课程设计报告逐点比较法直线插补原理的实现.doc

《课程设计报告逐点比较法直线插补原理的实现.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、理工大学华夏学院课程设计报告书题目：系名：专业班级：姓名：学号：指导教师：2011年6月14日摘要本文主要讨论利用逐点比较法实现第一象限的直线插补。所谓逐点比较插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给点轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给点轨迹的上方还是下方，从而决定下一步的进给方向。对于本设计所要求的直线轨迹，如果该点在直线的上方，则控制步进电机向+X方向进给一步，如果该点在直线的下方，那么控制步进电机向+Y轴方向进给一步。如此，走一步、看一看，比较一次，决定下一步的走向，以便逼近给定轨迹，即形成逐点比较插补。插补计算时，每走一步，都要进行以下四个步骤的计算过程，即偏差判别、坐标进给、偏差计

2、算、终点判断。设计具体算法时，首先根据直线轨迹参数，计算出偏差计算公式及递推公式。由程序判断出偏差的正负号，从而决定坐标的进给方向，再根据递推公式计算出坐标进给后的偏差，若未到达终点，则返回偏差判别，如此循环。可以根据起点和终点的坐标位置，计算出总的进给步数Nxy，X或Y的坐标每进给一步，这个值就减一，若Nxy=0，就到达了终点，这就是终点判别的方法。设计任务及要求设计一个计算机控制步进电机系统，该系统利用PC机的并口输出控制信号，其信号驱动后控制X、Y两个方向的三相步进电机转动，利用逐点比较法插补绘制出各种曲线。1）设计硬件系统，画出电路原理框图；2）定义步进电机转动的控制字；3）推导出

3、用逐点比较法插补绘制出下面曲线的算法；4）编写算法控制程序线；5）撰写设计说明书。每人选一个曲线，曲线均为第一象限，屏幕左下角为坐标原点，箭头表示曲线绘制的方向，直线参数为：起点、终点坐标。圆弧参数为：起点、终点坐标和半径。直线一：直线二：直线三直线四圆弧一圆弧二目录1设计任务和要求12设计步骤12.1硬件设计12.1.1接口示意图12.1.2方案论证22.1.3单片机与8255的接口32.1.4硬件接线原理图32.1.5元件清单42.2软件设计52.2.1软件设计原理52.2.28255的初始化编程62.2.3步进电机走步控制程序72.2.4主程序82.3运行调试92.3.1系统安装调试

4、92.3.2结果验证93课程设计体会10参考文献10附录一芯片资料11附录二源程序12逐点比较插补原理的实现1设计任务和要求设计一个微型计算机控制步进电机系统，该系统利用微型机的并口输出控制信号，其信号驱动后控制X、Y两个方向的三相步进电机转动，利用逐点比较法插补原理绘制出如下图所示的目标曲线。图1目标曲线2设计步骤本设计大致可分为三个步骤：硬件设计、软件设计和系统的运行调试。2.1硬件设计2.1.1接口示意图两台三相步进电机控制接口如图2所示。图2系统接口示意图2.1.2方案论证单片机的接口电路可以是锁存器，也可以是专门的接口芯片，本设计采用可编程接口芯片8255。由于步进电机需要的驱动

5、电流比较大，所以单片机和步进电机的连接还要有驱动电路，如何设计驱动电路成了问题的关键。设计方案一如图3所示，当某相上驱动信号变为高电平时，达林顿管导通，从而使得该相通电。图3驱动电路方案一设计方案二如图4所示，在单片机与驱动器之间增加一级光电隔离，当驱动信号为高电平时，发光二极管发光，光敏三极管导通，从而使达林顿管截止，该相不通电；当驱动信号为低电平时，则步进电机的该相通电。图4驱动电路方案二综合比较两种设计方案可知，方案二有抗干扰能力，且可避免一旦驱动电路发生故障，造成高电平信号进入单片机而烧毁器件。所以，本设计选择方案二。2.1.3单片机与8255的接口MCS-51单片机可以和8255

6、直接连接而不需要任何外加逻辑器件，接口示意图如图5所示。因为8255的B口和C口具有驱动达林顿管的能力，所以将采用B口和C口输出驱动信号。图5单片机与8255的接口2.1.4硬件接线原理图图6系统硬件接线原理图单片机控制步进电机的硬件接线如图6所示。因为8255的片选信号接单片机的地址线P2.7，A1、A0通过地址锁存器接到了8051单片机的地址线P0.1和P0.0，由硬件接线图可以清楚地知道，8255的各口地址为：A口地址：7FFCHB口地址：7FFDHC口地址：7FFEH控制口地址：7FFFH同时，B口和C口都作为输出口，8255工作在方式0。下面以8255的B口输出端PB0为例说明控

7、制的工作原理。若PB0输出0，经反相器74LS04后变为高电平，发光二极管正向导通发光。在光线的驱动下，光敏三极管导通，+5V的电压经三极管引入地线而不驱动达林顿管。因而，达林顿管截止，X轴上步进电机的C相不通电。若PB0输出1，反相后变为低电平，发光二极管不导通。从而光敏三极管截止，+5V电压直接驱动达林顿管导通，X轴上步进电机的C相有从电源流向地线的电流回路，即C相得电。2.1.5元件清单表1元件清单表名称位号型号数