基于单片机二维数控实验平台设计与实现
二维步进单片机控制工作台控制系统设计
摘要如今，由于工作台操作简单，精度高，能够满足一般生产需求。
正因为如此，所以它广泛应。
本文主要研究的是两维步进单片机控制工作台的控制部分。
主要的任务就是用单片机实现两个步进电机的正反转和速度的控制。
本控制系统可以由键盘输入运行的步数，由LED 管显示，信号经单片机转换，采用软件对信号进行环形分配，利用光电隔离器进行光电隔离，经功率放大器进行信号的放大，用放大的信号来驱动步进电机的运行。
由各个功能键控制系统的运行，按启动键后，步进电机按照输入的步数进行走步；如在运行期间按停止键，则步进电机停止运行。
工作台的两头都有行程开关，如果超出了极限位置，行程开关闭合，步进电机停止转动，并且蜂鸣器报警。
关键词：工作台；步进电机；单片机AbstractNowadays, The workbench is easy to operate, the precision is high, and it can meet the generally production demand . Just because of this,so it is widely used.Main research of this paper is that the part of control of the two-dimension stepping single-chip microcomputer control workbench. The main task is to realize two stepping motor’s rotating positive and negatively and control of pace with single-chip microcomputer. The running steps are input by keyboard in this control system, displayed by the LED tube. The signal is transformed by single-chip microcomputer . The signal Loop allotter is achieved by software. The photoelectricity seclusion is achieved by Electro-optical disconnector. The signal is enlarged by power Amplifier. Then the signal can run the stepping motor. The system’s run is controlled by functional keys. Stepping motor will run to the given steps if the “start”key is pressed. Meanwhile, stepping motor will stop if the “stop”key is pressed. There are limit switches on the two heads of the workbench, if the workbench go beyond the terminal position, the limit switch is off, the stepping motor will be stop at once, and the buzzer scream.Keywords workbench stepping motor single-chip microcomputer1 绪论 (1)课题研究的背景 (1)工作台的发展现状与方向 (1)本课题研究的范围和意义 (3)步进电机的发展现状 (3)单片机的发展现状 (4)2 控制系统的总体设计 (6)系统总体方案 (6)机械系统 (6)控制系统设计 (6)2.3.1接口设计 (6)2.3.2控制方案的选择 (7)2.3.3伺服系统设计 (7)3 控制系统的设计方案 (8)硬件系统设计 (8)3.1.1系统的硬件结构 (8)3.1.2步进电机 (8)3.1.3微处理器的选择 (15)3.1.4键盘操作的接口电路设计 (17)3.1.5显示部分操作的接口和电路设计 (21)3.1.6 报警电路的设计 (24)3.1.7 单片机与PC机的通信 (25)3.1.8系统的抗干扰设计 (26)软件系统设计 (28)3.2.1 软件结构设计 (28)3.2.2系统的程序流程 (29)结论 (40)致谢 (41)参考文献 (42)课题研究的背景当今社会，随着科技的发展，工作台的应用越来越广泛。
二维数控实验台系统控制原理
二维数控实验台系统控制原理
二维数控实验台系统的控制原理是通过计算机对实验台进行控制，实现加工过程的自动化。
具体的控制原理如下：
1. 数控系统：实验台上配备了一个数控系统，由计算机和相关控制器组成。
计算机负责接收用户输入的加工指令，并将其转换为相应的控制信号发送给控制器。
2. 控制器：控制器是连接计算机和实验台各个执行部件的中间设备，负责接收计算机发送的控制信号，并将其转换为电气或液压信号，驱动实验台的各个执行部件进行相应的运动。
3. 执行部件：实验台的执行部件包括电动机、伺服系统、传感器等。
电动机通过接收控制信号，驱动实验台进行直线或旋转运动；伺服系统可以对加工过程进行精确控制；传感器用于检测实验台的位置、力度等信息，并将其反馈给控制器。
