XY步进电机控制系统课程设计报告
步进电机课程设计报告
湖南工程学院课程设计课程名称微机原理与应用课题名称步进电机控制系统设计专业 ***班级 ***学号 ****姓名 ***指导教师 ***2011年 6 月 27日湖南工程学院课程设计任务书课程名称微机原理与应用课题步进电机控制系统设计专业班级 ***学生姓名 *** 学号 ***指导老师 *** 审批任务书下达日期 2011年 6月 27日任务完成日期2011年7 月 8日目录第1章概述 (1)1.1单片机概述 (1)1.2步进电机概述 (2)第2章系统总体方案设计 (3)2.1系统总体设计思路 (3)2.2系统总体设计方案方框图 (3)第3章硬件介绍与说明 (4)3.1开发板按键硬件连接及实物说明 (4)3.2开发板数码管硬件连接及实物说明 (5)3.3开发板步进电机硬件连接及实物图 (6)第4章软件设计流程 (7)4.1系统整体流程概述 (7)4.2系统整体流程图 (8)第5章调试结果与说明 (9)5.1系统调试 (9)5.2调试说明 (9)5.3调试结果 (10)第6章总结 (12)参考文献 (13)附录 (14)附录A系统原理图 (14)附录B程序清单 (15)第1章概述1.1 单片机概述单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。
尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。
同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。
而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
步进电机控制课程设计
步进电机控制 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解步进电机的原理与结构，掌握其工作方式；2. 使学生掌握步进电机控制的基础知识，包括驱动电路的设计与控制算法；3. 引导学生了解步进电机在自动化设备中的应用。
技能目标：1. 培养学生能够运用所学知识进行步进电机的选型与安装；2. 培养学生具备编写步进电机控制程序的能力，实现电机的精确控制；3. 提高学生动手实践能力，能够独立完成步进电机控制系统的搭建与调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对步进电机控制技术的兴趣，激发学生学习热情；2. 培养学生具备团队协作精神，能够在小组合作中发挥个人优势；3. 引导学生认识到步进电机控制技术在工业自动化中的重要性，树立科技创新意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为电子技术及应用领域的一门实用课程，针对高年级学生，他们在前期已经掌握了电子技术基础知识，具备一定的实践能力。
本课程旨在进一步提高学生的实际操作能力，培养他们解决实际问题的能力。
课程目标具体、可衡量，便于学生和教师在教学过程中明确预期成果。
通过本课程的学习，学生能够将理论知识与实际应用相结合，具备步进电机控制系统的设计与实施能力，为将来的职业生涯打下坚实基础。
二、教学内容1. 步进电机原理与结构：- 步进电机的工作原理- 步进电机的分类及结构特点- 步进电机的性能参数2. 步进电机控制系统基础：- 驱动电路设计与原理- 控制算法原理及应用- 步进电机与控制器接口技术3. 步进电机控制程序编写：- 控制程序设计流程- 编程语言及开发环境选择- 步进电机控制程序实例4. 步进电机控制系统实践：- 步进电机选型与安装- 控制系统硬件连接与调试- 控制程序下载与运行5. 步进电机应用案例分析：- 步进电机在自动化设备中的应用案例- 案例分析与讨论- 创新设计与实践教学内容安排与进度：第一周：步进电机原理与结构学习第二周：步进电机控制系统基础学习第三周：步进电机控制程序编写学习第四周：步进电机控制系统实践操作第五周：步进电机应用案例分析及创新设计教材章节关联：《电子技术与应用》第四章：电机控制技术《自动化控制系统》第三章：步进电机及其控制系统教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，按照教学大纲安排和进度，使学生能够循序渐进地掌握步进电机控制相关知识。
步进电机控制系统设计报告
课程设计报告单片机课程设计课程设计题目：步进电机无级调速系统设计姓名：学号：专业：班级：指导教师：10年4月29 日目录摘要随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。
研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。
步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，步进电机控制系统主要由步进控制器,功率放大器及步进电机等组成。
