计算机控制课程设计——逐点比较法直线插补原理的实现.docVIP

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课程设计任务书

学生姓名：专业班级：

指导教师：工作单位：

题目:逐点比较插补原理的实现

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，利用逐点比较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与其技术要求，以与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．推导出用逐点比较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：设计任务与要求；方案比较与认证；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；调试记录与结果分析；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与递推公式。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。

关键词：逐点比较法、直线插补、步进电机、坐标进给、源程序。

目录

TOC\o1-3\h\z\u1设计任务和要求 1

2设计步骤 1

2.1硬件设计 1

2.1.1接口示意图 1

2.1.2方案论证 2

2.1.3单片机与8255的接口 3

2.1.4硬件接线原理图 3

2.1.5元件清单 4

2.2软件设计 5

2.2.1软件设计原理 5

2.2.28255的初始化编程 6

2.2.3步进电机走步控制程序 7

2.2.4主程序 8

2.3运行调试 9

2.3.1系统安装调试 9

2.3.2结果验证 9

3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