4. 加工指令：用户可以通过计算机输入加工指令，包括加工路径、加工速度、切削参数等。
计算机将加工指令转化为控制信号，通过控制器驱动实验台执行相应的运动。
5. 反馈系统：实验台上的传感器可以实时检测加工过程中的位置、力度等信息，并将其反馈给控制器。
控制器通过分析反馈信号，实现对加工过程的闭环控制。
通过以上的控制原理，二维数控实验台系统能够实现高精度、高效率的加工过程，提高了加工质量和生产效率。
基于网络的数控实验平台设计与实现
目前 大多 数高校 或者 研究所 都有 相 当数量 的数 控
系统 ， 这些 系统 都是针 对学 生实 习使用 ， 上课 阶段该 在 平 台可 以发挥作 用 ， 是都 有一 定 的问题 ， 在操 作 实 但 存 习的学生 多和机 床操作 时 间少且 数控 系统 使用 的时 问
ＬＡ ｉｏｏ Ａ ｏｇ Ｙ Ｎ Ｙ ｎｉ Ｉ Ｏ Ｘ ａｂ ，Ｃ Ｉ ｎ ， Ｉ ａｊ Ｙ ｅ （ ｏ ｅｅｏ ａ ｕａｔｒ ｇＳｉｎｅａｄＥ ｇｎｅｉｇ Ｓｕｈ ｅｔ ｎ ｅｓｙｏ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｎ ｆ ｕ ｎ ｃ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒ ， ｏｔｗ ｓ Ｕ ｉ ｒｉ ｆ ｌ Ｍ ｃｉ ｅ ｎ ｖ ｔ
相对 集 中的矛盾 。笔 者 提 出了一 种 相 对 开放 的思 路 ，
３ ０帧 Ｄ １的图像 ， 而且 图像 清楚 。 本设 计 实现采 用 的是 Ｌ Ｃ ２ ２ ｊ ２位 Ａ Ｍ处理 Ｐ ２９ ＿ ３ Ｒ 器， 该处 理器 具有 速度快 、 量大 、 能稳 定 、 容 性 在线调试 方便等 优点 。Ａ Ｍ 作 为智 能控 制器 应 用 于工业 控 制 Ｒ
系统 体系结 构 ， 中 Ｄ Ｐ主要 是 负 责运 动控 制 ， 括 其 Ｓ 包 速度控 制 、 置控 制 、 冲 分 配 、 补 控 制 等操 作 。为 位 脉 插 了 本 次 平 台设 计 ， 门设 计 了 以 太 网 转 串 口 的 模 专
块 ， 该模 块将 网络数 据包 转化 成 串 口数 据 。而 Ａ Ｍ Ｒ
关 键字 ： 网络数 控 系统 中图分类 号 ： Ｐ ９ Ｔ ３ Ｇ代码 远 程控 制 文献标 识码 ： Ｂ
单片机数控技术实训报告
一、实训背景随着工业自动化水平的不断提高，数控技术已成为现代制造业的重要支撑技术。
单片机作为数控系统的核心控制单元，其稳定性和可靠性直接影响着数控系统的性能。
为了使学生深入了解单片机在数控技术中的应用，提高学生的实践能力和创新精神，本次实训以单片机数控技术为主题，通过实际操作，使学生掌握单片机数控技术的基本原理、系统设计及调试方法。
二、实训目的1. 理解单片机数控技术的基本原理，掌握单片机在数控系统中的应用。
2. 学会单片机数控系统的硬件设计，包括电路设计、元器件选择等。
3. 掌握单片机数控系统的软件编程，包括控制算法、数据采集等。
4. 熟悉单片机数控系统的调试方法，提高故障排除能力。
5. 培养学生的团队协作精神和创新意识。
三、实训内容本次实训主要分为以下几个部分：1. 理论学习（1）单片机基本原理：介绍单片机的组成、工作原理、编程方法等。
（2）数控技术基础：介绍数控系统的组成、工作原理、控制方法等。
（3）单片机数控技术：介绍单片机在数控系统中的应用，包括硬件设计、软件编程、调试方法等。
2. 硬件设计（1）单片机最小系统设计：包括单片机、晶振、复位电路、电源电路等。
（2）数控系统硬件设计：包括步进电机驱动电路、传感器接口电路、显示电路等。
3. 软件编程（1）单片机编程环境搭建：使用Keil、IAR等集成开发环境进行编程。
（2）控制算法编写：包括步进电机控制算法、传感器数据处理算法等。
（3）数据采集与处理：使用A/D转换器采集传感器数据，并进行处理。
4. 调试与测试（1）硬件调试：检查电路连接、元器件焊接等，确保硬件电路正常工作。
（2）软件调试：使用仿真器或下载器进行程序调试，检查程序运行是否正常。
（3）系统测试：进行实际运行测试，验证系统性能。
四、实训过程1. 理论学习阶段通过查阅资料、课堂讲解等方式，学生对单片机数控技术有了初步的认识。
掌握了单片机的基本原理、数控技术基础以及单片机在数控系统中的应用。
基于PLC二维数控实验平台设计与实现
优秀设计基于PLC的二维数控实验台的设计与实现[摘要]本论文课题是基于PLC的二维数控实验台的设计与实现，目的是为了了解二维数控实验台的设计方法和特点，以及如何用PLC控制数控实验台的动作，将所学到的理论知识运用到实际设计之中，理论和实践相结合。
本文首先通过对怎样用PLC控制数控实验台的介绍加深人们对PLC控制的了解。
然后对实验台进行分析，最终确定PLC对数控实验台的速度与位移的控制。
在对实验台机械结构进行设计的过程中，主要对滚珠丝杠螺母副和电机进行了计算、选型、校核，确保了机械传动部件的精度和刚度，使之满足系统的要求：通过计算，选择了步进电机驱动。
实验台有极限位置限位，当实验台运行过极限位置时，应将主控电路切断。
运动控制分自动和手动两种，自动和手动的转换，由操作面板上进行设置。
不论是手动还是自动，开始运行时首先启动电机，同时接通I／O回路电源。
如遇到意外，可按急停按钮，停止电机，同时切断回路电源。
