基于单片机的数控机床控制系统设计
51单片机毕业设计题目
51单片机毕业设计题目篇一：21、基于51单片机温湿度检测的设计1、设计要求1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+SHT10设计。
2、湿度范围：0-100%RH 温度：0-100摄氏度3、4个发光二级管实现报警：高温报警、低温报警、高湿度报警、低湿度报警共8种报警状态。
4、3个按键实现温湿度上下限报警值的调节。
5、电脑USB供电6、采用C语言编程。
2、基于51单片机温湿度检测+数字钟的设计设计要求1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+SHT10设计。
2、湿度范围：0-100%RH 温度：0-100摄氏度3、4个发光二级管实现报警：高温报警、低温报警、高湿度报警、低湿度报警共8种报警状态。
4、3个按键实现温湿度上下限报警值和数字钟时分秒的调节。
5、时分秒显示6、电脑USB供电7、采用C语言编程。
3、基于51单片机温湿度检测+电子万年历的设计1、设计要求1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+SHT10+DS1302设计。
2、湿度范围：0-100%RH 温度：0-100摄氏度3、4个发光二级管实现报警：高温报警、低温报警、高湿度报警、低湿度报警共8种报警状态。
4、3个按键实现温湿度上下限报警值和电子万年历时分秒星期年月日的调节。
5、年、月、日、时、分、秒、星期、温度、湿度显示6、电脑USB供电7、采用C语言编程。
4、基于51单片机温湿度检测+数字电压表的设计1、设计要求1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+SHT10+ADC0832设计。
2、湿度范围：0-100%RH 温度：0-100摄氏度3、4个发光二级管实现报警：高温报警、低温报警、高湿度报警、低湿度报警共8种报警状态。
4、3个按键实现温湿度上下限报警值的调节。
5、电压、温度、湿度显示。
6、电压范围直流0-5伏。
（另有0-220伏）7、电脑USB供电8、采用C语言编程。
数控车床控制系统的设计样本
CK6163数控车床控制系统设计1.本课题项目背景及研究意义金融危机爆发以来, 国际机床市场不断下滑, 国内经济型数控机床市场也受到了相称大影响, 产销量大幅下降。
虽然数据显示上半年已经止住下滑趋势, 略微回升, 但研究应对方略仍旧是当务之急。
经济型数控机床是国内数控机床行业发展起步产品, 发展时间比较长, 生产公司对此类机床技术掌握状况和生产能力也都比较成熟。
正由于如此, 加之其在国内拥有大量市场空间, 金融危机爆发之前产量较大。
但从去年金融危机后来总体状况来看, 国内经济型数控机床生产公司生产能力明显过剩。
近来中华人民共和国机床工具工业协会调研成果中得到公司生产状况显示, 重要生产经济型数控机床公司受到冲击比较大, 特别是某些产品档次比较低、产量比较大公司受到冲击更大, 甚至浮现某些公司限产现象。
导致这种状况浮现重要因素还是由于市场需求在减少, 加上经济型数控机床生产能力比较强, 生产公司比较多, 竞争比较激烈,同步经济型车床、钻床和铣床出口量下降比较严重, 某些产品出口转内销, 进一步加剧了国内市场竞争。
而对于产品档次比较高公司来说, 受到冲击就不是很明显, 特别是高精尖高档机床仍旧是供不应求。
数控机床代表着机械制造业当代科学技术发展方向和水平。
当前, 国内数控机床发展不但从技术水平上已研制出五坐标数控铣床加工中心, CNC系统和自动编程系统等。
同步, 也拥有了一定数量数控机床开发、生产、使用以及拥有量等都与世界上先进国家有较大差距。
要达到世界先进水平, 迅速发展国内数控机床行业势在必行。
经济型数控机床设计必然性: 数控机床能较好地解决形状复杂、精密、小批多变零件加工问题。
可以稳定加工质量和提高生产率, 也具备适应性强、较高加工精度。
但是应用数控机床还受到其他条件限制。
价格昂贵, 一次性投资巨大, 对于中小公司心有余而力局限性。
当前各公司均有大量通用机床, 完全用数控机床代替主线不也许, 并且代替下来机床闲置起来, 又会导致挥霍。
基于AT89S52单片机的普通机床数控化改造
Ｔｈｅ ＮＣ ｒ ｎ ｆＩ ａ ｉｎ ｏ ｅ ｒ ｌｍ ａ ｈ ｎ ｏ ｌｂａ ｅ ｎ ＡＴ８ ５ ｉｒ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｔａ ｓ￣ ｍ ｔｏ ｆｇ ｎｅ ａ ｃ ｉ ｅ ｔ ｏ ｓ ｄ ｏ ｒ ９Ｓ ２ ｍ ｃ ｏ ｏ ｔｏ ｌ ｅ
Ｓ ＨＥ ｎ ＴＡＮＧ ｈ ａ ｇ —ｌｎ Ｄｏ ｇ． Ｓｕｎ ｉ
一
机界 面 ， 如键 盘 、 示 器等 ， 显 其硬 件 电路 的组成框 图 如
图 １ 示。 所
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图 １ 数 控 系统 硬 件 组 成 框 图
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ｎ ｍｅ ｉａ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ｗｉ ｈ ｉ ｄ ｌ ｎ ｅ ｏ ｔ ｕ ｎ ｏ ｔ ｌｐ ｏ ａ ｏ ｅ ｓ ｐ ｅ ｔ ｒ ｕ ｒ ｌｃ ｎ ｒ ｙ ｔｍ ｔ ｔ ｅ ｍａｎ ｍｏ ｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｕ ｐ ｔａ ｄ ｃ ｎｒ ｒ ｇ ｍ ｆｔ ｔ ｐ ｒｍｏｏ ． ｃ ｏ ｈ ｈ ｏ ｒ ｈ ｅ
数控车床XY轴工作台和自动控制系统设计