采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器,使得线路简单,成本低,可靠性大大增加。
软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式。
本设计是采用AT89C51单片机对步进电机的控制，通过IO口输出的时序方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片ULN2003驱动步进电机；同时，用 4个按键来对电机的状态进行控制，并用数码管动态显示电机的转速。
系统由硬件设计和软件设计两部分组成。
其中，硬件设计包括AT89C51单片机的最小系统、电源模块、键盘控制模块、步进电机驱动（集成达林顿ULN2003）模块、数码显示（SM420361K数码管）模块、测速模块（含霍尔片UGN3020）6个功能模块的设计，以及各模块在电路板上的有机结合而实现。
软件设计包括键盘控制、步进电机脉冲、数码管动态显示以及转速信号采集模块的控制程序，最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制，并将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上，对速度进行实时监控显示。
软件采用在Keil软件环境下编辑的C语言。
本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。
本控制系统的设计采用实验室中的试验箱单片机控制，通过人为按动各开关实现步进电机的开关，以及电机的加速及减速功能，另外还增加可设正反转的功能，具有灵活方便、适应范围广易懂的特点，能够满足实现自身实践动手能力提高的需求。
步进电机驱动系统设计报告
步进电机驱动系统设计报告1. 引言步进电机是一种常用的控制设备，它能够以离散的步进角度旋转，并且能够保持稳定位置。
本报告旨在介绍我们设计的步进电机驱动系统，包括硬件设计、软件开发和性能测试。
2. 硬件设计步进电机驱动系统的硬件设计包括供电电路、控制电路和电机驱动电路。
2.1 供电电路供电电路负责为整个系统提供电源。
我们选择了12V直流电源作为系统的供电电源，以保证电机稳定运行。
2.2 控制电路控制电路用于接收用户的控制指令，并将其转化为电机驱动信号。
我们采用了微处理器进行控制电路的设计，利用其IO口和相关外围电路实现与电机驱动电路的连接。
2.3 电机驱动电路电机驱动电路通过给定特定的电流和方向信号，控制步进电机的转动。
我们采用了步进电机驱动芯片进行电机驱动电路的设计，驱动芯片能够根据输入信号的变化，控制电机按照给定的步进角度旋转。
3. 软件开发软件开发包括电机控制程序的编写和电机控制界面的设计。
3.1 电机控制程序电机控制程序根据用户的输入指令，通过控制电路向电机驱动电路发送正确的信号，从而控制电机转动。
我们采用了C语言进行程序编写，结合控制电路的IO 口进行控制信号的生成。
3.2 电机控制界面电机控制界面是用户与系统进行交互的接口。
我们设计了一个简单的图形用户界面，用户可以通过该界面设置电机的运行参数，包括步进角度、转速等。
4. 性能测试为了验证步进电机驱动系统的性能，我们进行了一系列的性能测试。
4.1 步进角度测试我们通过设置不同的旋转角度，测试步进电机在给定角度下的准确度。
测试结果显示，步进电机能够非常稳定地按照给定角度旋转。
4.2 转速测试转速测试用于检验步进电机在不同速度下的运行情况。
实验结果表明，步进电机能够在不同速度下保持平稳运行，并且具有较高的转速稳定性。
4.3 负载能力测试负载能力测试用于测试步进电机在不同负载情况下的运行情况。
我们通过增加外加负载，测试了步进电机在不同负载下的转速和转矩。
步进电机控制课程设计报告
（封面）XXXXXXX学院微机原理课程设计实验报告题目：院（系）：专业班级：学生姓名：指导老师：时间：年月日课题名：步进电机控制一、课题内容和提示：编程提示：（1）步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换来使电机做步进式旋转。
调节输入脉冲的频率可改变步进电机的转速。
（2）编写程序使步进电机按正转10圈，反转5圈，再正转10圈，再反转5圈的规律旋转。
（3）调整延时参数，使步进电机的转动速度为每秒5转。
二、报告要求：每秒5转对应的延时参数是多少？，这个数字与微机的速度有什么关系？为什么？三、设计思路：（1）前言：步进电机具有控制简便、定位准确等特点。
随着科学技术的发展,在许多领域将得到广泛的应用。
鉴于传统的脉冲系统移植性不好,本文提出微机控制系统代替脉冲发生器和脉冲分配器,用软件的方法产生控制脉冲,通过软件编程可以任意设定步进电机的转速、旋转角度、转动次数和控制步进电机的运行状态。
以简化控制电路,降低生产成本,提高系统的运行效率和灵活性。
在此基础上提出了双三拍步进电机程序控制的硬件接口电路、程序流程图和汇编程序。