[关键字]PLC控制，二维数控实验台PLC-based two-dimensional test-bed CNC Design andImplementation【Abstract】In this paper, the subject is based on the PLC of the two-dimensional test-bed CNC Design and Implementation, In order to understand the purpose of test-bed two-dimensional numerical control design method and characteristics of, PLC control, as well as how to test the action of NC, Learned to use the theoretical knowledge to practical design, combination of theory and practice.In this paper, through the PLC to control how the introduction of NC test-bed to deepen people's understanding of PLC control. And then an analysis of the test-bed, CNC PLC to finalize the test-bed for the speed and displacement control.In the mechanical structure of the experimental design process, Vice-principal of the ball screw and motor calculated, selection, checking to ensure the accuracy of mechanical transmission components and stiffness, So as to meet the system requirements: through the calculation, select the stepper motor driver.There is a limit on the location of test-bed limit, When the test-bed run-off limit, the control circuit should be cut off. Motion control of two sub-automatic and manual, automatic and manual conversion, carried out by the operator panel settings. Whether manually or automatically, First of all, start at the beginning of operation of motors, At the same time to connect I / O circuit power. In case of accident, Stop button can stop the motor, at the same time cut off the power circuit.【Key words】PLC control CNC two-dimensional test-bed目录第一章前言 (1)1.1设计课题的意义 (2)1.2设计任务的介绍 (2)1.3 PLC实验台的组成 (2)第二章方案的确定 (3)2.1设计参数 (3)2.2机械传动部件的选择 (3)2.3控制系统的设计 (4)第三章机械部分的设计 (5)3.1导轨上移部件的重量估算 (5)3.2直线滚动导轨副的计算 (5)3.2.1滑块承受工作载荷的计算 (5)3.2.2导轨额定寿命的计算 (5)3.3滚珠丝杠副的计算 (6)3.3.1滚珠丝杠副最大动载荷的计算 (6)3.3.2初选滚珠丝杠副的型号 (6)3.3.3 传动效率的计算 (6)3.3.4刚度的校验 (7)3.3.5压杆稳定性校验 (8)3.4步进电动机的计算 (8)3.4.1计算加在电动机转轴上的总惯动惯量 (8)3.4.2计算加在电动机转轴上的等效负载转矩 (9)3.4.3步进电机最大静转矩的确定 (10)3.4.4步进电动机的性能校核 (10)第四章PLC控制系统的设计 (13)4.1 PLC的选择 (13)4.2 PLC的I/O地址分配 (15)4.3 位置控制模块的设计 (16)4.3.1定位模块初始化设定 (16)4.3.2定位位置和速度设定 (17)4.4 步进电机驱动器的选择 (18)致谢 (20)附录 (21)参考文献 (22)外文翻译 (23)第一章前言1.1 设计课题的意义机电一体化毕业设计在机电一体化专业教学中占有重要位置，它关系到学生知识的综合运用和学生动手能力的培养及机电产品开发的能力。
数控二维平台的开发
工控机底板
显示卡
其它功能模块
1、工业控制计算机 （工控机底板）
2、PCI1020运动控制卡
3、CN1是62芯D型插头的连接插座
62芯D型插头各管脚功能
管脚号
41（XLMTP） 42（XLMTM） X轴正向限位输入 X轴负向限位输入
说明
43（XPP/PLS） X轴正向脉冲输出（X轴脉冲）
