基于单片机的开放数控机床设计
(完整)基于51单片机的简易计算器设计
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基于单片机的简易计算器设计摘要 (3)关键字：80C51 LCD1602 4＊4矩阵键盘计算器 (3)第一章绪论 (4)1.1 系统开发背景 (4)1.2 系统开发意义 (4)1.3 设计目的 (4)1。
4 设计任务 (4)第二章单片机发展现状 (5)2。
1 目前单片机的发展状况 (5)2。
1。
1单片机的应用场合 (6)2。
2 计算器系统现状 (6)2.3 简易计算器系统介绍 (6)第三章系统硬件设计及说明 (7)3。
1 系统组成及总体框图 (8)3.2 AT89S52单片机介绍 (8)3.3 其它器件介绍及说明 (10)3.3.1 LCD1602液晶显示 (10)3.3。
2 4*4矩阵扫描按键 (13)第四章 PROTEUS模拟仿真 (14)第五章系统硬件设计及说明 (16)第六章软件设计 (17)6.1 汇编语言和C语言的特点及选择 (17)6。
2 源程序代码 (17)摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用,但仅单片机方面的知识是不够的,还应根据具体硬件结构、软硬件结合,来加以完善。
计算机在人们的日常生活中是比较常见的电子产品之一.可是它还在发展之中，以后必将出现功能更加强大的计算机，基于这样的理念，本次设计主要以80C51单片机为控制芯片，用C语言进行编程实现，通过4＊4矩阵键盘控制，输出用液晶屏LCD1602显示，该计算器可以实现一般的加减乘除四则混合运算。
基于单片机的数控机床故障模拟装置的开发
基于单片机的数控机床故障模拟装置的开发王春光;左维;张建新【摘要】数控维修技术教学过程中,数控机床往往采用人工设置故障的方法,浪费时间、教学效率低.为了解决这一问题,在THWSKW-2A教学仪器上开发了基于单片机的数控机床故障模拟装置,包括开关电源、单片机、继电器模块组以及控制电路.经过实践证明,该装置操作方便,适用性高,可广泛应用于数控机床维修、机电一体化、自动化等专业教学领域,开发的教学实训项目适合高职院校人才的培养,具有推广价值.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2016(045)004【总页数】3页(P46-48)【关键词】单片机;数控机床;故障模拟;机床维修【作者】王春光;左维;张建新【作者单位】天津中德职业技术学院,天津 300350;天津中德职业技术学院,天津300350;天津中德职业技术学院,天津 300350【正文语种】中文【中图分类】TP23数控设备应用与维护专业课程《数控机床维修技术》、《数控系统结构与应用（siemens）》、《数控系统安装与调试》和《数控机床故障分析与维修》均以THWSKW-2A数控机床维修技能实训考核装置为主要教学仪器。
数控设备应用与维护专业教学中很大一部分是围绕此装置开展的，如线路连接，机床故障排除，系统参数等。
在设置故障时，通常采用的方法是人为断路，如压线皮，挑掉要断路的电线，以及接空线和更换坏件等[1]。
目前，设置故障时主要存在以下的问题[2-4]：（1）设置故障的过程中存在一定的危险性，有可能对实训人员及设备造成损害；（2）设置故障耗时较长；（3）故障设置偶尔会由于人为因素设置不成功。
为了解决这些问题，开发了一种基于单片机的数控机床故障模拟装置，可广泛应用于数控机床维修、机电一体化、自动化等专业教学领域，开发的教学实训项目适合高职院校人才的培养，具有推广价值。
为了让数控机床故障模拟装置设置故障时方便快捷，并且能够为数控装置提供实时性的反馈信号，故障模拟装置核心是由开关电源、单片机、继电器模块组、控制电路及控制程序组成；首先由开关电源给单片机及继电器模块组供电，单片机经编程，控制继电器模块组的工作，利用继电器模块组的触点来实现对主电路、控制电路及I/O点信号的通断控制，来实现对机床中各个部分故障的设置。
XTK7140数控立式铣镗床及控制系统设计
摘要本次设计通过对现有数控铣镗床的分析研究，提出一种新的设计方案,其自动化程度更高，结构也相对比较简单。
这一点在论文会得以体现。
本方案中，主轴箱采用电磁离合器实现有级变速，在X、Y、Z三个方向上的进给运动均采用滚珠丝杆，而动力则由步进电动机通过调隙齿轮来传递，并且采用单片机进行数字控制。
控制系统采用MCS-51系列单片机，通过扩展程序存储器、数据存储器和I/O 接口实现硬件电路的设计。
论文中也对软件系统的设计做出了相关说明。
关键词：电磁离合器滚珠丝杆步进电机单片机系统扩展AbstractThis design tries a new method after the analyze and research of the exited numerical control bed for mill and bore with the higher automatization degrees and the simpler configuration, which will be explained in the paper. In the method, electromagnetism clutch is used for the realization of the level shift in the headstock, and in the motion of , we all adopt ball bearing thread haulm for the X、Y、Z direction , The power of which is step by step electromotor transferred by gear that used for adjusting gaps. And more, we used singlechip for numerical control.The control system introduces MCS-51 series singlechip, and the realization of hardware circuit was accomplished by enlarging program memorizer、data memorizer and I/O meet meatus. Also, the paper explained the design for software system.Keywords: Electromagnetism clutch、Ball bearing thread haulm、The step by step electromotor、The enlarge for SCM system目录第一部分机床总体布局设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1 ●1-1 机床总体尺寸参数的选定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1 ●1-2 机床主要部件及其运动方式的选定┄┄┄┄┄┄┄1 ●1-3 机床总体布局的确定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2 第二部分主传动的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3 ●2-1拟定转速图┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3 ●2-2主传动主要零件的强度计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7 第三部分进给系统的设计计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27 ●3-1垂直进给系统的设计计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27 ●3-2横向进给系统的设计计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄36 第四部分控制系统的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄40 ●4-1控制系统总体方案的拟定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄40 ●4-2总控制系统硬件电路设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄41 ●4-3部分控制程序┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄56●4-4控制系统的软件设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄61 参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄66 谢辞┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄67第一部分机床总体布局设计一、机床总体尺寸参数的选定根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下：工作台宽度³长度 400³1600 mm³mm主轴锥孔 7∶24工作台最大纵向行程 900 mm工作台最大横向行程 375 mm主轴箱最大垂直行程 400 mm主轴转速级数 16级主轴转速范围 50～2000r/minX、Y轴步进电机 130BF001（反应式步进电动机）Z轴步进电动机 130BF001（反应式步进电动机）主电动机的功率 4.0 KW主轴电动机转速 1440 r/min机床外形尺寸（长³宽³高） 2450³1200³2300 mm³mm³mm机床净重 500 Kg二、机床主要部件及其运动方式的选定1、主运动的实现因所设计的机床要求能进行立式的铣和镗，垂直方向的行程比较大,因而采用工作台不动,而主轴箱各轴向摆放为立式的结构布局；为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳，工作更可靠，主轴箱主要采用离合器变换齿轮的有级变速。
基于运动控制器的开放式数控系统设计
机床与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＯＯＬ ＆ ＨＹＤ ｔ２ １ Ｖｏ． ９ Ｎｏ １ １３ ． ９
第３ ９卷 第 １ ９期
Ｄ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ ＯＩ ０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ １—３ ８ ． ０ １ １ ． １ ｓ ８ １２ １．９ ０ ７
基 于 运动 控 制 器 的开 放 式 数控 系统设 计
盛晓超 ，陶涛 ，张 东升 ，郭 亮 ，程有龙
（ 西安 交通 大学机械 工程 学 院，陕 西西安 ７ ０４ ） １０９
摘要 ：为 了研究数 控机 床的动态特性 ，改善数控系统的运动控制精度 和误差补偿 方面 的不 足 ，设计 了一种开放式数 控 系统 。该 系统 以工控机 为上 位机 ，开放式 运动控制器为下位机 。设计 中将运 动控制器 置于开环 控制模式 ，并 通过上 位机完 成运动控制系统设计 。系统运行 于具 有高实时性的 Ｄ Ｓ Ｏ 操作 系统下 ，具 有开放式控制系统 内核 ，可 以采集 编码器 以及 光栅 尺等信号用 于系统分析。实验结果证明 了该系统 的可靠性 、实时性和稳定性 。
处 于封 闭状态 ，不能深入到控制 内核层进行研究 。为
动 平 台 ，其 硬 件 连
接如图 １ 示 。 所
Ｓ ＨＥＮＧ ａ ｃ ｏ，ＴＡＯ ｏ， ＺＨＡＮＧ ｎ ｓ ｅ ｇ， ＧＵＯ ｉ ｎ Ｘｉｏ ｈａ Ｔａ Ｄｏ ｇ ｈ ｎ Ｌ ａ ｇ， ＣＨＥＮＧ ｕ ｏ ｇ Ｙｏ ｌ ｎ
（ ’ ｉ ｔ ｇＵ ｉ ｒｉ 。Ｘ’ ｈ ａｘ １ ０ ９ ｈｎ ） ＸｉｎＪ ｏｏ ｎｖ ｓｙ ｉｎＳ ａｎｉ ０ ４ ．Ｃ ｉａ ａ ａ ｎ ｅ ｔ ａ ７
Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓ： Ｏｐｅ ＮＣ ｙ ｔ ｍ ； Ｍ ｏｉｎ ｃ ｎｒ ｌｅ ｙ ｒ ｎ ｓ ｓｅ ｔｏ ｏ ｔｏｌｒ； ＧＵＩ
数控机床改造方案
目录1．绪论............................................. 错误！未定义书签。
2．总体方案确定......................................... 错误！未定义书签。
2.1车床改造方案的选择............................... 错误！未定义书签。
2.2车床改造方案的确定............................... 错误！未定义书签。
3.机械计算部分........................................... 错误！未定义书签。
3.1选择脉冲当量..................................... 错误！未定义书签。
3.2计算切削力....................................... 错误！未定义书签。
3.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型....................... 错误！未定义书签。