步进电机是自动控制系统中常用的执行部件。
步进电机的输入信号为脉冲电流,它能将输入的脉冲信号转换为阶跃型的角位移或直线位移,因而步进电机可看作是一个串行的数/模转换器。
由于步进电机能够直接接受数字信号,而不需数/模转换,所以使用微机控制步进电机显得非常方便。
（2）步进电机有以下优点:(1)通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制;(2)位置误差不会积累;(3)与数组设备兼容,能够直接接收数字信号;(4)可以快速启停。
（3）步进电机的工作原理：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
步进电机控制系统课程设计
课程设计报告
课程名称：微型计算机控制技术
设计题目：步进电机控制系统
专 业：计算机科学与技术
班 级：
学 号：
姓 名：
时 间：
指导老师：
一、系统概述……………………………………3
1.系统设计摘要…………………………………… 3
2.系统设计概要…………………………………… 3
（1）设计目的……………………………………3
图1 三相通电时序图
另外通过控制脉冲发出的频率，就可以控制电机的转速。
II.设计工作原理
本设计实现的工作过程如ห้องสมุดไป่ตู้述：
首先系统电源开启，然后检测启动开关（K3键实现），如果开关（K3）处于启动状态，则系统开始工作，否则将等待。启动后，系统能按照我们所控制的方式控制步进电机转动。如K0单三拍，K1双三拍，K2三相六拍三种通电方式；运转过程中可以用方向控制开关（K4）控制方向。整个系统工作过程，指示灯指示步进电机工作方式（正转红灯亮，反转黄灯亮，停止绿灯亮）。系统连续工作，过程中可以随时启动或停止，以及调节它的步数（K5-K12实现）。在LED显示器上显示剩余的工作步数，直至给定的步数转完为止，系统停止。
a.单三拍，通电顺序为： A B C
b.双三拍，通电顺序为： AB BC CA
c.三相六拍，通电顺序： A AB B BC C CA
对于方向控制，例如三相六拍，如果是A→AB→B→BC→C→CA这样的顺序，那么电机是正转；如果是A→AC→C→B→B→BA这样的顺序，那么电机是反转。（如图1）通电时序图：
电机部分的设计，由于Proteus没有三相步进电机的元件，我是先用一个PWSMERVO电机模仿三相电机，先用来测试程序是否正确，看其功能是否实现。后面我另外补充了对三相电机制作，如下图所示，采用单片机直接驱动电机运转。
步进电机控制器课程设计
步进电机控制器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握步进电机的原理、结构及其工作方式；2. 使学生了解步进电机控制器的基本组成、功能及其在自动化控制中的应用；3. 引导学生掌握步进电机控制器的编程方法，能够编写简单的控制程序。
技能目标：1. 培养学生运用步进电机控制器进行实际电路搭建与调试的能力；2. 提高学生分析和解决步进电机控制过程中出现问题的能力；3. 培养学生团队协作、沟通交流的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对步进电机控制器及相关自动化设备的兴趣，激发学生探究精神；2. 增强学生的创新意识，鼓励学生勇于尝试，培养解决问题的自信心；3. 引导学生认识到科技对社会发展的推动作用，增强学生的社会责任感。
课程性质分析：本课程为实践性较强的课程，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点分析：学生在前期已经学习了电机原理、电子技术等相关知识，具备一定的理论基础，但实际操作经验不足。
教学要求：1. 结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 注重培养学生的团队协作能力和创新能力；3. 关注学生的个体差异，因材施教，提高教学质量。
二、教学内容1. 步进电机原理与结构- 介绍步进电机的种类、原理及特点；- 分析步进电机的结构及其工作方式；- 结合教材第3章第2节内容，阐述步进电机在自动化控制系统中的应用。
2. 步进电机控制器组成与功能- 讲解步进电机控制器的硬件组成及各部分功能；- 介绍步进电机控制器的软件编程方法；- 引导学生阅读教材第4章第1节，了解控制器在自动化设备中的应用实例。
3. 步进电机控制器编程与调试- 教授步进电机控制器编程的基本语法和技巧；- 指导学生编写简单的控制程序，实现步进电机的运动控制；- 结合教材第4章第3节，组织学生进行实际电路搭建与调试，培养学生的动手能力。
4. 步进电机控制应用案例分析- 分析典型的步进电机控制应用案例，如数控机床、机器人等；- 引导学生了解教材第5章相关内容，探讨步进电机在各个领域的应用前景。
XY数控工作台机电系统设计