数控车床XY轴⼯作台和⾃动控制系统设计(此⽂档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)⽬录第⼀章前⾔ (3)第⼆章课程设计的⽬的、意义及要求 (4)第⼀节课程设计的⽬的、意义 (4)第⼆节课程设计的要求 (4)第三章课程设计的内容 (5)第⼀节课程设计题⽬ (5)第⼆节课程设计的内容 (5)第四章数控系统总体⽅案的确定 (6)第五章机械部分设计 (8)第⼀节确定系统脉冲当量 (8)第⼆节⼯作台外形尺⼨及重量初步估算 (8)第三节滚动导轨副的计算、选择 (9)第四节滚珠丝杠计算、选择 (10)第五节齿轮计算、设计 (13)第六节步进电机惯性负载的计算 (14)第七节步进电机的计算选择 (15)第六章机床数控系统硬件电路设计 (18)第⼀节设计内容 (18)第⼆节设计步骤 (18)第三节机床数控系统硬件电路设计 (23)第七章系统控制软件设计 (24)第⼋章致谢 (27)第九章参考⽂献 (28)第⼀章前⾔现代科学技术的不断发展，极⼤地推动了不同学科的交叉与渗透。
在机械⼯程领域，由于微电⼦技术和计算机技术的迅速发展及其向机械⼯程⼯业的渗透，从⽽使机械⼯业的技术结构、产品、功能与构成、⽣产⽅式及管理体系发⽣了巨⼤的变化，⼯业⽣产已由“机械电⽓化”迈出了“机电⼀体化”时代的发展阶段。
机电⼀体化是指从系统的观点出发，综合运⽤机械技术、微电⼦技术、⾃动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电⼒电⼦技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能⽬标和优化组织⽬标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、⾼质量、⾼可靠性、低能耗的意义上实现特定功能的价值，并使整个系统最优化的系统⼯程技术。
由此⽽产⽣的功能系统则成为⼀个机电⼀体化系统或机电⼀体化产品。
⼀个较完整的机电⼀体化系统应该包括以下⼏个要素：机械本体、动⼒与驱动部分、执⾏机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。
机电⼀体化是系统技术、计算机与信息处理技术、⾃动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统⼯程。
基于单片机的电机控制系统的设计毕业设计任务书
毕业设计（论文）任务书题目：基于单片机的电机控制系统的设计系名信息工程系专业电子信息工程学号学生姓名 xxx指导教师职称讲师年月日一、原始依据(包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。
）1、工作基础根据本课题所在研究领域的研究成果，运用丰富的网络资源，将在大学本科阶段所学过的电机控制、C语言程序设计和单片机的相关知识进行汇总和融合，学生具有足够的知识储备和资源来完成该毕业设计.2、研究条件熟悉电机控制的工作原理,以及本课题中涉及到的单片机等课程的相关知识.本设计中使用Proteus仿真软件进行软硬件的虚拟仿真，该仿真软件是一种电路分析与实物仿真的电子设计自动化软件，运行于Windows操作系统上,有丰富的元器件及虚拟仪器仪表,可以实现数字、模拟电路、微控制器系统仿真以及PCB设计等功能。
运行于Windows操作系统上，有丰富的元器件及虚拟仪器仪表，可以实现数字、模拟电路、微控制器系统仿真以及PCB设计等功能.3、应用环境步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件, 具有快速起动和停止的特点。
因为步进电动机组成的控制系统结构简单，价格低廉,性能上能满足工业控制的基本要求,广泛地应用于手工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、以及各种可控机械工具等,具有一定的实用价值。
4、工作目的通过毕业设计要求学会使用Proteus仿真软件进行单片机的硬件设计和软件仿真,掌握C语言的编写程序的方法和思想。
将所学过的本科阶段的相关知识融会贯通，掌握使用Keil μVision 系列软件对单片机程序的编译及调试。
了解电机的工作原理，设计出简易的电机控制系统。
锻炼学生对知识的综合应用能力、对课题相关领域已有知识的查找和自学的能力，以及实际的动手能力。
二、参考文献［1］从宏寿．电子设计自动化：Proteus在电子电路与51单片机中的应用［M］．西安电子科技大学出版社，2012．［2]楼然苗，李光飞．单片机课程设计指导．第2版[M]．北京航空航天大学出版社,2012．[3]杨新军．步进电机程序控制［J］．英才高职论坛．2006,02(1）：52—55．［4]王玉琳．一种新型步进电机驱动器［J］．机电一体化．2004，10 （4):33—37．［5］彭树生．用PC机控制步进电机的两种方法［J]．电子技术[J]．1995，2(12）．［6]曹航．用微机直接控制的步进驱动系统［J]．低压电器．1998 (8）．[7]房玉明，杭柏林．基于单片机的步进电机开环控制系统［J]．电机与控制应用，2006．33（4)：61—64．［8] 伍冯浩，谢陈跃等．Proteus与Keil在单片机开放性实验中的应用［J]．电子测量技术．2008．6(31）：100—107．[9］江一，朱凌，申仲涛．异步电动机直接转矩控制仿真研究[J］．华北电力大学学报．2003 （1）：10-13．［10］代启化．Proteus在单片机电路系统设计中的应用[J］．自动化与仪器仪表，2006．11(6）：84—87．[11] 曹洪奎，马莹莹．基于Proteus单片机系统设计与仿真［J]．辽宁工学院学报．2007．6(3）：11-15．[12］刘文秀．单片机应用系统仿真的研究［J]．现代电子技术．2005．4(8):156—157．［13］Depenbrock M．Direct self-control (DSC）of inverter-fed induction machine［J］．IEEE Trans on P E．1988．3 （4）：420—429．三、设计（研究)内容和要求(包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求.）步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件。
