基于单片机的数控雕刻机数控系统设计

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1、青岛大学毕业设计论文第1章前言雕刻技术起源于艺术品的加工，是一种很传统的手工工艺，由于深厚的文化内涵和精湛的成品效果使雕刻走入工业生产领域。进入工业生产的初期，雕刻的主要工作是产品形态的精细修整和产品的文字图案雕刻。传统的手工雕刻是以刀斧凿为工具，进行手工加工，产品的质量主要取决于雕刻工人的技艺水平，而且劳动生产率低、成本价格高、可重复性差，很难适应现代化生产的需求。随着市场需求的不断扩大以及模具工业的迅速发展，除首饰、标牌和工艺品的模具制造需要雕刻以外，很多日常生活用品的模具也量需要雕刻加工，促进了雕刻加工向机械化方向的发展。尽管运用普通的手动机床可以较快的加工出一些简单的饰品，但对一些形状

2、精美、图形复杂的产品，普通机床仍无能为力，精度不够，效率很低。因而，我们考虑设计一简易数控雕刻机，通过一些智能芯片控制机床动作，，用户只需通过雕刻机面板上的按键按照自己的想法输入指令信息即可进行雕刻加工，从而改善产品质量、提高生产效率、节约生产成本。本文所研究与设计的雕刻系统实际是一个三维数控系统。由单片机和8279芯片检测键盘按键并控制LED显示。在程序编辑状态时，LED显示由键盘输入的每行数控加工程序，并把程序号、程序的首尾地址保存在某一存储区内，而在点动和自动运行状态时，LED根据单片机发给步进电机的脉冲数显示刀具的坐标，并同时把刀具的三个坐标值存入内部寄存器以便下次开机后的初始化显示。

3、由于本数控系统为极其简易的系统，一次只能显示某一轴向上的坐标，要想查看其他轴向的坐标可通过面板上的显示转换按键获得。点动时，单片机根据按键信息发出脉冲驱动步进电机运动，控制雕刻机x、y、z的进给，自动时，单片机识别数控加工程序不断发出脉冲驱动步进电机运动，从而实现雕刻机的自动化加工。根据其工作原理本文研究的内容包括了单片机数控系统设计、系统运动方式的选择和伺服系统的控制，其中，单片机数控系统的设计主要包括主芯片的选择、接口的设计、键盘以及LED显示的设计、步进电机的控制方案设计等。26青岛大学毕业设计论文用户根据自身需要通过面板上的一系列按键控制雕刻机运动，由8279扫描键盘及控制显示，51单

4、片机经扩展数据、程序存储器后根据按键发出控制信息，实现具有人机交互界面的数控雕刻机的自动化加工。本系统的设计在硬件方面极为简单，是开环控制系统，重点是单片机根据按键信息控制雕刻机运动的软件设计，由于按键较多，所以程序的编制也就较为繁琐。本系统用到了8031单片机、片外程序存储器2764、片外数据存储器2864、8位锁存器74LS373、74LS244、键盘/显示接口芯片8279、8段LED数码管、16段米字管、3/8线译码器74LS138、可编程并行输入输出接口芯片8255等。希望本文的研究内容能为以后功能更加完善和加工更加精细的数控系统的设计提供重要参考。26青岛大学毕业设计论文第2章本组课

5、题及个人任务介绍2.1课题背景雕刻技术最早起源于艺术品的加工，是一种很传统的手工工艺，由于深厚的文化内涵和精湛的成品效果使雕刻走入工业生产领域。进入工业生产的初期，雕刻的主要工作是产品形态的精细修整和产品的文字图案雕刻。传统的手工雕刻是以刀斧凿为工具，进行手工加工，产品的质量主要取决于雕刻工人的技艺水平，而且劳动生产率低、成本价格高、可重复性差、精度低，很难适应现代化生产的需求。随着市场需求的不断扩大以及模具工业的迅速发展，除首饰、标牌和各种工艺品的模具制造需要雕刻以外，很多日常生活用品的模具也量需要雕刻加工，促进了雕刻加工向机械化方向的发展。最近二三十年来随着工业产品开发速度的加快，尤其是计

6、算机辅助设计的广泛的应用，工业产品的形态更加丰富，变化更加迅速，对制造设备提出了新的要求。这就使以计算机辅助设计和制造(CAD／CAM)技术、计算机数控技术(CNC)为核心的数控雕刻技术成了雕刻加工发展的主流[1]。2.2本组课题基于单片机的数控雕刻机数控系统设计。2.3个人任务1、设计控制系统总体方案2、绘制单片机系统原理图3、设计系统总体控制软件流程图4、编制主程序模块5、编制加工程序输入模块6、编写设计说明书26青岛大学毕业设计论文第3章相关芯片知识介绍3.18031单片机引脚及其功能简介采用CHMOS工艺制造的80C31采用40引脚双列直插式封装，方形，现只介绍本文中用到的部分引脚及其

7、功能，如图3.1所示(各引脚序号也为自行编排)：XTAL1：芯片内部震荡电路（单级反向放大器）输入端。XTAL2：芯片内部震荡电路（单级反向放大器）输出端。8031的时钟可由内部方式或外部方式产生，现选择8031的时钟由内部方式产生。利用芯片内部振荡电路，在以上两个引脚上外接定时元件，内部震荡器便能产生自激震荡，定时元件可以采用石英晶体和电容组成的并联谐振电路。晶体可在1.2—12MHz之间任选，