3.3.1纵向进给丝杠............................... 错误！未定义书签。
3.3.2横向进给丝杠............................... 错误！未定义书签。
3.4齿轮传动比的计算................................. 错误！未定义书签。
3.4.1纵向齿轮传动比计算......................... 错误！未定义书签。
3.4.2横向齿轮传动比计算......................... 错误！未定义书签。
3.5步进电机的计算和选型............................. 错误！未定义书签。
3.5.1纵向步进电机的计算......................... 错误！未定义书签。
3.5.2横向进给步进电机的计算和选型............... 错误！未定义书签。
数控机床说明书
计算机控制的微型数控铣床I计算机控制的微型数控铣床摘要数控机床的拥有量及其年产量是一个国家制造能力的重要标志，数控系统的发展是促进数控机床不断发展的技术因素。
传统的数控系统都是封闭的，用户难以在其平台上进行二次开发，而开放式数控系统可解决这一问题。
基于PC的开放式数控系统已成为当前CNC技术发展的必然趋势。
采用数控技术的系统称为数控系统，随着电子技术、计算机技术的不断发展，近几年来，出现了基于PC机的开放式数控系统。
所谓开放式体系的数控系统即开放式、高可靠、高性能、智能化、网络化、信息化的数控系统，其核心是开放式。
本设计主要用GT400运动控制器作为被控对象，计算机作为控制核心，计算机显示器为显示模块、步进电机等相结合的系统。
充分发挥计算机的性能。
其优点是：硬件之间接口简单，软件功能强大，控制系统可靠，容易实现开放式的数控系统，具有很高的实用价值和发展前途，是CNC的发展趋势所在。
本设计以微型实验用数控铣床为例对计算机控制数控系统进行研究。
关键词：数控，铣床，计算机，步进电机，运动控制器，开放式陕西科技大学毕业设计说明书II Computer Control Mini NC Milling MachineABSTRACTToday, Computer Numerical Control (CNC) machines are found almost everywhere, from small job shops in rural communities to Fortune 500 companies in large urban areas. The productivity of manufacturing has been greatly upgraded as the result of the employment of the CNC technology. The possession and annual output of CNC machine indicate the manufacturing ability of the country. The improvement of CNC machine benefits from the development of CNC system.All of the conventional CNC systems are interface closed. It is difficult to change them or to add new function for users. Open-CNC systems can solve this problem. And the structure of the open-CNC system with its platform on the base of the Personal Computer (PC) is an important trend of the present CNC technology.In the last few years, science technique flies to develop soon; numeral control (Numerical Control) technique has already tended the maturity. Adopt technical of numerical control department to know together as numerical control system, along with the electronics technique, computer develop continuously, in the last few years, appear according to the PC of open architecture numerical control system. As the open architecture numerical control system namely the open architecture, high credibility, high performance, intelligence turn, the network turn, information-based of numerical control system, its core is an open architecture. The origin design main use the GT400 motion controller as the control object, computer as the control core, computer display for show the display function and stepping motors combine together of system. Fragment exertive function of the computer. Its advantage is the interface of the hardware is simple, the software function is strong, the control system is dependable, easy to carry out the open architecture numerical control system, have very high practical value and development, CNC development trend place. KEYWORDS:Milling Machine，Numerical Control，Computer，Stepping Motors，Motion Controller，Open Architecture计算机控制的微型数控铣床 11概述1.1 世界数控系统的发展简史1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。