单片机机床数控系统设计
的影射存贮缓冲区的部分控制位联系起来 ， 使输出
端 口直接反映输入端 口的状态变化 ， 也可手动控制 机床工作台进给、 刀具转塔转位等功能的实现 ．
程序开始后首先进行初始化 ， 初始化主要完成 如下 内容 ： 数控及变量单元 的分配及送初始值 ， 建 立刷新编辑数据 区， 初始化输入， 输出接 口芯片各 端 口及键盘 功能芯片 ， 设定 有关 的状态 和控制标 志， 设定 Ｌ Ｄ液 晶显示 模块初始 化参数 ， 设置 Ｅ 并 Ｅ Ｌ Ｄ液晶显示模块的初始显示 ． 机床工作 台纵向 ｚ
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佳 木 斯 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
２０ 年 ０６
静态 Ｒ Ｍ 中的用户程序编辑区的 Ｇ代码程序 Ａ 内容 ， 由定时中断服务 程序转换为 Ｌ Ｄ液 晶显示 Ｅ
理见图 ２ 所示 ．
器的显示字模 ． 并每隔一段时间 ， Ｌ Ｄ液晶显示 向Ｅ 器 的显示缓冲区刷新 ． 所有的输入开关量端 口都加 装 了光电耦合 的隔离处理 ， 所有的开关景输出端 口
成， 乎 使 用 了单 片机 的全 部 外 部 接 口资 源 ， 几
①
收稿 日期 ：０ ５ ０ ７ ２０ 一ｌ 一ｏ
作者简介 ： 张佳珍 （ ６ 一）女 。 １ ２ ， 黑龙江佳木斯人 ， ９ 佳木斯煤矿机械有限公司从 事技术管理工作， 已成功开发 了一套适用于厂矿 的技 术管理计算机 软件 ．
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第２ ４卷 第 １ 期
２０ 年 Ｏ 月 ０６ １
佳 木 斯 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ） Ｊｕ ａ ｏ ａ ｕｉ ｎｖｒｔ Ｎ ｔ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔｎ ｏｒ ｌ ｆ ｉ ａ Ｕ ｉ ｓｙ（ ａ ｒｌ ｃ ｎ ｅＥ ｉｏ ） ｎ Ｊｍ ｅ ｉ ｕ ｅ ｉ
基于单片机的数控机床控制系统设计
基于单片机的数控机床控制系统设计数控机床控制系统是目前数控机床上一台非常重要的设备。
本系统要完成工件的銑削、钻孔、攻丝等工序。
在数据库控制部分采用了AT89C51单片机作为控制核心。
由于它的成本低、易于编程、稳定可靠、广泛应用等优点，并成功应用到数控机床控制系统中。
数控机床控制系统包含机械部分和电气部分两大部分，其中机械部分实现的主要是工件的加工技术。
而电气部分则负责控制、监控和修整各种动力和辅助机构的工作状态。
电气部分在整个数控机床控制中起到配合机械部分工作的作用，并完成数控机床机械结构和动作的控制。
本设计的数控机床控制系统包含以下几个方面的内容：1.机械结构设计：数控机床的机械结构设计主要包括工作台、主轴和导轨等部件的设计。
其中，工作台需要具备移动和调整位置的能力，以便完成工件在不同位置的加工工作；主轴需要具备转动的能力，并能够通过控制系统实现转速的调整；导轨需要具备平滑移动工作台的能力，并通过控制系统实现精确的位置控制。
2.电气元器件选型：为了能够实现数控机床控制系统的各项功能，需要选用合适的电气元器件。
例如，需要选用合适的驱动器，以确保工作台和主轴的运动平稳可靠；需要选用合适的传感器，以实时感知工件和机床的状态；还需要选用合适的控制器，以实现控制系统的编程和运行。
3.控制系统设计：数控机床控制系统的设计主要包括控制逻辑的编程和功能的实现。
控制逻辑的编程可以采用高级语言编写，并通过编译和烧录到单片机中，以实现对机械部分的控制。
控制功能的实现需要根据具体的需求来设计，并通过控制器和外围设备的配合来完成。
4.系统调试与优化：完成控制系统的设计后，需要对整个系统进行调试和优化。
首先，可以通过对系统进行逻辑验证和功能测试来检查系统是否满足设计要求。
其次，可以通过对系统进行性能测试和负载测试来评估系统的性能和稳定性。
最后，可以通过对系统进行优化和改进来提升系统的性能和可靠性。
总之，基于单片机的数控机床控制系统设计是一个复杂而重要的任务。
高端数控机床室内温湿度控制系统设计
Liu JinnanHigh-end CNC machine tool is the main production equipment of precision parts,and the temperature and humidity in the environment of the machine tool are strict.In recent years,with the continuous development of electronicinformation technology,especially the emergence of the Internet of things,formed on the basis of the network monitoring,PLC and single chip microcomputer as the control center of the temperature and humidity control pared withthe previous measurement