只（方便芯取下来的，绿色的） 发光二极管（5MM红色）8只 万能板电路版15*17CM S8550三极管一只 4．5V电池盒一只，导线若干。七、硬件电路的焊接 按照原理图把上面的元件焊接好，详细步骤省略。 相关程序编写 针对上面的电路原理图，设计出本单片机最小系统的详细功能：（1）、第一个发光二极管点亮，同时数码管显示“1”。 （2）、第二个发光二极管点亮，同时数码管显示“2”。 （3）、依次类推到第八个发光二极管点亮，同时数码管显示“8”。以上出现的是流水灯的效果 （4）、所有的发光二极管灭了，同时数码管现实“0”。
第18章宇龙数控车床仿真软件的操作 本章将主要介绍宇龙数控仿真软件车床的基本操作，在这一章节中主要以FANUC 0I和SIEMENS 802S数控系统为例来说明车床操控面板按钮功能、MDA键盘使用和数控加工操作区的设置。通过本章的学习将使大家熟悉在宇龙仿真软件中以上两个数控系统的基本操作，掌握机床操作的基本原理，具备宇龙仿真软件中其它数控车床的自学能力。 就机床操作本身而言，数控车床和铣床之间并没有本质的区别。因此如果大家真正搞清楚编程和机床操作的的一些基本理论，就完全可以将机床操作和编程统一起来，而不必过分区分是什么数控系统、什么类型的机床。 在编程中一个非常重要的理论就是在编程时采用工件坐标值进行编程，而不会采用机床坐标系编程，原因有二：其一机床原点虽然客观存在，但编程如果采用机床坐标值编程，刀位点在机床坐标系中的坐标无法计算；其二即使能得到刀位点在机床坐标系的坐标，进而采用机床坐标值进行编程，程序是非常具有局限性的，因为如果工件装夹的位置和上次的位置不同，程序就失效了。实际的做法是为了编程方便计算刀位点的坐标，在工件上选择一个已知点，将这个点作为计算刀位点的坐标基准，称为工件坐标系原点。但数控机床最终控制加工位置是通过机床坐标位置来实现的，因为机床原点是固定不变的，编程原点的位置是可变的。如果告诉一个坐标，而且这个是机床坐标，那么这个坐标表示的空间位置永远是同一个点，与编程原点的位置、操作机床的人都没有任何关系；相反如果这个坐标是工件坐标值，那么它的位置与编程原点位置有关，要确定该点的位置就必须先确定编程原点的位置，没有编程原点，工件坐标值没有任何意义。编程原点变化，这个坐标值所表示的空间位置也变化了，这在机床位置控制中是肯定不行的，所以在数控机床中是通过机床坐标值来控制位置。为了编程方便程序中采用了工件坐标值，为了加工位置的控制需要机床坐标值，因此需要将程序中的工件坐标转换成对应点的机床坐标值，而前提条件就是知道编程原点在机床中的位置，有了编程原点在机床坐标系中的坐标，就可以将工件坐标值转换成机床坐标值完成加工位置的控制，解决的方法就是通过对刀计算出编程原点在机床坐标系中的坐标。程序执行时实际上做了一个后台的工作，就是根据编程原点的机床坐标和刀位点在工件坐标系中的坐标计算出对应的机床坐标，然后才加工到对应的机床位置。 这是关于编程的最基本理论，所有轮廓加工的数控机床在编程时都采用这样的理论，无论铣床、车床、加工中心等类型的机床，还是FANUC、SIEMENS、华中数控、数控等数控系统，数控机床都必须要对刀，原理都是完全相同的，而对刀设置工件坐标系或刀补则是机床操作中的核心容，如果大家搞清楚这些理论对机床操作将十分具有指导意义。 18.1 实训目的 本章主要使大家了解宇龙仿真软件车床的基本操作，熟悉并掌握FANUC 0I数控车床的操作界面，在此基础上过渡并熟悉SIEMENS 802S数控车床的界面和操作。 18.2 FANUC 0i数控车床
X-Y 数控工作台课程设计 一、总体方案设计 1.1 设计任务 题目：X —Y 数控工作台的机电系统设计 任务：设计一种供立式数控铣床使用的X —Y 数控工作台，主要参数如下： （1）工作台面尺寸C ×B ×H ＝185mm ×195mm ×27mm ； （2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝385mm ×385mm ×235mm ； （3）工作台加工范围X=115mm Y=115mm ； （4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm 、脉冲；X 、Y 方向的定位精度均为±0.01mm ； （5）负载重量G=235N ； （6）工作台空载最快移动速度为3m/min ； 工作台进给最快移动速度为1m/min 。 （7）立铣刀的最大直径d=20mm ； （8）立铣刀齿数Z=3； （9）最大铣削宽度20e a mm ；