基于PC的开放式数控系统
1 !"#$%&’()
数 控系统的开 放性概念 出现在 20 世纪 80 年代末 90 年 代初 , 是欧美各 国为了适应机床制 造业在技术、 市场和生产组 织结构等多方面的新的变化而提出的。 在关于开放式体系结构 的 定义 , 按 IEEE 的定义 , 一 个开放式 控制系统 应提供 这样的 能力 : 对于不同的卖主的各种平台上运行的应用都能在系统上 完全实现 , 并且 能和其他系统应用 进行交互操作 , 同时具有一 致性的用户界面。因此 , 开放式系统是指能够在多种不同的平 台上运行 , 可以 和其他系统的应用 相互操作 , 并能给用户提供 一种一致风格的交互方式的数控系统 , 也就是在加工机械专用 的 CNC 中引入 PC 所具有的开放化。 根据这个定义 , 开放式数控系统是一个模块化的体系结 构 , 既有接口的开放性 , 又有自身功能的开放性 , 其应具有以下 特征 : 1.1 开放性 提供标准化环境的基础平台 , 允许不同功能和不同开发 商的软件硬件模块介入。 1.2 可互操作性 通过提供标准化接口、 通信 和交互机制 , 使不同功能模块 与标准应用程序接口运行于系统平台之上 , 并获得平等的相互 操作能力 , 协调工作。 1.3 可移植性 系统的功能软件与设备无关 , 即应用统一的数据格式、 交
Equipment Manufactring Technology NO.2 , 2007
基于
PC 的 开 放 式 数 控 系 统
李晓雪
( 荆门职业技术学院 , 湖北 荆门 448000)
< = : 在阐述了开放式数控系统的开放途径的基础上 , 介绍了 NC 嵌入 PC 型开放式数控系统的设计结构。 ?@A : 开放式数控系统 ; PC ﹣N C; 运动控制卡 ; DSP BCDEF: TP 27 GHIJK: A GLMF: 16 72—5 45X ( 200 7) 02 - 0060- 02
基于单片机的伺服电机控制系统设计
基于单片机的伺服电机控制系统设计近年来，随着科技的进步和工业自动化的发展，伺服电机在工业控制系统中的应用越来越广泛。
伺服电机具有精准的位置控制、快速的响应速度和高功率输出等特点，被广泛应用于机器人、数控机床、自动化生产线等领域。
伺服电机控制系统一般由意图生成、控制器和执行器三个部分组成。
其中，意图生成部分主要负责根据控制要求生成输出信号；控制器负责接收输入信号并处理，然后输出控制信号；执行器负责接收控制信号并执行动作。
首先，确定伺服电机的控制要求，包括位置精度、响应速度等。
然后根据要求设计控制器。
控制器可以采用PID控制算法，结合反馈信号进行控制。
在STM32控制器中，可以使用定时器模块的PWM输出来控制电机的转速和方向。
在意图生成部分，可以通过外部设备、按键或编码器等和STM32进行通信，将期望的位置或角度输入到STM32、STM32接收到输入信号后，经过处理后输出控制信号。
在执行器部分，可以选择合适的伺服电机，根据控制信号驱动电机执行动作。
执行器部分可以使用相应的驱动电路来完成。
在整个系统设计过程中，需要注意以下几个方面：
1.系统的稳定性：选择合适的控制算法，在系统中加入合适的反馈信号，使系统具有较好的稳定性和鲁棒性。
2.控制精度：通过合适的传感器和控制算法，保证伺服电机的位置控
制精度和响应速度。
3.电路的设计：合理设计电路，保证信号的稳定性，避免干扰和噪声。
4.保护措施：考虑到伺服电机使用中可能出现的故障，可以加入相应
的保护措施，如过流、过热等保护。
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基于单片机的开放数控机床设计 设计（论文）用纸
第 页 19 目 录 摘要......................................................................................................................................Ⅲ ABSTRACT..........................................................................................................................Ⅳ 第一章 概述........................................................................................................................1 1.1 NC的优势.............................................................................................................1 1.2 我国NC的发展现状............................................................................................2 1.3 单片机技术的发展及特点......................................................................... 设计（论文）用纸 第 页 19 ............5 第二章 开放式数控系统的介绍........................................................................................3 2.1 开放式数控系统的概述.......................................................................................3 2.2 开放的标准和内涵...............................................................................................3 2.3 开放式数控系统的特点.......................................................................................4 第三章 设计方案的选择....................................................................................................5 