and control technology,it is relatively unwieldy and can not meet people's needs.Aiming at theabove problems,this design adopts the control technology based on S7series PLC,network and MCGS,which can realizeautomatic measurement and control of indoor temperature andhumidity.CNC machine tool,Temperature and humidity,The automatic control高端数控机床室内温湿度控制系统设计刘金南（江阴职业技术学院机电工程系，江苏江阴214405）摘要高端数控机床是精密零部件的主要生产设备，对机床所在环境中的温度和湿度的要求比较严格。
基于PIC单片机的数控机床圆弧插补程序设计
基 于 ＰＣ单 片机 的数 控 机 床 圆 弧插 补 程序 设 计 Ｉ
王滨 ，袁训 山 ，张文明 ，鞠 洪涛
（ 阳大学机 械 工程 学 院 ，辽 宁 沈 阳 １０ ４ ） 沈 １０ ４
摘要 ：介绍基 于 ＰＣ单 片机 的数 控机床圆弧插补程 序设计 。采用逐 点 比较 法实 现 的圆弧插补 要经过 偏差 判别 、进 给 、 Ｉ 偏差运算 、终 点判 别 ４个节拍 的处理 。选用 ＰＣ单 片机进行程序编制 ，借助于软件集 成开发环境 ＭＰ Ａ ． Ｅ，先编制第 一 Ｉ Ｌ ＢＩ Ｄ 象限圆弧插补 的程序并 进行 调试 ，再类推到其他象 限。进 给方向的变化可通过 变换坐标 实现 ；象 限变换则是通 过重新定 义
２１ ０ １年 ９月
机床与液压
ＭＡＣ ＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ ＣＳ ＨＩ Ｉ
Ｓｐ２ １ ｅ ． ０１ Ｖ０ ＿ ９ Ｎｏ １ ｌ３ ． ８
第３ ９卷 第 １ ８期
ｏ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉ ． ０ １ １ ． ３ ｓ ８ １２ １． ８０ ３
Ａｂｓｒ ｔ Ｔｈｅ ｉｃ ｌ ｒ ｉ ｅｐｏ ａｉｎ ｒ ｇ ａ ｔ ａｃ ： ｃｒ ｕ ａ ｎｔｒ ｌ ｔ ｐ ｏ ｒ ｍ ｄ ｓｇ ｓ ｄ ｎ Ｃ ｍｉｒ ｃ ｎ ｒｌｅ ｗａ ｄ ｓ ｒｂｅ ｏ ｅ ｉ ｎ ｂａ ｅ ｏ ＰＩ ｃｏ ｏ ｔｏｌｒ ｓ ｅ ｃ ｉ ｄ． Ｔｈ ｃｒ ｕａ ｉｔ ｒ ｌｔｏ ｅ ｉｃ ｌ ｒ ｎ ｅｐｏａ ｉｎ
ｑａ ｒｎｓ ｈ ｎｅ ｅ ｉ ｉ ｃｏ ｅｅ ｃｉｖｄｂ ａ ｓ ｒ ｎ ｏｒｉａ ｓ ｕｄａｔ ａｓ ｒ ａ ｏ ａ ｃｉｖｄｂ ｄ ｆ ｉｇ ｕｄａｔ．Ｃ ａｇｓ ｎｆ ｄｎ ｄｒ ｔ ｎｗ ｒ ａｈｅｅ ｙｔ ｎｆ ｍｉ ｃｏｄ ｔ ．Ｑ ａｒｎ ｔ ｎｆ ｍ ｔ ｎＷ ａｈｅｅ ｙｒ ｅ ｎｎ ｉ ｅ ｇ ｅｉ ｒ ｏ ｇ ｎｅ ｒ ｏ ｉ ｓ ｅ ｉ
基于单片机的步进电机多轴运动控制系统设计
摘要步进电机是将电脉冲信号转变成角位移的执行机构，其转速、停止位置只与脉冲信号的频率和脉冲数有关，具有误差小，易控制等特点，广泛应用于机械、电子、纺织、化工、石油等行业。
尤其是在医疗行业中，比如在X 光扫描方面，都会用到电机，步进电机的优点使其成为医疗行业里最为适用的电机。
本设计中的多轴控制系统可以运用在X 光扫描仪等多种仪器上。
本设计选用STC89C55RD+型单片机作为核心控制单元，实现M35SP-7 型步进电机的多轴运动控制，并通过RS232 串口实现与上位PC 机通讯功能。
设计中运用单片机软件编程方式实现步进电机环形分配器功能，用P1.0 口、P1.1 口、P1.2 口和P1.3 口分别控制四相步进电机的A 相、B 相、C 相和D 相绕组的通电顺序，软件上采用查表方法实现单双八拍工作方式环形脉冲分配。
步进电机驱动部分采用ULN2003A 驱动芯片，实现功率放大，驱动步进电机。
最后使用Proteus 软件绘制了单片机控制步进电机多轴运动的原理图。
上述设计经实验验证是有效可行的。
关键词单片机，步进电机，多轴运动，串口通讯AbstractStepper motor is an implementing mechanism that convert the electronic pulse intoangle displacement.Its speed and the stop position only about the frequency and pulse several of the pulse signal,its characteristics are minor error,easy to control and so on,itis widely applied to mechanical, electronic, textile, chemical, oil, etc. Especially in themedical industry,such as an x-ray scanning,need motors.Stepper motor's advantagesmake it become the most suitable medical industry machine.The multi-axis control system in the design can be used on a variety of instruments such as an x-ray scanning.This design choose STC89C55RD + SCM as the core of the control unit,to realizeM35SP-7 