（10）最大被吃刀量10p a mm 。 1．2总体方案的确定 图1-1 系统总体框图 （1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择 要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小，定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。 ② 丝杠螺母副的选择 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm 的脉冲当量和±0.01mm 的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。 ③ 减速装置的选择 选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输
数控插补仿真系统开发 当今，在NC程序自动检查中，主要研究方向是数控加工图形仿真。数控仿真对加工过程仿真模拟演示，可以检验数控程序的正确性和合理性，大大降低工艺试切法的高成本和高消耗，大大缩短新产品开发周期。 1 国内数控外仿真加工研究概况 国外很早就对仿真加工有研究，Kawabe等人最早利用刀具轨迹，采用逐点比较法形成插补器获取刀具加工零件框架图。但是目前研究向三维实体仿真发展，如：Aderson 研究了三维碰撞检验算法，K.K.Wa ng研究了布尔运算的NC检验系统等。目前，国外，数控仿真系统已经发展到实用化，商品化的阶段。如PTC 公司的Pro/E 软件在数控加工上提供多重走刀方法，对选择加工路径。刀具，毛坯，测量，通用后置处理都有很强的功能。 国内这一领域开展较晚，但目前在仿真系统开发也取得很大的进展。CAXA是我国本土的软件，主要面向中小型企业，而且实用性较强，能实现CAD/CAM勺集成，能形成NC代码。 2数控系统仿真的发展现状与存在的问题 2.1数控系统仿真的发展现状 为确保数控程序的正确性，在生产中常采用易切削的材料代替工件进行试切，检验加工指令，也有采用轨迹显示法。但这些方法费工费料，使生产成本上升，增加了生产周期。为此，人们
直在研究能逐步代替试切的计算机仿真方法，并在试切环境的 模型化、仿真计算和图形显示等方面取得了重要的进展，目前正向提高模型的精确度、仿真计算实时化和改善图形显示的真实感等方向发展。 从试制环境的模型特点来看，目前NC切削过程仿真分几何仿真和力学仿真两个方面。几何仿真不考虑切削参数、切削力及其它物理因素的影响，只仿真刀具工件几何体的运动，以验证 NC程序的正确性，可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具破坏或刀具折断、零件报废等问题；同时可以减少从产品设计到制造的时间，降低生产成本。切削过程的力学仿真属于物理仿真范畴，它通过仿真切削过程的动态力学特性来预测刀具破损、刀具振动、控制切削参数从而达到优化切削过程的目的。 2.2数控仿真存在的问题 目前进行的数控插补仿真，主要存在以下两种情况。一种是 从研究金属切削的角度出发，研究其切削机理，供生产设计与研 究应用。另一种是将加工过程仿真作为系统的一部分，重点在于构造完整的虚拟仿真系统。但这两种方式的仿真方法相同，即对机械加工工艺系统建立连续变化的模型，然后利用数学离散方法 将连续模型离散为断续点，通过分析这些离散点的物理因素变化情况来仿真加工过程。仿真手段限制仿真系统的发展， 仿真技术 的发展与计算机技术紧密相连。目前应用C++吾言及面向对象的方法（OOP开发仿真系统已成为发展潮流。以上问题已引起研
51单片机最小系统实验报告 1.实验目的： 1).学习、了解单片机原理，即单片机的各引脚功能、特殊功能寄存器、中断系统、定时/计数器和通信方式等； 2).了解指令系统，各指令的功能； 3).学习电路原理设计，PC板设计以及编排； 2.方案设计： 1)．最小系统部分的设计能够用于基本的数字信号处理，运行一些简单的程序。此部分主要包括电源电路、复位电路、时钟电路、USB 接口设计等； 2)．扩展电路的设计对于51最小系统CPU芯片等在芯片出厂时不可能让片内存储器的大小满足所有功能的要求，如果将片内存储器做太大，必然造成芯片成本的提高。所以合适的外部RAM、液晶、外部中断和串行接口电路设计等。 3.任务：51单片机最小系统的设计 1)CPU选择:STC15W4K系列 选择原因：a.宽电压（2.5V-5.5V） b. 大容量4K字节SRAM和多组并行端口 c.16/32/56/61/63.5字节多选Flash程序储存器以及普通定时、计数器T0-T4外部管脚可掉电唤醒。 d.内置高精准时钟（5-28MHz任意设置）和集成MAX810专用复位电路