目录前言........................................................................................................................... - 2 -第一章课程设计的目的、意义及要求 ................................................................ - 3 -第二章课程设计的内容 ........................................................................................ - 4 -第三章数控系统总体方案的确定 ........................................................................ - 5 -第四章机械部分设计 ............................................................................................ - 6 -4.1确定系统脉冲当量 ................................................................................ - 6 -4.2. 导轨上移动部件的重量估算 .............................................................. - 6 -4.3 铣削力的计算 ....................................................................................... - 6 -4.4 滚动导轨副的计算与选型 ................................................................... - 7 -4.5 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 ........................................................... - 8 -4.6 步进电动机减速箱的选用 ................................................................. - 10 -4.7 步进电动机的计算与选型 ................................................................. - 11 -4.8 增量式旋转编码器的选用 ................................................................. - 15 -第五章工作台控制软件设计 .............................................................................. - 15 -第六章步进电动机驱动电源的选用 ................................................................ - 18 -第七章结束语 ...................................................................................................... - 18 -参考文献 ................................................................................................................ - 19 -前言课程设计是机床数控系统课程的十分重要实践环节之一。
毕业论文-两轴步进电机X、Y工作台的单片机控制系统设计
毕业设计任务书学生姓名:崔永远专业班级:机电011指导教师：张书涛教研室(研究所)主任：彭晓南两轴步进电机X、Y工作台的单片机控制系统设计摘要鉴于单片机具有优异的性能价格比、较高的集成度和较小的体积以及很强的控制功能和低电压、低功耗等优点，用它作为控制核心的产品越来越多，广泛应用于机电控制、智能仪器仪表以及人类生活中。
本文将介绍基于单片机的两轴步进电机控制系统的硬件结构、方案设计以及性能分析等方面的内容。
两轴步进电机的单片机控制系统主要应用于数控工作台的控制、机器人以及其它的遥控装置中。
由单片机控制驱动步进电机带动执行元件工作。
通过单片机发出实时控制脉冲，从而实现一些要求的功能。
本文将介绍系统如何实现数控系统中的直线插补、圆弧插补、按键控制、参数显示等功能。