type stepper motor's multi-axis control,and use RS232 serial to realize PC communication function.This design use SCM software programming realize steppermotor circular distribution function,P1.0, P1.1, P1.2 and P1.3 respectively controllingA, B, C and D phases' electricity order on the four phase step motor's.Software is usedon look-up table method teak eight single working way circular pulse distribution.Thisdesign use ULN2003A realize power amplifier to drive stepper motor.Finally using Proteus to draw the principle diagram of the SCM control stepper motor multi-axis motion.The above design experiments showed is effective and feasible.Keywords：SCM, Stepper Motor, Multi-axis motion, serial communication目录第一章引言 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 研究意义 (1)1.3 发展状况 (2)1.4 课题主要研究的内容 (3)第二章控制系统硬件设计 (4)2.1 单片机控制系统原理 (4)2.1.1 单片机的种类 (4)2.1.2 单片机的发展历程 (4)2.1.3 51 单片机的引脚安排 (5)2.1.4 单片机的结构 (7)2.2 步进电机 (11)2.2.1 M35SP-7 步进马达的性能参数 (12)2.2.2 步进电机原理 (13)2.2.3 驱动控制系统组成 (18)2.2.4 步进电机的应用 (21)2.2.5 步进电机的单片机控制 (22)2.2.6 步进电机的多轴联动 (23)2.3 ULN2003A驱动芯片 (24)第三章上位机通讯设计 (26)3.1 RS232 通信 (26)3.1.1 RS232 的电气特性 (27)3.1.2 连接器的机械特性 (28)3.1.3 RS232 的接口信号 (30)第四章系统的软件设计 (34)4.1 单片机程序设计 (34)4.2 程序实现与调试 (34)第五章结论与展望 (37)5.1 结论 (37)5.2 展望 (37)参考文献 (38)致谢 (40)附录 (41)声明 (48)第一章引言1.1 选题背景不仅在大型工业中，在医疗过程中也需要机械的帮助，利用步进电机的多轴控制可以让医疗设备精确的扫描人体的各个部位，为治疗带来更精确的数据来正确、快速的治疗病人。
基于单片机控制的3轴经济型数控系统设计
文章编号:1671-3559(2005)02-0173-02收稿日期:2004-08-07基金项目:济南大学科技发展基金资助项目(Y 0420)作者简介:李国平(1971-),男,黑龙江青岗人,济南大学机械工程学院讲师,硕士。
基于单片机控制的3轴经济型数控系统设计李国平,孙 选,艾长胜(济南大学机械工程学院,山东济南250022)摘 要:3轴数控系统采用适合实时控制的MCS -51系列单片机为控制器,实现了对3个坐标轴机械系统的控制。
设计了数控系统的硬件和软件,给出了系统的硬件及软件设计框图。
该数控系统以低廉的价格实现了中档数控系统的加工精度,具有较好的推广应用前景。
关键词:单片机;数控系统;3轴经济型数控中图分类号:TG 511;TP311.1文献标识码:A数控机床很好地解决了现代机械制造中加工对象精密、结构复杂、品种多、批量小等问题。
且产品加工质量稳定,生产效率大幅度提高[1]。
目前市场上的中、高档数控系统都以PC 机(控机)作为控制平台来实现伺服电机的驱动控制。
这种方式性能固然优良,但价格昂贵[2]。
近年来,经济型数控系统采用适合现场实时控制和数据采集的单片机作为控制器,以控制灵活、可靠性高的步进电机进行驱动,具有结构简单、工作性能稳定、性价比高等优点。
笔者在此基础上,设计实现了能够用于镗铣床的3轴经济型数控系统。
1 机械系统的组成采用MCS -51系列单片机组成控制系统,由功率步进电机经一级齿轮减速后驱动X 、Y 、Z 三轴。
进给传动系统中采用高精度的滚珠丝杠。
如图1所示,床身上面为一个XY 工作台,采用两层叠放,实现XY 方向的进给运动。
主轴能够沿着立柱运动,实现Z 方向的进给运动。
2 数控系统的硬件电路[3-5]MCS -51是一种8位单片机,其指令系统功能强、硬件资源丰富、可扩展性好。
图1 机械系统坐标轴的分布 图2为数控系统的硬件结构。
采用8031单片机为控制器,扩展1片程序存储器2764用于存放系统程序和固定参数;扩展1片数据存储器6264用于存放数据;选用1片可编程并行I/O 接口芯片8255A 作为系统扩展的I/O 口,对X 、Y 、Z 3轴步进电机及主轴进行控制;另扩展1片8255B 作为机床开关量、主轴编码器反馈信号I/O 口;采用8279作为键盘/显示器接口,识别键盘按键信号,对显示器自动扫描,完成键盘输入和LE D 显示控制两种功能;为使系统地址统一,采用74LS138译码器对系统所扩展的芯片进行译码寻址,具体为Y 0片选6264,Y 1片选2764,Y 2片选8279,Y 3片选8255A ,Y 4片选8255B ,并由8031对各轴步进电机进行环形分配,其指令信号经光电隔离和功率放大后驱动各轴。
