cnc数控平面绘图仪1

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1、CNC数控平面绘图仪一、设计题目数控平面绘图仪一、设计要求1、输入参数由24位键盘录入（LED显示）；2、绘制给定300mm直线和三角形；3、根据系统的功能要求设计直线插补程序；4、根据系统的功能要求设计单片机硬件及接口电路；三、设计目的1、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其相关知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法；2、通过对机械系统的设计，掌握常用伺服电机的工作原理、计算控制方法与控制驱动方式；3、培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想；4、锻炼提高学生

2、应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力；四.设计原理1系统工作原理X-Y绘图仪的机械特性主要包括平台、X／Y坐标尺h和Ly、X／Y传动丝杠驱动坐标步进电动机Mx／My、绘图笔、控制器和微型计算机接口等，如图3.1所示：图3.1X—Y绘图仪机械原理图平台是用于固定绘图纸的台面。两个坐标尺可在绘图区域内双向运动，绘图笔位于两坐标尺的交点(PEN)处，X～Y坐标尺的位置确定了绘图笔的位置，可用(X，Y)坐标对来表示其位置。绘图笔的抬起和落下用继电器控制。传动丝杠实现步进电动机到坐标尺之间的传动，将步进电动机的旋转

3、角度转换为坐标尺的直线运动。步进电动机的特点是每当给定一个脉冲，电动机的转子将转动一个固定角度，或者说步进电动机转子的旋转角度与励磁电脉冲数成比例。本系统采用了三相六拍双向步进电机。微型计算机的作图命令通过通信接口发送给控制器(单片机最小系统)，控制器将命令进行分析，并调用相应的绘图子程序。该程序的功能是驱动x和Y方向上的步进电动机，使两个坐标尺按规律地移动，将画笔移至要求的位置。同时控制器通过笔头继电器控制绘图笔的起落，从而完成各种绘图命令所给定的操作。2插补原理组成零件基本线型的是直线和圆弧，一些复杂的曲线、曲面

4、经过适当加工后，也可以用直线和圆弧去逼近、拟合。数控加工中，数控系统实时地计算出轮廓起点和终点之间的一系列中间点的坐标值。所谓插补就是根据零件轮廓尺寸，结合精度和工艺等方面的要求，在已知的这些特征点之间插入一些中间点的过程。（1）直线插补逐点比较法直线插补工作流程图，见图3-8.基本方法是加工诡计与理想直线相比较，以便确定下一步加工方向，使得误差最小.如下图所示，以直线的起点为坐标原点，己知当前坐标为，终点坐标为,X,Y为直线上任一点的A的坐标，，则直线方程为:X/Y=.（2）圆弧插补圆弧插补与直线插补类似，只是多一

5、个过象限的问题。它同样根据F,C(顺/逆)，动点坐标Fi(Xi,Yi)的符号确定加工方向。图3-11是逆时针工作，图3-12是顺时针工作。圆外的箭头表示F>=0时的运动方向，圆内的箭头表示F<0是时的运动方向。五.系统设计步进电机的选用步进电机的驱动电源受电网的影响较大，当输入电压降低时，其输入转矩也会下降，可能会造成丢步，甚至堵转，因此按最大等效负载M考虑一定的安全系数λ，选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏低，为了确保电动机在运动过程中不受切削负载

6、和电网的影响而失步，决定采用开环控制，任务书初选的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有3000mm/min,故本设计不必采用高档次的伺服电机，因此可以选用混合式步进电机，以降低成本，提高性价比。（1）硬件电路设计根据要求，设计控制系统的时主要考虑以下功能：（1）接受操作面板的开关与按钮信息；（2）接受限位开关信号；（3）控制X，Y向步进电动机的驱动器；硬件电路设计主要包括：8051单片机系统、步进电动机驱动电路、键盘输入以及显示电路、输入键盘MCS8952显示单元驱动单元功率

7、放大单元光电隔离单元步进电机①8051单片机系统80c是一个高度集成化的控制芯片，能进行逻辑自动控制，它是本设计的控制中心，其包括最重要的cpu，存储器（rom,ram）,I/O接口，定时器和计数器。以下为80c51的外部电路：1．复位电路采用外部复位电路，处部复位电路中，当按下按钮时，电源对外接电容充电，使用RST端为高电平时，复位按钮松开后，电容通过内部下拉电阻放电，逐渐使RST端恢复低电平。2，晶振电路采用上电复位电路。3，I/O口连接通过P0口接收来自键盘的信号，再通过单片机的控制和处理形成的脉冲，经P1口输

8、出来到外部处理电路中。2．芯片74LS13874LS138为三线-8线译码器，其工作原理为当一个选通端午节（G1）为高电平，另两个端（/（G2A）和/（G2B））为低电平是，可将地址端（A，B，C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。3．芯片8279373为三态输出的八D透明锁存器。　　当三态允许控制端OE为低电平时，O0~O7为正常逻