在本设计中使用了具有大容量存储器的AT89S52单片机，另外它的内部还含有FLASH存储器和紫外光擦写只读存储器EPROM，因此在系统的工作过程中，能有效地保护部分重要数据，不受外界因素影响而遭到破坏（如电源故障等），还具有多次可擦写存储器内容的功能；其次，还使用了MAX7219显示驱动芯片、UIL2803功率驱动芯片、采用3×3矩阵式键盘、7段双八字数码显示管以及四相步进电机等元器件，它们构成了整个控制系统。
关键词单片机，机电控制，直线插补,圆弧插补,控制系统目录前言 (1)第一章单片机控制系统总体设计 (3)§1单片机的最小系统 (3)§1.1 存储结构 (3)§1.2 中断系统 (4)§1.3 定时/计数器工作方式 (6)§1.4 I/O口的结构及功能 (7)§2控制系统总体设计方案 (8)§2.1 控制系统的功能设计 (9)§2.2 控制系统的器件选择 (9)§2.3 控制系统的电路原理图 (12)第二章单片机控制系统的软硬件设计 (14)§1键盘接口设计 (14)§1.1 按键结构选择 (14)§1.2 按键工作方式 (15)§1.3 键盘消抖动处理 (15)§2运行参数显示 (17)§2.1 LED驱动接口电路设计 (17)§2.2 LED结构与显示原理 (19)§3步进电机控制系统设计 (21)§3.1 步进电机控制原理 (21)§3.2 步进电机的功率驱动 (22)§3.3 步进电机的升降速控制 (23)§4数控插补原理 (24)§4.1 插补方法 (24)§4.2 直线插补原理及程序流程图 (25)§4.3 圆弧插补原理及程序流程图 (26)§5分析系统各功能能否实现 (28)§6控制系统主程序流程图 (30)§7 ISP下载线原理与制作 (31)结论 (33)参考文献 (33)致谢 (34)附录 (35)前言随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种I/O接口集成在一块芯片上，形成了芯片级的计算机，而单片机就是这种微型计算机。
步进电机控制器课程设计
步进电机控制器课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握步进电机控制器的基本原理、工作方式和应用场景。
通过本课程的学习，学生应能理解步进电机的运行原理，熟练掌握步进电机控制器的使用方法，并能够运用所学知识解决实际问题。
具体来说，知识目标包括：1.了解步进电机的基本原理和工作方式。
2.掌握步进电机控制器的功能和性能指标。
3.熟悉步进电机控制器在各种应用场景中的使用方法。
技能目标包括：1.能够正确安装和调试步进电机控制器。
2.能够编写简单的步进电机控制程序。
3.能够对步进电机控制器的运行状态进行监测和故障排查。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生对先进制造技术的兴趣和认识，增强学生的创新意识。
2.培养学生团队合作精神和动手实践能力。
3.培养学生对工程伦理和职业素养的重视。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.步进电机的基本原理和工作方式：包括步进电机的结构、原理、特性等。
2.步进电机控制器的功能和性能指标：包括控制器的硬件组成、软件设置、接口协议等。
3.步进电机控制器的应用场景：包括步进电机在工业自动化、机器人、数控机床等领域的应用。
4.步进电机控制器的安装和调试：包括控制器的硬件连接、参数设置、故障排查等。
5.步进电机控制程序的编写：包括控制算法、程序结构、调试与优化等。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标，我们将采用多种教学方法进行教学，包括：1.讲授法：通过讲解和演示，使学生了解步进电机控制器的基本原理和功能。
2.讨论法：通过小组讨论和问答，培养学生的思考能力和团队协作精神。
3.案例分析法：通过分析实际应用案例，使学生更好地理解步进电机控制器的应用场景。
4.实验法：通过动手实践，使学生掌握步进电机控制器的安装、调试和编程技巧。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：选择一本与步进电机控制器相关的教材，作为学生学习的主要参考资料。
2.参考书：提供一些与步进电机控制器相关的参考书籍，供学生深入研究。
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机电系统综合设计报告平面XY——步进（伺服）数字控制设计院系名称：机械与储运工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化09-3班学生姓名：徐利达学号：2009041322同组学生姓名：王鹏学号：2009041319指导教师：张蓬完成日期 2013年 4 月 7 日摘要本次机电系统综合设计要求通过计算机高级编程语言实现对步进电机的运动控制来进行控制，以达到对机电一体化知识的巩固提高及综合运用。