e.看门狗、对外输出时钟及复位 2).系统要实现的功能: 以UPU为核心器件，并利用外存储器对最小系统电路进行扩展。在介绍CPU基本特点的基础上，通过学习指导，开展出51单片机最小系统板。系统要实现以下功能，最小系统部分的设计能够用于基本的数字信号处理，运行一些简单的程序。此部分主要包括电源电路、复位电路、时钟电路、中断系统，USB 接口的设计和相对扩展等。 4.外围器件选择及说明： 1).外部RAM:IS62C256AL。ISSI的IS62C256AL是一个32Kx8位字长的低功耗CMOS静态随机存取存储器。IS62C256AL采用ISSI公司的高性能，低功耗CMOS工艺制造。 当/CE处于高电平（未选中）时，IS62C256AL进入待机模式。在此CMOS 输入标准的待机模式下，功耗低至150 μW(典型值)。 使用IS62C256AL的低触发片选引脚（/CE）和低触发输出使能引脚（/OE），可以轻松实现存储器扩展。低触发写入使能引脚（/WE）将完全控制存储器的写入和读取。 IS62C256AL在引脚上完全兼容其他32Kx8的塑料SOP或TSOP1封装的SRAM。 2).USB接口。接收、传送数据。 3).USB转串口芯片：CH340G。支持USB1.1或者USB2.0/USB3.0通信.具有仿真接口，可以升级外围串口设备,支持常用的MODE联络信号、STC全系
上海宇龙仿真操作2009.5 一、软件开启。 双击桌面图标，或者右键单击图标打开，或点开始——程序——数控仿真系统。 二、选择机床。 （1）点左上角图标。 （2）点机床选项下拉菜单“选择机床”。 出现图004 依次点选“控制系统”“系统型号”“机床类型”“机床标准”最后点“确定”三、定义毛坯 （1）点左上角图标 （2）点零件下拉菜单“定义毛坯”。 出现图007
毛坯名字一般不用改；材料默认低碳钢，可以点右面的下拉箭头选择各种材料；圆柱形状即为上图所示为棒料，横向150为长度，纵向100为直径；U形形状下图008为带孔棒料，上面150为棒料长度，左面100为棒料直径，下面50为内孔深度，右面50为孔径，所有数字左键单击即可修改；所有选项点选完毕后，点“确定”即可完成“定义毛坯” 四、放置毛坯 （一）点击左上角图标。 （二）点击零件下拉菜单放置零件。出现图011
左键单击刚才所设的“毛坯1”内容变蓝，再单击“安装零件”即可安装，并进入“移动零件”状态。 五、移动零件 （一）安装零件后的默认状态。图012 （二）点击零件下拉菜单，移动零件。会出012图示。 “—”号为缩进，“+”号为伸出，中间旋转符号为“调头” 六、选择刀具 （一）点击图标 （二）点击机床下拉菜单“选择刀具” 出现图016刀具选择选项。
首先，1234号刀具选框选中会变黄，其次，选择刀片样式（16类），选中样式后会有刀片规格（角度刀长刀尖角），最后，选择刀柄（内外左右等），再选择刀柄规格（长度）。总结为一把刀点五下。所有刀具选择完毕后点“确定”。 以下为推荐选择。1号刀“定制”“菱形刀片”“35度11刃长刀尖半径0”“右偏93度或90度” 2号刀切槽刀 3号螺纹刀 七、视图选择
目录 一、机电专业课程设计目的 (3) 二、总体方案设计 (3) 三、机械系统设计 (4) 1、计工作台外形尺寸及重量估算 (5) 2、电动机滚动导轨的参数确定 (5) 3、滚珠丝杠的设计计算 (6) 4、步进电机的选用 (7) 四、绘制装配图 (9) 五、电气原理图设计 (10) 1、功率单片机的选择 (10) 2、外部程序存储器的扩展 (10) 3、外部数据存储器的扩展 (10) 4、I/O口扩展电路 (11) 5、显示器接口设计 (11) 6、键盘接口电路设计 (11) 7、步进电机的接口电路设计 (11) 8、其他 (11) 六、参考文献 (12)
一、机电专业课程设计目的 本课程设计是学生在完成专业课程学习后，所进行的机电一体化设备设计的 综合性训练。通过该环节达到下列目的：（1）巩固和加深专业课所学的理论知识； （2）培养理论联系实际，解决工程技术问题的动手能力；（3）进行机电一体化设备设计的基本功训练，包括以下10方面基本功：1）查阅文献资料；2)分析与选择设计方案；3）机械结构设计；4）电气控制原理设计；5）机电综合分析；6） 绘工程图；7）运动计算和精度计算；9）撰写设计说明书；10）贯彻设计标准。 二、总体方案设计 2.1 设计任务 （1）题目：二坐标数控工作台设计。 （2）设计内容及要求： 1）工作台总装图一张（0号图纸） 2）控制电气图一张（1号图纸） 3）设计说明书一份（10-20页） 4）具体设计参数如下： 台面尺寸：140180? 行程X ：140；Y:110 定位精度：mm X 300/013.0± mm Y 300/015.0± 典型工艺参数：台面速度 X: min /0.2m ，Y ：min /0.2m ； 进给抗力 X: 225N ； Y:150N ； 工作物重：8Kg 。 2.2 总体方案确定 （1）系统的运动方式与伺服系统 由于工件在移动的过程中受到负载力较小，为了简化结构，降低成本，采用