44（XPM/DIR） X轴负向脉冲输出(或X轴DIR)
45（UPP/PLS） U轴正向脉冲输出（U轴脉冲） 46（UPM/DIR） U轴负向脉冲 输出(或U轴DIR) 47（DGND） 48（VDD） 24V转5V的地 24V转5V的输出
4、步进电机驱动器
5、三维滑台子系统
四、数控滑台的连线
3、控制卡、步进电机与驱动器的连接
PCI 总 线 插 槽
运 动 控 制 卡
驱动器
X轴 步进电机 Y轴 步进电机
驱动器
二 维 工 作 台
三、实验设备简介
1、工业控制计算机 2、PCI1020运动控制卡 3、CN1是62芯D型插头的连接插座 4、步进电机驱动器 5、三维滑台子系统
1、工业控制计算机 （工控机组成系统 ）
Байду номын сангаас1、步进电机接线柱 2、步进电机驱动器接线柱 3、控制卡、步进电机与驱动器的连接
1、步进电机接线柱
1——A+ 2——A3——B+ 4——B5——电源正 6——电源负 7——右限位 8——左限位 9——悬空
2、步进电机驱动器接线柱
信号接口 PUL+和PUL-为控制脉冲信号正端和 负端；DIR+和DIR-为方向信号正端和负端； ENA+和ENA-为使能信号的正端和负端。 电机接口 A+和A-接步进电机A相绕组的正负端； B+和B-接步进电机B相绕组的正负，当A、B两相 绕组调换时，可使电机方向反向。 电源接口 采用直流电源供电，工作电压范围建 议为24—36VDC，电源功率大于100W，电压不 超过50VDC和不低于20VDC
数控教学实验平台的设计与实现
１ 系统 的 总体 结 构 ． ２
系 统 的 总 体 结 构 的设 计 。从 实 验 内 容 方 面 ，主 要 由 数 控 原 理 实 验 和 远 程 制 造 实 验 两 部 分 组 成 。如 图 １ 示 。 所
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先进 制造设 备 ．但 从熟 悉数 控系 统原 理及 其结 构 的教学 目的出发 ，仍 需 开发研制 数控 教学 实验平 台 。
利用 数 控教 学 实验 平 台 对学 生进 行 数控 实 验 教学 ，
图 １ 平 台 的 总 体 结 构 图
Ｆｇ１ ｉ ． Ｇｅ ｅ ａ ｔ ｕ ｔ ｒ ｉｇ ａ ｏ ｎ ｒ ｌｓｒ ｃｕ ｅ ｄ ａ ｒ ｍ ｆ
我校 已建设 了现 代制 造加工 实验 基 地 ．购置 了大批
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赣筏 原 理实验
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模 块化设 计 、完
全 工业 用 器 件 ． 具 有 数 控 机 床 安 装 、接 线 、调 试 、参 数 设 置 、
蒜 髹 捧 加
工
霪 馥 新
有故 障设 置 区 ，可设数 十个Байду номын сангаас故障 点 。
设 有 调 试 和 机 床 两 种 模 式 ， 分 别 进 行 调 试 维 修 实 验
和编 程操 作加 工 实验 ，既使 得 调试 维修 更 加直 观 ，又大
主要软件 包括 ：远 程监控软件 ；Ｃ Ｃ程序传 输软件 。 Ｎ
大提 高 了设 备 的利用 率 。
维普资讯
第２ １卷 第 １期 ２０ ０ ８年 １月
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｎ ＆ Ｉｎ ｖ ｔ ｎ ｏ ａ ｈｎ ｒ ＆ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｌＰ ｏ ｕ ｔ ｖ ｌｐ ｅ ｔ ｎ ｏ ａｉ ｆ ｏ Ｍ ｃ ｉ ｅｙ ｌｃｒ ａ ｒ ｄ ｃｓ ｉ
基于单片机的计算机数控系统
更多论文请加QQ 1634189238 492186520论文摘要以单片机为基础，从最简单的数控到最先进的计算机数控，对数控作一系统地演示，完成简易数控绘图功能。
本系统单机运行实现基本的数控思想;系统与思想。
让学生对数控技术和数控知识有一系统的认识，彻底理解、掌握数控思想。
系统单机运行及与PC机联机运行。
按照从PC机上接收到的信息完成任务。
该系统配备了两套与PC机的通信接口，即并口和串口通信。
以实验条件和方便为宜选择其一。
在单机运行的情况下以十进制BCD拔盘作为输入设备，既符合人们的认知习惯又简捷直观。
并配有七段数码管显示器，以便在执行的过程中显示运行状况。
以软件实现插补，送出进给脉冲驱动步进电机运行，并经机械转换装置转换为X, Y两轴构成的平面绘图系统。
并探讨了一种均匀脉冲插补方法。
关键字:数控单片机步进电机通信插补显示AbstractDisplaying the NC by the numbers based on SCM from the simplest NC tothe advantest CNC to realize the NC plotting function. The radical NC thought realized by this system itself running: CNC thought realized by its running liked with PC. Let students have a systemic congnition to NC technician knowledge completely understand