本报告详细讲述了GT运动控制的硬件和软件环境，阐述了GT系统运动控制器的控制原理，数控技术中逐点比较法的插补原理，图像二值化原理，图形轮廓提取四邻域法原理，以及这些原理在本次机电系统综合设计中的具体应用和实现方法。
介绍本小组制作NL（No Limited）步进电机控制系统的界面和原理，让读者在一定程度上了解数控技术，图像处理技术以及其他方面的相关内容。
关键词：步进电机；C语言；二值化目录摘要 (I)第1章设计目的及要求 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计要求 (1)第2章设计的软硬件环境 (2)2.1 设计系统硬件环境 (2)2.2 设计系统软件环境 (2)第3章设计原理 (3)3.1 电机驱动使能及驱动 (3)3.1.1 运动控制卡的初始化 (3)3.1.2 对专用输入信号参数进行设置 (3)3.1.3 运动控制轴的初始化 (3)3.2 单轴运动 (4)3.3 多轴运动 (5)3.4 图像的二值化轮廓提取 (6)3.5 轮廓绘制 (7)第4章设计方案及具体实施 (8)4.1 总体设计方案 (8)4.2 运动控制的初始化以及测试 (9)4.2.1 运动控制的初始化 (9)4.2.2 运动测试 (10)4.3 几何图形加工的程序实现方法 (10)4.3.1 直线加工的程序实现方法 (10)4.3.2 圆弧以及椭圆弧加工的程序实现方法 (11)4.4 图形轮廓加工的程序实现方法 (11)4.4.1 笔头位置调整方法 (11)4.4.2 图像二值化及轮廓提取方法 (12)4.4.3 图像数据处理及轮廓加工方法 (13)第5章设计结果与分析 (14)5.1 任务完成情况以及设计优缺点 (14)5.1.1 优点 (14)5.1.2 缺点 (14)5.2 困难及解决 (14)第6章设计总结 (16)附录A 机电设计日志 (17)附录B 设计成果（加工的曲线图，轮廓图，软件设计界面） (18)第1章设计目的及要求1.1 设计目的本次机电系统综合设计要求以GT系列运动控制器为核心，以计算机语言为控制手段，通过计算机与运动控制器相互通信，对其进行运动的初始化，运动过程的控制来实现运动控制器两轴和笔架的运动，并绘制简单的几何图形如：直线、圆、椭圆等，以及绘制通过计算机程序图形识别、轮廓识别处理后的图像。
1.2 设计要求利用GT系列运动控制器和GXY系列运动平台，在windows下用VB语言实现平面XY的数字加工控制。
基本要求如下：编写GT系列运动控制器和GXY系列运动平台的初始化程序，通过初始化程序可实现系统的复位；编写平面X、Y的驱动程序以控制X、Y方向的运动；编写插补算法以实现平面四象限的直线，顺、逆圆，顺、逆椭圆，以及圆弧和椭圆弧简单的几何图形绘制；编写控制程序以实现任意图像的轮廓提取，并对提取的轮廓数据进行处理，将轮廓数据转化为对二维伺服数据控制机床的驱动代码，利用伺服驱动函数库实现在该设备上的轮廓加工；实现以上加工图形的绘制时必须在图形绘制中实现抬笔落笔的控制盒超界判断。
第2章设计的软硬件环境2.1 设计系统硬件环境本次机电系统综合设计所采用的GT运动控制器主要用于对机械传动装置的速度、位置进行实时的控制管理，使运动部件按照预期的轨迹和规定的运动参数完成相应的动作。
运动控制系统为开环控制系统。
GT系列运动控制器机械本体采用模块化拼装，其主体由两个直线运动单元（X、Y两直线运动轴）组成。
每个直线运动单元主要包括工作台面、滚珠丝杠、导轨、轴承座、基座、伺服电机等部分。
为实现运动对平台运动轨迹的记录，GT运动控制器还配备了由继电器控制上下运动的笔架，来进行图形的绘制。
2.2 设计系统软件环境本次机电系统综合设计，通过计算机高级语言C实现对运动控制器运动参数、运动方式的计算和控制。
本小组采用VC6.0++进行可视化的编程，GT运动控制器提供了DOS下的运动函数库和Windows下的运动函数动态链接库，本小组使用的是Windows下的运动函数动态链接库，只要调用运动函数库中的函数，就可以实现运动控制器的各种功能。
在Windows系统下使用VC中函数库，只需要将GT400.dll、GT400.h、GT400.lib三个文件放到源程序根目录下，再将GT400.lib添加到用户工程中，GT运动控制器提供的Windows下的运动函数动态链接库就可以直接调用。
第3章设计原理按照本次机电系统综合设计的要求，本小组利用VC++，实现对运动控制器的控制，使运动控制按照VB程序进行单轴运动、多轴协调运动、简单几何图形插补运算绘制、复杂图形绘制等等。
3.1 电机驱动使能及驱动在实现GT运动控制器的运动之前，需对其运动控制卡、运动控制轴、运动控制器、专用输入信号参数设置进行初始化，初始化之后才可以实现运动控制器简单的单轴运动，多轴协动。
3.1.1 运动控制卡的初始化在运动控制器初始化中需先打开运动控制器设备，复位运动控制器，设置控制周期并对每一轴进行中断屏蔽。
GT运动控制器库函数中提供的运动控制器初始化函数中GT_Open()用于打开运动控制器设备，GT_Reset() 用于复位运动控制器，GT_SetSmplTm()用于设置控制周期，rtn=GT_SetIntrMsk()屏蔽轴中断。