跟我学51单片机（一）：单片机最小系统组成与I/O输出控制 1 单片机是一门实践性较强的技术，很多初学者在学习单片机技术开发的时候往往一头雾水，不知何从下手。为此，笔者结合自己使用单片机多年的经验，特意设计了单片机开发所需的Stud y-c 整机和硬件套件，并结合套件精心编写了单片机从入门到精通系列教程。通过讲述单片机原理、电路设计、应用开发软件工具、编写实验实例让读者全面接触单片机技术。教程编排上由浅入深，循序渐进，内容力求完整、实用、趣味并存，使读者在轻松愉快的学习过程中逐步提高单片机软硬件综合设计水平。 一、内容提要 本讲主要向大家介绍51 系列单片机的最小系统的实现并通过编写程序来实现对单片机IO 口的输出控制。以点亮外部连接的LED（发光二极管）为例，简要的介绍单片机的原理、最小系统的组成，并通过简单的C51 程序设计来讲述编译软件Keil的使用并下载Hex 文件烧写单片机。 二、原理简介 在了解原理之前，首先让我们思考一个问题，什么是单片机，单片机有什么用？这是一个有意思的问题，因为任何人都不能给出一个被大家都认可的概念，那到底什么是单片机呢？普遍来说，单片机又称单片微控制器，是在一块芯片中集成了CPU（中央处理器）、RAM （数据存储器）、ROM（程序存储器）、定时器/ 计数器和多种功能的I/O（输入/ 输出）接口等一台计算机所需要的基本功能部件，从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。在这里，我们没必要去找到明确的概念来解析什么是单片机，特别在使用C 语言编写程序的时，不用太多的去了解单片机的内部结构以及运行原理等。从应用的角度来说，通过从简单的程序入手，慢慢的熟悉然后逐步深入精通单片机。 在简单了解了什么是单片机之后，然后我们来构建单片机的最小系统，单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51 系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等（见图1）。
机电一体化系统综合课程设计课题名称：Ｘ－Ｙ数控工作台设计（电气部分）学院：信息工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机械三班 姓名：胡忠钦 学号： 10901313 指导老师：季国顺金成柱聂欣
目录 一、总体方案设计 (1) 1.1设计任务 (1) 1.2总体方案确定 (1) 二、机械系统设计 (4) 2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (4) 2.2 导轨参数确定 (4) 2.3 滚珠丝杆的设计计算 (4) 2.4步进电动机减速箱设计 (6) 2.5 步进电机的选型与计算 (6) 三、控制系统硬件设计 (8) 3.1 CPU (8) 3.2 驱动系统设计 (10) 3.2.1步进电机的驱动电路 (10) 3.2.2电磁铁驱动电路 (12) 3.2.3电源转换 (12) 四、控制系统软件 (13) 4.1控制系统软件总体方案设计 (13) 4.2主流程设计 (13) 4.3中断服务流程 (15) 4.3.1 INTO中断服务流程图 (15) 4.3.2 INTI 中断服务流程图 (16) 4.4软件调试 (17) 4.4.1 复位程序流程图 (17) 4.4.2 X轴电机点动正转程序流程图 (19) 4.4.3 绘制圆弧程序流程图 (20) 4.4.4 步进电机步进一步程序流程图 (21) 五、总结 (22) 六、参考文献 (23) 七、附录 (24)
一、总体方案设计 1.1机电专业课程设计的任务 主要技术指标： 一定的规格要求（负载重量G=500N；台面尺寸C×B×H=240×254×15mm；底座外形尺寸C1×B1×H1=550×550×184mm；最大长度L=678mm；工作台加工范围X=300mm；Y=300mm；工作台最快移动速度为1m/min；重复定位精度为± 0.02mm，定位精度为±0.04mm； 设计具体要求完成以下工作： （1）数控工作台装配图1张； （2）数控系统电气原理图1张； （3）设计说明书页1本； 所有图样均采用CAD绘制打印，设计说明书按规定撰写。 1.2 总体方案确定 图1-1 系统总体框图
JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 课程设计题目: 步进驱动系统与数控圆弧插补程序设计 综合训练题目: 连接电路和机床进给电机驱动器实现第二象限逆圆弧插补加工 学院名称： 机械学院 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 课程设计与综合训练 说明书
2016年1月 课程设计与综合训练任务书
课程设计题目:步进驱动系统与数控圆弧 插补程序设计 综合训练题目:连接电路和机床进给电机驱动器 实现第二象限逆圆弧插补加工 摘要：通过对微控制器-PLC的学习进行了为期三周的课程设计，本次课程设计是以第二象限逆圆弧插补为例。PLC在工业控制应用非常广泛，主要是因为