3.1 选择C语言的原 设计（论文）用纸 第 页 19 因...............................................................................................5 3.2 选择模块化设计的原因.......................................................................................6 第四章 硬件设计...............................................................................................................8 4.1 CPU单元介绍.....................................................................................................9 4.2 存储器单元介绍.................................................................................................12 4.3 I/O接口介绍........................................................................................................15 设计（论文）用纸 第 页 19 4.4 总线驱动介绍.....................................................................................................16 4.5 中断扩展介绍.....................................................................................................17 4.6 通信模块介绍.....................................................................................................17 4.7 ISP介绍...............................................................................................................19 第五章 软件设计..............................................................................................................20 5.1 软件说明......................................................................... 设计（论文）用纸 第 页 19 ....................................20 5.2 插补原理及算法.................................................................................................26 第六章 总结......................................................................................................................35 6.1 问题及改进.........................................................................................................35 6.2 致谢.....................................................................................................................36 参考文献..............................................................................................................................37 附录 设计（论文）用纸 第 页 19 设计（论文）用纸
第 页 19 摘 要 数控是近代发展起来的一种自动控制技术，它是一门用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等优点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。 本文中介绍了数控和单片机技术的发展，讲述了选择模块化设计及所用C语言的原因和优势，着重介绍基于单片机的开放式控制系统板的硬件结构及其设计，本文所设计的系统结构是以单片机为核心向外部扩展的相关电路，硬件设计是围绕外部功能扩展而展开的，它主要涉及扩展部分的设计，例如：程序存储器的扩展、数据存储器的扩展、总线驱动等，文中详细阐述了控制机床运动的一种算法，从而使本设计在正确的前提下而控制机床运动。最后，也写出了对本次设计的问题及改进。
关键词：数控，硬件功能，软件功能，模块，算 设计（论文）用纸
第 页 19 法
ABSTRACT NC is a automatic control technology which was developed in modern，It is a technology which use a digital information control the mechanical movement and process ，It has high precision and high efficiency and flexible automation etc advantages, It has play a role in manufacturing to achieve flexible automation and Integrated and intelligent. The paper introduced the development of NC and SCM technology, Described in the text why use modular design and C