单片机与数控机床通信系统设计
通信 系统 的硬件框 图和软件实施 。
关键词 ： Ｓ一 ８ Ｒ ４ ５现场 总线 ； 片机 ； 单 数控机床 中图分类号 ： Ｐ６ ． ； Ｇ ５ Ｔ ３ ８ １Ｔ ６ ９ 文献标识码 ： Ｂ 文章编 号 ：０４— ４ ０ ２ ０ ） １ ｏ ２ ０ １０ ０２ （０ ８ ０ 一 ｏ ０— ２
０ 引 言
随着 数控机床 的发 展 ， 控机 床在 模 具 、 空 、 数 航 航 天等行业 的广 泛应 用 ， 在产 品更新 周期进一 步缩短 ， 加 工质量要求越来 越高 ， 零件越来 越复杂等情况 下 ， 将计 算机与数控 机床联 结起来 ， 现 高效 的数据 交换 或 高 实
一
４ ５与 Ｒ ２ ２之 间所 有数据 传输均 经过 单片机 且 ８ Ｓ一 ３
受控 于它 （ 口选 择与接 口状 态控 制 ） 开关组 为地 址 接 ，
ห้องสมุดไป่ตู้
２２电平之 间 的转换 ， 行单 片 机 与数 控 机床 问通 信 ３ 进
过程 的控制 。 ． 系统采用 主从 式结构 ， 即只有 一 台单机作 为主机 ，
序上 的共享 。
本文所给 出的 网络通信 系统 利用 Ｒ ４ ５现场 总 Ｓ一 ８ 线， 实现 了数控机 床与计算机 的分 布式数据传输 ， 可完 成 数控程序传 输 、 床状 态监 控 等功 能 。该 系统 既提 机
高了劳动生产效率 ， 提高 了数控机床 的利用率 ， 也 还能
将 数控机床 的有关参 数信息送入计算 机存储 以方 便控
级 的控制管理 ， 根本上提 高数 控机床 的执 行效率 ， 从
直是制造业 的研 究 内容 。
图 １ 系统 组 成 结 构 示 意 图
一
由主机 控制 ， 各从机 问不相互通信 ， 需进行信 息交换 若 也要通 过主机转发 。另外该 系统还可 以与其 它计算机 工作站 联网 ， 并通 过作 为 主机 的单 片机 与 网上其 它计 算机通信 ， 更广 的范 围内传 递数控程序 ， 在 实现 更大程
基于单片机的数控机床刀架控制器的设计
预 紧方法研究 ［ ］ 制造技术与机床 ，０９ １ ） １ ２～１６ Ｊ． ２０ （ ２ ：３ ３ ２ 罗建平 ， ７ 刘泓滨 ， 王立 华等． 控铣床 主轴结 合部 参数识 别及 动态 数 特性分析 ［ ］ 机械与 电子 ，０ ７ １ ：６～１ Ｊ． ２０ （ ） １ ８
基 于 单 片 机 的数 控机 床 刀 架 控 制 器 的设 计
周 岐荒 谢 淑莲
（ 汉华 中数 控股 份 有 限公 司 ， 北 武 汉 ４ ０ ２ ） 武 湖 ３２３ 摘 要： 针对 国产 普通 中低 档 数控 装 置 与 Ｂ Ｖ－ ／ ５系 列 刀架 配套 难 的 问题 ， 用 ＡＴ ９ ５ Ｓ Ｎ２ 使 ８ Ｃ １单片 机 ， 计 设
ｏ ｃ ａ ｉ ｌＤ ｓ ｎ，１７ （ ０ ） ２ ７～３ ２ ｆＭｅｈ ｎｃ ｅｉ ａ ｇ ９ ８ １０ ：９ ０
１ 毛海军． ８ 新一代数控 内圆磨床 的动力学 建模 与优化 ［ ： 博 士学 Ｄ］ ［
位 论 文 ］ 南 京 ： 南 大学 ，０ １ １ ． 东 ２ ０ ：１～２ ５ １ 洪 杰 ， 继 斌 ， 梓 根 ． 整 体 传 递 系 数 法 分 析 转 子 系 统 动 力 特 性 ９ 韩 朱 用 ［ ］ 北京 航 天航 空 大 学 学 报 ，０ ２ ２ ）３ ４ Ｊ． ２ ０ （ ８ ：９～ ２
组成 部 分 ， 性 能 指 标 直 接 影 响 数 控 机 床 的 性 能 。 其
１ 熊万里 ， ６ 吕浪 ． 频 交 流 诱 发 的 电 主 轴 高 次 谐 波 振 动 及 其 抑 制 方 法 高
品， 其结 构 精 密 ， 能优 越 ， 用 于 中 、 档 数 控 车 床 性 应 高 上， 能满 足 中 、 档 数 控 车 床 快 速 、 确 换 刀 的要 求 。 高 准
基于单片机的步进电机控制系统设计
基于AT89C52单片机的步进电机控制系统设计摘要：步进电机专用开发系统，适用于数控机床及某些特定条件及系统。
本文通过单片机为开发平台,对步进电机进行控制.采用单片机A T89C52,根据输入的数据转化成的控制信号来控制步进电动机的角位移的一种方法,包括硬件设计和软件设计.整个系统主要由电机驱动电路，声光报警电路，4位LED显示电路，电源电路及核心单片机部分构成。
利用单片机产生步进电机驱动脉冲，通过4×4矩阵键盘能实现对步进电机启动、停止功能的选择以及加速、减速、反转功能的选择，使用方便、操作简单。
其中在步进电机控制器的设计中，重点阐述脉冲产生电路以及对速度的控制，实现对步进电机速度精确控制的开发系统.提高步进电机的步进精度，能够控制三相或四相步进电机。
且电路简单，成本较低,控制方便，移植性强.实用价值高。
关键词:A T89C52；步进电机；脉冲产生Design of Control System for Stepping Motor Based onAT89C52Abstract:A stepper motor dedicated development system,applicable to CNC machine tools and some special conditions and system. In this paper，through the SCM as the development platform，for the stepper motor control。
The paper introduce one way that controls the stepping motor by microcomputer AT89C52 depending on the control signal to which input data convert control the line displacement of the stepping motor，namely simply graph plotter，including its hardware and software。