其稳定可靠。本设计即根据自制的车数控平台（双轴平台），通过插补运算，利用FX3uPLC发出脉冲，从而控制步进电机的运行，按照插补程序画出轨迹。从而初步掌握步进电机控制系统的设计方法，仿真数控车加工平台加工零件的加工轨迹。 关键词：FX3U-64M ; 步进电机; NR2插补; 目录 第一章概述 (5) 1.1 本次课程设计综合训练对象及容 (5) 1.2 课程设计综合训练任务书及要求 (5) 第二章机电伺服传动系统设计及图形绘制 (7)
2.1 步进电机的选择和齿轮传动比的计算 (7) 2.1.1 系统方案设计 (7) 2.1.2 传动比计算和步进电机的选择 (9) 2.2 圆柱齿轮减速器的设计计算 (15) 2.2.1 X向齿轮减速器的设计计算 (15) 2.2.2 Z向齿轮减速器的设计计算 (17) 2.2.3 丝杠的选择 (19) 2.3 联轴器选择 (24) 2.4 轴承选择 (24) 2.5 键 (25) 2.6 齿轮结构设计的选择 (25) 2.7 传动系统结构设计和图形绘制 (25) 第三章机电伺服系统微控制器电器线路及程序设计 (27) 3.1开环控制系统 (27) 3.2 三菱PLC驱动电路设计 (28) 3.3 PLC插补程序设计概述 (30) 3.4 程序设计调试 (35) 参考文献 (43) 第一章概述
摘要 近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。 本次课程设计包括STC89C51单片机最小系统（包括复位和时钟电路）还有蜂鸣器电路、LED电路和RS232串口电路以及用于扩展功能的四排与I/O端口相连的插孔。利用Protel电路设计软件进行原理图设计，PCB布线，借此巩固单片机应用、模拟电路、数字电路课程及学会工程软件protel的使用。 关键词：最小系统，I/O端口，STC89C51, PCB
Abstract Recent years, with the penetration of computers in the social sphere, SCM applications are constantly deepening, while driving traditional control detects the rapidly growing updated. In the real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, only the microcontroller knowledge is not enough, should be based on the specific hardware architecture, as well as application-specific software features object combine to make perfect . The curriculum includes the SCM STC89C51 minimum system (including reset and clock circuit) and the buzzer circuit, eight digital tube display circuit, RS232 serial port circuitry, and used to extend the functionality of the four rows with the I / O ports are connected jack. Protel circuit design software for the use of schematic design, PCB layout, thereby consolidating microcontroller applications, analog circuits, digital circuits courses and learn to use engineering software Protel. Keyword：minimum system,I/O Port, STC89C51, PCB
目录 一、总体 (2) 二、机械结构设计 (3) 1、脉冲当量和传动比的确定 (3) 2、机械部件(工作台)总体尺寸 (3) 3、工作载荷分析及计算 (4) 4、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (5) 5、导轨的选型和计算 (10) 6、联轴器的选择及计算 (11) 7、传动系统等效转动惯量计算 (12) 8、步进电机的选用 (13) 三、控制系统设计 (18) 1、控制系统硬件的基本组成 (18) 2、接口程序初始化及步进电机控制程序 (19) 3、直线圆弧插补程序设计 (22) 四、设计总结 (30) 参考文献 (31)