and mast the NC thought.The system runs singly also acts as the information getting from PC while linked with PC. This system was equipped two sets of communication interface with PC, the serial and parallel interface, select one of them according to the experiment condition and convenience. The system runs by itself, its inputting device is decimal BCD (Binary-Coded Decimal notation) code turn plate because the device not only according with people' s cognitive habit but concise and intuitionist. The system equipped with display—seven fragments LED( Low Emitting Diode)，displaying the working state while system running. The feeding pulse，send out from the software interpolation to drive step electric motor，and transformed through the machine transform device to make up of two coordinates (X and Y) plane .plotting system. In addition，probing into a kind of the even pulse interpolation method.Key W ords: number control(NC)，single chip microprocessor(SCM)，stepelectric motor，communication, interpolation，display目录1 综述 (5)1. 1计算机数控系统的基本概念 (5)1. 1. 1概述 (5)1.2数控系统的组成 (9)1.2.1计算机数控系统的组成 (9)1.3计算机数控系统的硬件 (11)1.3.1 NC装置的硬件构成 (11)1.3.2增强并行口EPP (Enhanced Parallel Port) (12)2.步进电机 (14)2.1经济型数控机床特点 (14)2. 2经济型数控系统的种类 (15)2. 3步进电机的工作原理及特性 (16)2. 4步进电机的分类 (16)2. 5步进电机的主要技术指标与特性 (17)2.6步进电机的控制方法 (18)2.7 步进电机的控制系统 (19)2.8经济型数控技术中微机运用及其接口技术 (21)2.8.1. A TMEL.89C51单片计算机 (21)2.8.2微机数控中的接口技术 (22)3 绘图仪系统设计 (25)3. l 绘图仪数控系统控制流程图 (25)3. 3数据输入 (27)3. 3. 1输入工具 (27)3. 3. 2 BCD码拔盘接口 (28)3. 4输入方法设计 (29)3. 4. 1工作系统分析 (29)3. 4. 2特征字设计 (30)3. 4. 3输入法示例说明 (31)3. 4. 4程序中数据处理 (32)3. 5系统演示 (33)3. 5. 1数据输入 (33)3. 5. 2直线插补 (34)3. 6显示部分设计 (39)3. 6. 1发光二极管 (39)3. 6. 2七段数码管LED (40)3. 6. 3 LED静态显示方式 (41)3. 6. 4 LED动态显示方式 (41)3.6.5 LED显示器与8155接口 (42)4.串行通信设计 (43)4. 1异步通信和同步通信 (43)4.1.1异步通信 (43)4.1.2同步通信 (44)4.2波特率(Baud rate) (44)4. 3通信过程及通信协议 (45)4. 3.1串—并转换与设备同步 (45)4. 3. 2串行通信协议 (45)4. 4 RS-232标准接口总线及串行通信硬件设计 (45)4.4.1 RS-232标准接口总线 (46)4.4.2. RS-232的信号特征 (46)4. 4. 3电气特征与电平转换 (46)4. 4. 4波特率设置 (47)5 脉冲均匀化插补方法 (48)5. 1 传统插补方法及其各轴脉冲波形 (48)5. 2 脉冲均匀化的插补方法 (50)结论 (52)致谢 (53)参考文献 (54)1 综述1. 1计算机数控系统的基本概念1. 1. 1概述(1)计算机数控的基本概念数字控制((Numerical Control)是近代发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信息去控制运动及生产过程的一种方法，简称数控(NC)。
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优秀设计基于单片机的二维数控实验台的设计与实现摘要本设计结合机电一体化课程教学环节需要，设计用单片机作为控制系统的X-Y工作台。
