计算机控制课程设计报告——逐点比较法直线插补原理的实现.doc

....word...-.-可修编.课程设计任务书学生XX：专业班级：指导教师：工作单位：题目:逐点比拟插补原理的实现初始条件：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，利用逐点比拟法插补绘制出如下曲线。要求完成的主要任务:〔包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求〕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．推导出用逐点比拟法插补绘制出下面曲线的算法；4．编写算法控制程序，参数由键盘输入，显示器同时显示曲线；5.撰写设计说明书。课程设计说明书应包括：设计任务及要求；方案比拟及认证；系统滤波原理、硬件原理，电路图，采用器件的功能说明；软件思想，流程，源程序；调试记录及结果分析；参考资料；附录：芯片资料，程序清单；总结。时间安排：6月22日—6月23日查阅和准备相关技术资料，完成整体方案设计6月24日—6月25日完成硬件设计6月26日—6月27日编写调试程序6月28日—6月29日撰写课程设计说明书6月30日提交课程设计说明书、图纸、电子文档指导教师签名：年月日系主任〔或责任教师〕签名：年月日摘要本文主要讨论利用逐点比拟法实现第一象限的直线插补。所谓逐点比拟插补，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展比拟，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，那么控制步进电机向+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，比拟一次，决定下一步的走向，以便逼近给定轨迹，即形成逐点比拟插补。插补计算时，每走一步，都要进展以下四个步骤的计算过程，即偏差判别、坐标进给、偏差计算、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，假设未到达终点，那么返回偏差判别，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，假设Nxy=0，就到达了终点，这就是终点判别的方法。关键词：逐点比拟法、直线插补、步进电机、坐标进给、源程序。....word..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逐点比拟插补原理的实现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，利用逐点比拟法插补原理绘制出如下列图所示的目标曲线。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电流比拟大，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，那么步进电机的该相通电。图4驱动电路方案二综合比拟两种设计方案可知，方案二有抗干扰能力，且可防止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