一、 总体 1、总体参数 设计一个数控XY 工作台及其控制系统。该工作台可安装在铣床上，用于铣削加工。已知的设计参数如下： 2、开、半闭、闭环选择 开环伺服系统——步进电机驱动——没有检测装置 半闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——脉冲编码器——速度反馈 闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——位置检测装置——位置反馈 本设计采用开环步进电机驱动。 3、传动初步设计 电动机——联轴器——滚珠丝杠——工作台 4、系统组成框图 大致确定为：控制、接口、驱动、传动再到执行。 即为XY →→→→控制器接口电路驱动装置传动机构工作台 5、机械传动系统简图 X 轴与Y 轴的传动系统简图都如图所示
二、机械结构设计 1、脉冲当量和传动比的确定 1.1、脉冲当量的确定 根据机床或工作台进给系统所需要的定位精度来选定脉冲当量。考虑到机械传动系统的误差存在，脉冲当量值必须小于定位精度值。本次设计给定脉冲当量 为0.01mm 。 1.2、传动比的确定 传动比计算公式：P b L i δθ3600 = （参考文献【1】式2－1） 其中：b θ为步进电机的步距角，0L 为滚珠丝杠导程，P δ为系统脉冲当量。根据传动设计，采用联轴器，初选电机步距角?=9.0b θ，丝杠导程mm L 40=， mm P 01.0=δ。 则其传动比101 .03604 9.03600=??== P b L i δθ 2、机械部件(工作台)总体尺寸 由于工作台的加工范围为X ＝250mm ，Y ＝200mm 。工作台尺寸一般为工作台加工范围的1.1倍。所以：X ＝250×1.1＝275mm, Y ＝200×1.1＝220mm ，其厚度初定为30mm 。 选择工作台的型槽为T 型槽，查电子版《袖珍机械设计师手册》中的T 型槽和相应螺栓(摘自GB/T158-1996) 表3-25T 型槽和相应螺栓尺寸，可得所选T 型槽的参数： A ＝10mm B ＝18mm C ＝8mm H ＝21mm 间距取50mm p δ
摘要 数控机床是当今机械制造业的工作母机，在我国的应用越来越广泛。对数控操作人员的培训已经成为一个非常重要的问题。该文详细阐述了数控车床的功能、特点和广州数控车床操作过程。利用VB6. 0作为开发工具，设计出基于网络的数控车床操作仿真软件。该仿真软件具有基于Windows全中文的操作环境，良好的人机交互界面，便于学生学习。同时该软件能实现数控车床的基本操作过程。包括各级子界面操作，同时能完成程序的打开输入、保存、选择，图形界面显示区的范围设定，刀具偏置参数输入等功能，并在仿真过程中实现数据的动态显示和轨迹的动态显示。同时本文还对下一步的工作做出展望，为以后的工作指出方向。 关键词计算机数控；模拟仿真；图形界面；VB6.0
Abstract Numerical control machine tool is working master in machine-made industry in the current time, which is used more and more in China. It became a very important that train themanipulatorof CNCmachinetool. This paper amply discusses the CNC lathe's fuNction, characteristics and the operating process of CNC lathe of guangzhou after the LAN's composing technologies and basic ideas.It schemes out operating simulation of CNC lathe basing on network using the tool of VB6.0.Thesimulation software has Chinese operating condition based on windows and well man-machine interface convenient for students to study.Alsothe simulation can actualize all process about CJK6032 CNC lathe operating,including the operating of primary interface and every sub interface, and it can achieve such function as programopen -ing,input,save,choice, design of size range,of graphical interfaces, eNtering parameter of tool wrap ,also it can dynamic show the data and track in the process of simulation. Finally this paper "makes way and expectation to point out next work. Keywords Computer Numerical Control Operating Simulation GUI VB6.0
