单片机数控X-Y工作台系统插补部分设计 第2页
摘 要
本设计研究的课题主要是基于单片机控制的数控X-Y工作台系统设计—插补部分设计。
在系统程序设计上运用逐点比较法使步进电机实现单坐标定位、两坐标直线插补和圆弧插补的基本功能；在此功能基础上通过建立象限判别程序，使X-Y工作台达到四象限的工作要求；并编写了代码处理指令，使CPU能够根据读入的指令信息（G代码与X轴和Y轴坐标），分别向X轴和Y轴步进电机输出执行指令所需的控制信号，从而完成指定的工序。
该设计选用KeilμVision2软件进行程序的编译和调试，在Proteus环境下实现进一步的调试并仿真得出程序的运行结果。此次设计的程序均能在Proteus中的控制系统仿真电路图中仿真通过，仿真时，只需从键盘输入G代码后，步进电机就能通过直线插补和圆弧插补，完成平面轮廓加工。关键字：插补 数控X-Y工作台 步进电机 单片机
Design of X-Y NC Worktable Based on Microcontroller——Interpolation partABSTRACT
The subject of this design study is mainly based on MCU control system design for CNC XY table - interpolation part of the design.
Procedures used in the system design by point by point comparison then single-coordinate positioning, linear interpolation of the two coordinates, circular Interpolation of the two coordinates by use the stepper motor; on the basis of this, establish quadrant identification procedures so that XY table can work in four quadrants; and write the code handler，so CPU according to the information which have been read(G code and the X-axis and Y-axis coordinates), output signals to two stepper motor separately for control the table how to move on X-axis and Y-axis to finish the specified process.
The design of the software programs used KeilμVision2 compile and debug, debugging at the Proteus and get the results of simulation. the results of the design of the program in the simulation by Proteus is wonderful, when simulation the program, just need input G code by the keyboard, stepper motor can control the table through linear interpolation and circular interpolation to finish plane contour machining.
Key words: Interpolation X-Y NC Worktable Stepping Motor Microcontroller
1.3 程序开发环境KeilμVision2简介毕业论文
http://www.751com.cnμVision2是一个标准的Windows应用程序，支持长文件名操作，其界面类似于MS Visual C++，可以再Windows95/98/2000/XP平台上运行，功能十分强大。它支持所有的KEIL8051工具，包括C编译器、宏汇编器、连接/定位器、目标代码到HEX的转换器。
采用Keil C51开发8051单片机应用程序一般需要以下步骤：
① 在μVision2集成开发环境中创建一个新项目文件（Project），并为该项目选定合适的单片机CPU器件。
② 利用μVision2的文件编辑器编写C语言（或汇编语言）源程序文件，并将文件添加到项目中去。一个项目可以包含多个文件，除源程序文件外还可以有库文件或文本说明文件。
③ 通过μVision2的各种选项，配置51编译器、A51宏编译器、BL51连接定位器以及Debug调试器的功能。
④ 利用μVision2的构造（Build）工功能对项目中的源程序文件进行编译连接，生成绝对目标代码和可选的HEX文件。如果出现编译连接错误则返回第2步，修改源程序中的错误后重新构造整个项目。
⑤ 将没有错误的绝对目标代码装入μVision2调试器进行仿真调试，调试成功后将HEX文件写入到单片机应用系统的EPROM中[2]。本文来自辣*文*论-文|网
2 X-Y数控工作台机械部件功能分析
2.1 步进电动机的工作原理
步进电动机又叫脉冲电动机，它是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模(D/A)转换器。在开环数字程序控制系统中，输出控制部分常采用步进电动机作为驱动元件。步进电动机控制线路接受微机发来的指令脉冲，控制步进电动机作相应地转动，从而是步进电动机驱动数控系统的工作台。很明显，指令脉冲的总数就决定了数控系统的工作台的总移动量，指令脉冲的频率就决定了移动的速度[3]。
步进电动机的工作就是步进转动。在一般的步进电动机工作中，其电源都是采用单极性的直流电源。要使步进电动机转动，就必须对步进电动机定子的各项绕组以适当的时序进行通电。
图2-1 四相步进电机步进示意图
图2-1为四相步进电动机步进示意图。开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。
当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。
2.2 步进电动机的工作方式
步进电动机可工作于单相通电方式，也可工作于双相通电方式和单相、双相交叉通电方式。选用不同的工作方式，可使步进电动机具有不同的工作性能，如减小步距、提高定位精度和工作稳定性等。
本系统选用的步进电动机是四相八拍工作方式，四相步进电机按照通电顺序的不同，
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