数控车床系统XY工作台与控制系统设计
数控车床XY轴工作台和控制系统设计目录摘要 (1)前言 (2)一、毕业设计的目的、意义 (4)二、毕业设计的内容 (4)（一）毕业设计题目：单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台。
(4)三、数控系统总体方案的确定 (4)（一）系统运动方式的确定 (4)（二）伺服系统的选择 (4)（三）计算机系统的选择 (5)（四）X—Y工作台的传动方式 (5)四、机械部分设计 (5)（一）确定系统脉冲当量 (5)（二）工作台外形尺寸及重量初步估算 (6)（三）滚动导轨副的计算、选择 (7)（四）滚珠丝杠计算、选择 (8)（五）齿轮计算、设计 (11)（六）步进电机惯性负载的计算 (12)（七）步进电机的选用 (13)五、数控系统硬件电路设计 (15)（一）数控系统的硬件电路由以下几部分组成： (15)（二）主控制器ＣＰＵ的选择 (15)（三）存储器扩展电路设计 (15)（四）步进电机驱动电路设计 (16)（五）其它辅助电路设计 (17)六、系统控制软件的设计 (18)（一）系统控制软件的主要内容 (18)（二）系统控制功能分析 (18)（三）系统管理程序控制 (19)（四）自动加工程序设计 (19)结束语 (20)参考资料 (21)摘要我设计的是车床XY轴工作台和控制系统，采用单片机控制步进电动机驱动工作台。
首先确定设计的总体方案，然后对车床的机械部分进行设计，其中包括工作台、滚动导轨、滚珠丝杠、步进电动机的设计和选用，最后对数控系统硬件和软件设计。
新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。
关键词：数控车床 XY工作台控制系统前言一、当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状在我国对外开放进一步深化的新环境下 ,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性 ,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。
毕业设计：基于STC89C52单片机的步进电机控制系统设计与实现
唐山学院毕业设计设计题目：基于STC89C52单片机的步进电机控制系统设计与实现系别：信息工程系班级：姓名：指导教师：2013年6月10 日基于单片机的步进电机控制系统设计与实现摘要步进电机是一种纯粹的数字控制电动机，是一种受电脉冲信号控制的无刷式直流电动机，是现代定位驱动装置的核心，广泛应用在机械、电力、纺织、电子、仪表、印刷以及航空航天、船舶、兵器等国防工业等领域。
基于单片机的步进电机控制系统具有稳定度高、成本低、控制方便、应用范围广等特点。
本系统是由STC89C52单片机核心处理模块，遥控器命令输入模块，ULN2003及28BYJ-48步进电机组成的电机模块，12864液晶输出模块共同组成的基于单片机的步进电机控制系统。
本设计以载波为38KHZ的红外遥控器作为用户的控制端，它的功能是把用户的命令转换为红外信号。
红外信号由TL1838接收，它可以将光信号转换为电信号，并将其发送给微控制器STC89C52。
STC89C52对电信号进行相应处理即可获得用户所发出的指令，并依此来控制28BYJ48型四相八拍电机并以12864液晶作为当前状态的显示器。
用户可以对步进电机进行加速、减速、正转、反转的控制。
本步进电机控制系统具有精度高、运行稳定、控制方便、维护简单、应用范围广等特点。
关键词：STC89C52 12864液晶步进电机红外遥控Design and Implementation of Stepper Motor Control System Based on MCUAbstractStepper motor is a kind of pure digital control motor and brushless dc motor controlled by electric pulse signal type. Stepper motor is the core of the modern orientation drive, widely used in machinery, electric power, textile, electronics, instruments, printing and aerospace, ships, weapons, and other areas of the defense industry, etc. The characteristics of the stepping motor control system based on single chip microcomputer include high stability, low cost, convenient control and wide application , etc.The stepper motor control system consists of core processor using the single chip processor, command input control module using IR remote control , display module using 12864 LCD and 28BYJ48 stepping motor module which using ULN2003 as driver.The infrared remote control with carrier for 38 