一、电子时钟、秒表和计数器的设计 1、实现的功能： 1）有key0，key1两个功能按键，复位后，数码管会默认显示时钟模式HH.MM 。 （HH表示小时，MM表示分钟）， key0短按一次就进入到了秒表模式，数码管显示格式S.SS.S,(分别表示百秒，秒，毫秒) key0再短按一次就进入到了计数器模式，数码管显示格式CCCC(分别为千位百位十位个位)。 key0再短按一次，又进入到了时钟显示模式，就这样由key0控制模式的转换。 2）有RST复位键，本身电路设计有上电自动复位功能，按下RST后，电路复位。 3）有ckey0，ckey1 两个计数按键，按下ckey0，计数加一，按下ckey1，计数减一。 4) 电子时钟和秒表时间计时方法是采用89S52内部计时器0的一种工作方式（详见后面 的代码分析），通过计时器0中断来控制时间的运行。 5）计数器是采用外部中断0和外部中断1这两个外部中断实现加1和减1的操作。 （1）电子时钟模式：（以下“长按”表示按下按键的时间大于1秒，“短按”表示按下的时间小于0.7 秒）1）长按key1一次，会进入到调整分钟的模式，短按key1一次，分钟会加一。 第二次长按key1，会进入到调整小时的模式，短按key1一次，小时加一。 第三次长按key1，重新回到时钟显示模式，这时再短按key1，时间不会变化2）长按key0一次，会进入到显示秒的模式 （2）秒表模式： 1）由key0控制进入秒表模式后，短按key1一次，秒表计时开始，再短按key1一次计时结束 2）长按key1一次，秒表清零 （3）计数器模式 1）按ckey0一下，计数加一，数码管相应的显示的数值加一， 按ckey1一下，计数减一，数码管相应的显示的数值减一， 由于数码管的位数限制，最大只能显示到9999，此时按下ckey0无反应；考虑到 实际计数功能，没有设置负数，所以最小显示0000，这时按下ckey1 ，无反应。 2）长按key1一次计数器清零。 2、电路原理图
宇龙数控加工仿真系统实验指导书 主要内容 ?基于FANUC 0i数控加工仿真系统的基本操作方法 ?基于FANUC 0i数控车床的仿真加工操作 ?基于FANUC 0i数控铣床的仿真加工操作 ? FANUC 0i数控加工仿真实验 1 宇龙数控加工仿真系统基本操作方法 1.1 界面及菜单介绍 1.1.1 进入数控加工仿真系统 进入宇龙数控加工仿真系统3.7版要分2步启动，首先启动加密锁管理程序，然后启动数控加工仿真系统，过程如下： 鼠标左键点击“开始”按钮，找到“程序”文件夹中弹出的“数控加工仿真系统”应用程序文件夹，在接着弹出的下级子目录中，点击“加密锁管理程序”，如图1.1（a）所示。 (a) 启动加密锁管理程序(b) 启动数控加工仿真系统(c) 数控加工仿真系统登录界面 图1.1 启动宇龙数控加工仿真系统3.7版 加密锁程序启动后，屏幕右下方工具栏中出现的图表，此时重复上面的步骤，在二级子目录中点击数控加工仿真系统，如图1.1（b）所示，系统弹出“用户登录”界面，如图1.1（c）所示。 点击“快速登录”按钮或输入用户名和密码，再点击“登录”按钮，即可进入数控加工仿真系统。 1.1.2 机床台面菜单操作 用户登录后的界面，如图1.2所示。图示为FANUC 0i车床系统仿真界面，由四大部分构成，分别为：系统菜单或图标、LCD/MDI面板、机床操作面板、仿真加工工作区。 1 选择机床类型
图1.2 宇龙数控加工仿真系统3.7版FANUC 0i 车床仿真加工系统界面 打开菜单“机床/选择机床…”，或单击机床图标菜单，如图1.3（a ）鼠标箭头所示，单击弹出“选择机床”对话框，界面如图1.3（b ）所示。选择数控系统FANUC0i 和相应的机床，这里假设选择铣床，通常选择标准类型，按确定按钮，系统即可切换到铣床仿真加工界面，如图1.4所示。 (a) 选择机床菜单 (b) 选择机床及数控系统界面 图1.3 选择机床及系统操作 图1.4 宇龙数控加工仿真系统3.7版FANUC 0i 铣床仿真加工系统界面 系统菜单或图标 机床操作面板
数控机床课程设计说明书 设计课题：X-Y数控工作台设计 院别： 专业班级： 学号： 姓名： 指导老师：