通过论述X-Y工作台机械结构设计和控制电路接口设计,阐述了机电一体化设计中的共性和关键技术.基于单片机二维数控系统是以单片机为主体，二维数控实验平台为核心的系统。
主要应用单片机作为控制核心，LED点阵显示芯片与数控系统相结合的系统。
充分发挥了单片机的性能。
其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。
该系统设计是一个开环控制系统,其结构简单.实现方便而且能够保证一定的精度.降低成本,是控制技术的最简单的应用.它充分的利用了单片机软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高.系统设计是利用AT89S51单片机,及27128,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能.其基本思想是:通过单片机控制使电机运动从而实现工作台的移动。
关键词：X—Y工作台；单片机；机电一体化设计NC-based single-chip two-dimensional test-bed designand implementationAbstractThe combination of mechanical and electrical design aspects of the integration of teaching needs, the design of control systems with single-chip microcomputer as the XY table. XY table through on the design of mechanical structure and control interface circuit design, mechanical-electrical integration on the design of the common and key technologies.Two-dimensional numerical control system based on single-chip based on single-chip microcomputer as the main body, the experimental two-dimensional numerical control system as the core platform. The main application of single-chip microcomputer as control core, LED dot matrix display system chips with a combination of CNC system. Give full play to the single-chip performance. Advantage of simple hardware circuit, software functions, the control system reliable and cost-effective features such as high, with a certain degree of use and reference value.The system design is an open-loop control system, its simple structure, convenient and can realize. Sure. Reduce cost, is the most simple control technology application. It fully utilize the MCU software and hardware function to realize the control of machine tools, Machine processing expanded, accuracy and reliability is further improved.System design is to use 27128,6264，AT89S51 and memory and 8155 chips, hardware composition in the control system of the hardware written procedures to achieve certain processing function. The basic idea is: through the single-chip microcomputer control make motor sports so as to realize the worktable moving.Key words: X-Y table; singlechip; mechatronics design目录第1章绪论………………………………………………………………………… .11.1课题意义 (1)1.2课题研究主要内容 (1)第2章机械系统设计 (2)2.1设计参数的确定 (2)2.2 总体方案设计 (2)2.2.1传动部件的选择 (3)2.2.2控制系统的设计 (3)2.2.3步进电机的选用 (4)2.2.4滚珠丝杠的设计计算 (5)2.2.5滚动导轨的参数确定 (7)2.2.6 滚动轴承选型…………………………………………………… .82.2.7 