（详细初始化过程程序见源程序）。
其中，运动控制器以特定的控制周期刷新控制输出，单位是微秒。
运动控制器再控制周期内要完成必要的计算，控制周期不能太小，因此设定的范围为48—1966.08微秒。
运动控制器默认的控制周期为200微秒，一般不应小于这个值。
在本次设计中，始终采用200毫秒的控制周期。
3.1.2 对专用输入信号参数进行设置对专用输入信号参数进行设置即设置限位开关有效电平。
运动控制器通过两个（正向、负向）限位开关自动地设定控制轴的运动范围。
一旦限位开关被触发，运动控制器自动地禁止控制轴朝越限的方向运动。
运动控制器默认的限位开关为常闭开关。
即正常工作时，限位开关信号为低电平；限位开关触发时，限位开关为高电平。
在此用到了函数库中的GT_LmtSns(LmtSense)来对限位开关有效电平进行设置。
（详细程序见源程序）。
3.1.3 运动控制轴的初始化对运动控制轴的初始化则需要用GT_ClrSts()函数清除当前轴不正确状态，用GT_StepPulse()函数设置输出正负脉冲信号，用GT_AxisOn()函数开启当前轴的驱动使能（详细的轴初始化源程序见源程序）3.2 单轴运动在运动的初始化完成以后，便可以通过调用库函数的单轴运动命令来实现运控器的单轴运动。
运控器针对单轴运动提供了四种运控模式：S-曲线模式、梯形曲线模式、速度控制模式、电子齿轮模式。
在本次课程设计中会使用S-曲线模式和梯形曲线模式。
梯形曲线模式的速度曲线如图3.1所示：图3.1 梯形速度曲线第一阶段，速度按照设定的加速度值从零加速到最大速度；第二阶段，加速度为零，速度保持已达到的最大速度运行到第三阶段；第三阶段，按设定的加速度减速到零，此时达到要求的目标位置。
编程中，调用库函数中GT_PrflT()函数可以实现梯形曲线运动模式，另外还需进行相应的参数设置：GT_SetAcc() 设置当前轴的加速度，GT_SetVel() 设置当前轴的最大速度，GT_SetPos() 设置当前轴的目标位置。
S形曲线模式的速度曲线如图3.2所示：图3.2 S-曲线模式速度、加速度、加加速度曲线用GT_PrflS()函数设置当前轴的运动模式为S-曲线模式，其它必需函数以及函数功能如下：GT_SetJerk() 设置当前轴的加加速度GT_SetMAcc() 设置当前轴的最大加速度GT_SetVel() 设置当前轴的目标速度GT_SetPos() 设置当前轴的目标位置这里，加速度的单位是Pulse/ST 2,速度单位是Pulse/ST，目标位置单位是Pulse，Pulse是脉冲数。
其换算关系为：平台向前运动10000Pulse相当于运动4mm。
在对单轴的这些运动模式设置好后，使用GT-Update（）对参数进行刷新后便可使单轴按照所定参数进行运动了。
3.3 多轴运动运动控制器可以实现两种轨迹的双轴协调运动：直线插补、圆弧插补。
在双轴协动之前，需对坐标进行映射，以实现坐标系与轴的对应，实现轴的坐标化。
通过调用GT_MapAxis() 命令可以将在坐标系内描述的运动通过映射关系映射到相应的轴上。
从而建立各轴的运动和要求的运动轨迹之间的运动学传递关系。
运动控制器根据坐标映射关系，控制各轴运动，实现要求的运动轨迹。
调用GT_MapAxis() 命令时，所映射的各轴必须处于静止状态。
这种映射关系能够简单地描述成下面的计算公式：Axis _ N = Cx × x + Cy × y + Cz × z + Ca × a + C由于所用的运动控制系统仅限于两轴，因此上式中Cz，Ca为零。
映射是双轴联动的前提，双轴运动实现还必须设置双轴联动的合成速度和合成加速度。
其合成速度和合成加速度的数学表达式如下：合成速度：V=V x2+V Y2+V Z2+V A2合成加速度：Acc=Acc x2+Acc Y2+Acc Z2+Acc A2在GT运动控制函数库中可以通过调用GT_SetSynV el(double V el)来设置轨迹段的合成运动速度，调用GT_SetSynAcc(double Accel)来设置坐标系运动中轨迹段的合成加速度。
双轴映射和运动参数的设置是双轴联动的基础。
GT运动控制器提供了两种多轴联动的方式即多维直线插补运动和多平面圆弧插补运动。
本次课程设计的共同运动控制器限于两轴，因而直线插补仅为两维直线插补，圆弧插补仅为XY平面圆弧插补。
调用函数库中GT_LnXY()可以实现两维直线插补（以终点为输入参数），调用GT_ArcXY()可以实现XY平面圆弧插补（以圆心位置和角度为输入参数），调用GT_ArcXYP()可以实现XY平面圆弧插补（以终点位置和半径为输入参数），这样便可实现双轴联动下直线和圆弧的绘制。
运控器简单运动的控制只需要直接调用函数库中函数即可，涉及到的程序设置还不是很多。
3.4 图像的二值化轮廓提取图形轮廓提取是要从黑白的图片中提取出运动控制器的运动轨迹,是可以脱离控制器单单由程序实现的过程。