摘要......................................................................................................... I I 一前言 . (1) 二设计任务 (2) 三设计主要步骤 (2) （一）确定设计总体方案 (2) 1、初拟机械传动部件方案： (2) 2、方案对比分析： (3) 3、最终方案： (4) （二）机械传动部件的计算与选型 (4) 1 导轨上移动部件的重量估算。 (4) 2 计算切削力 (4) 3 滚珠丝杠传动设计计算及校验 (6) 4 步进电机的传动计算及电动机的选用 (12) 5 滑动导轨的设计计算 (18) 6 其余部件的选取 (20) 结论 (24) 致 (24) 参考文献 (25)
21世纪以来，人类经济高速发展，人们生活发生了日新月异的变化，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。 关键字：十字工作台；滚珠丝杠；滚动导轨；步进电机
毕业设计（论文）题目数控插补仿真系统开发 专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号 指导教师 机械工程学院
目录 中文摘要 Abstract 1.选题背景 (6) 1.1数控加工仿真简介 (6) 1.2 数控加工仿真的发展现状与存在的问题 (6) 1.2.1 数控加工仿真的发展现状 (6) 1.2.2 数控加工仿真存在的问题 (6) 1.3选题依据 (7) 2.仿真系统的总体设计 (7) 2.1仿真系统的总体设计思想 (7) 2.1.1数控加工的编程方法 (7) 2.1.2系统的设计原则 (8) 2.1.3系统的结构 (8) 2.1.4仿真模块总体流程 (8) 2.2仿真对象类的建立 (9) 3.数控车削加工及NC代码的处理 (9) 3.1 数控车床加工成型原理 (9) 3.2程序设计任务 (10) 3.3 NC代码的处理 (10) 3.3.1 仿真接口的设计和实现 (10) 3.3.2 NC代码编译器的设计原理 (11) 3.3.3 NC代码的编译流程 (11) 3.3.4 NC代码的输入、解释和编译 (11) 4.仿真系统插补器（刀具轨迹仿真） (12) 4.1插补仿真原理 (13) 4.2直线插补模块： (13) 4.2.1直线插补偏差计算公式 (13) 4.2.2终点判断的方法 (14) 4.2.3其它象限的直线插补计算 (14) 4.2.4直线插补流程图(见下图) (15) 4.2.5直线插补源代码(见附录) (15) 4.3圆弧插补模块 (15) 4.4插补仿真系统的实现 (19) 5.基于VB语言绘制仿真加工环境 (20) 5.1系统界面的整体布局 (20) 5.2 窗体设计 (21) 5.3 控件设计 (22) 5.4操作按钮功能代码编写 (23) 6.致谢语 (24)
课程设计任务书 （指导教师填写） 课程设计名称电路板设计与制作学生姓名专业班级 设计题目51单片机最小系统学习板的设计与制作 一、课程设计的任务和目的 任务: 设计并制作51单片机最小系统电路板，包括电路原理图设计、版图规划与设计、系统单面电路板制作。 要求： 1)电路原理图准确、版图结构清晰、布局合理。 2)使用插针型元件，成品PCB板面布局合理，密度适当； 3)板上资源包括LED灯、数码管、蜂鸣器、按钮、串行通讯及USB接口； 4)电路板面积适中便于携带，长度15cm，宽8.5cm。 目的： 1)掌握并完成基本PCB板的设计与制作工艺； 2)学习并掌握实现单片机应用系统的软硬件设计、调试、实现的技能； 3)了解单片机最小系统的工作原理与系统开发方法，锻炼动手能力，为毕业设计做准备。 二、设计内容、技术条件和要求 1.设计并制作具有实际功能的单片机最小系统： 可选择实现的功能⑴.流水灯⑵.电子时钟⑶.数字温度计⑷.交通灯控制器； 2.根据所选电路功能，画出电路框图和原理总图。 3.根据电路所需元件及周边设备规划和设计电路板版图，描画版图。 4.根据版图生成gerber工艺文件，进行电路板制作，包括刻板，钻孔，覆铜等。 5.撰写设计总结报告。 三、时间进度安排 本课程设计共两周时间。 第一周：功能设计与理论学习 周一上午：布置设计任务；提出课程设计的目的和要求；明确对撰写总结报告、手工绘制原理图和电路板版图的要求；安排答疑、实验室开放时间。讲解印制电路板的制板流程，介绍PCB刻板机等制板设备的软硬件操作方法以及注意事项。 周一下午：讲解电路原理图与PCB版图设计方法。 周二至周五：学生查阅资料，确定设计题目；进行功能设计，在实验室完成电路原理图与PCB 版图的设计和绘制，导出电路总原理图及版图文件。期间安排两次答疑，指导学生设计。周五，交设计草图-原理图和版图供老师审阅。 第二周：电路板制作、撰写设计总结报告 周一至周四：分组在电子系统加工及评测实验室(225)操作刻板工具和设备进行电路板成品的加工和制作，成品需通过老师验收。 周五：撰写设计总结报告。 四、主要参考文献 1. 《单片机原理及应用》. 冯文旭等著. 第一版, 2008年8月. 机械工业出版社. 2. 《乐普科快速PCB制板系统操作使用流程》手册。 3. 单片机系统开发和PCB设计的相关参考教材； 指导教师签字：2018年9 月3 日