滚动导轨刚度及预紧 (9)2.2.8步进电机惯性负载的计算 (9)第3章控制系统设计 (11)3.1 硬件配置 (11)3.2 总体接口设计 (17)3.2.1键盘设计 (17)3.2.2 显示器设计............................................................... .19 3.3 步进电机驱动电路和工作原理 (22)3.4总体程序控制 (23)第4章基于单片机的二维数控实验台的实现 (26)4.1 搭建单片机电路 (26)4.2 调试程序 (27)4.3 单片机控制完成，实现功能要求 (28)总结 (29)致谢 (30)参考文献 (31)第1章绪论1.1课题意义二维数控实验平台系统设计是一个开环控制系统,其结构简单.实现方便而且能够保证一定的精度.降低成本,是控制技术的最简单的应用.它充分的利用了单片机软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高.1.2课题研究主要内容二维数控实验平台系统设计是利用AT89S51单片机,及27128,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能.其基本思想是:通过单片机控制使电机运动从而实现工作台的移动。
经济型数控机床驱动电机采用步进电机，多数采用开环控制，需要选择和计算主要机械传动部件，如滚珠丝杠，螺母副和步进电机等，绘制机床进给传动机构装配图，绘制单片机控制系统的硬件线路图。
第2章 机械系统设计2.1 设计参数的确定系统分辨率 （即脉冲当量） p δ＝0.01mm由静止到最大快进速度过度时间P t 0.1s ～0.3s工作台行程 纵向 350mm横向 300mm最大快进速度 纵向和横向 5m/min2.2 总体方案设计进给伺服系统总体方案 ：脉冲当量p δ即系统分辨率。
本设计中，p δ＝0.01mm当i ＝1时，可使步进电机直接与丝杠联接，有利于简化结构，提高精度。
因此本设计中取i ＝1。
2.2.1传动部件的选择1导轨副的选用要设计的二维工作台式用来配套轻型的立式数控铣床的，需要承受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不已爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。
2丝杠螺母副的选用伺服电机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.01mm的脉冲当量和01mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，.0只有选用滚珠丝杠副才能达到。
滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高，预紧后可消除反向间隙。
3伺服电动机的选用因本设计的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级。
因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，可以选用性能好一些的步进电机，如混合式步进电机，以降低成本，提高性价比。
考虑到X、Y两个方向的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置，以及伺服电机拟采用相同的型号与规格。
2.2.2控制系统的设计设计的二位数控工作台，其控制系统应该有单坐标定位、两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统应该设计成连续控制型。
因本设计所选的精度对于步进电机来说不算高，电机在运转过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用开环控制。
要设计一台完整的控制系统，在选择控制器后，还需要扩展存储器，键盘与显示电路、I/O接口电路等。
选择合适的驱动，与步进电动机配套使用2.2.3 步进电机的选用步进电动机又称脉冲电动机或为阶跃电动机，目前，随着电子技术，控制技术以及电动机本体的发展和变化，传统的电机分类的间界面越来越模糊；步进电动机的传动定义为：根据输入的脉冲信号，每改变一次励磁状态就前进一定角落，若不改变励磁状态则保持一定的状态而静止；广义的定义为，步进电动机是一种受电脉冲信号控制的无刷式直流电动机，也可看作是在一定频率范围内转速与控制脉冲频率同步的电动机。
步进电动机的机理是基于最基本的电磁铁作用，其原始模型起源于1830年至1860年间。
在20世纪60年代后期，随着永磁材料的发展，各种实用型的步进电动机应运而生，半导体的发展使得步进电动机得到了广泛的应用。
我国的步进电动机开始于21世纪50年代后期，其发展过程大致经历了四个阶段：第一阶段从50年代后期到60年代后期主要是高等院校和科研机构开发并使用少量的步进电机，以多段结构三相反应式步进电动机为主；第二阶段，70年代初期反映在步进电机的生产和研究发展到了一个水平；第三阶段，70年代中期至80年代后期新产品种高性能电动机层出不穷，各种混合式步进电动机及驱动器作为产品得到广泛应用。
步进电动机的特点步进电机有三大部分组成：步进电动机本体，步进电动机控制器及步进电动机驱动器。
其特点如下：用数字信号直接进行开环控制，整个系统简单廉价。