KHZ is used as the control end of the user, which can convert the users’ commands into the infrared signal. The TL1838 can receive the infrared signal and convert it into electrical signal, which input to tSTC89C52.The MCU can obtain instructions of users by processing the incoming signal and control stepping motor of the 28BYJ48 type, the current status can be shown by 12864 LCD. Users could control acceleration, deceleration, forward, inversion for the stepping motor. The features of the control system of stepper motor includes high precision, stable running, convenient control and simple maintenance and wide application, etc.Key word:MCU; 12864 LCD; Stepper Motor; Infrared remote control目录1 引言 (1)2 总体设计方案 (2)2.1系统设计原理 (2)2.2总体设计框图 (2)3系统硬件模块的组成 (3)3.1单片机控制模块 (3)3.1.1 STC89C52主要结构 (3)3.1.2 STC89C52功能特性描述 (3)3.1.3 时钟电路 (6)错误！未定义书签。
数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计
图书分类号：密级：毕业设计(论文)数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计CNC LASER CUTTING MACHINE XY WORK-BENCH COMPONENTS AND SCMCONTROL DESIGN学生姓名学院名称专业名称指导教师20**年5月27日摘要本课题针对数控激光切割机进行了设计。
主要完成了XY工作台的机械结构设计和单片机的控制系统的设计。
设计过程中，对于XY工作台的机械结构进行了具体的设计分析，选用了精度相对高的滚珠丝杠副传动系统方案，具体对传动系统中的滚珠丝杠、直线滚动导轨、齿轮进行了计算和选型；为验证系统的可行性，对系统的刚度进行了分析；根据系统的要求和载荷，对步进电机进行了分析和选型。
对以89C51为主控芯片的数控系统进行了硬件说明和控制程序设计。
关键词 CNC；数控激光切割机；XY工作台；单片机AbstractThis topic designs for CNC laser cutting machine. It completed the design of XY workbench mechanical structure and the CNC system. The design process has the design and analysis of XY workbench mechanical structure. To choice ball screw vice transmission system solutions which has a relatively high precision. There are specific calculation and selection on ball screw, linear rolling guide and gear of the transmission system; In order to validate the feasibility of the system, the stiffness of system are analyzed. The analysis and selection for stepping motor are according to the system's requirements and load. There are hardware specifications and design of control program for CNC system with 89C51 as the main control chip.Keywords CNC laser cutting machine tools XY table Single chip microcomputer目录摘要 (I)Abstract.......................................................................................................................................... I I 1 绪论 (4)1.1激光技术概述 (4)1.2激光切割技术的应用 (4)1.3设计任务 (5)1.4总体设计方案分析 (5)2 工作台机械结构设计 (8)2.1 XY工作台的设计 (8)2.1.1 X-Y工作台结构设计总述 (8)2.1.2主要设计参数及依据 (8)2.1.3 XY工作台部件进给系统受力分析 (9)2.1.4初步确定XY工作台尺寸及估算重量 (9)2.2 Z轴随动系统设计 (9)2.3 机座的设计 (10)2.3.1 机座的结构设计 (10)2.3.2机座材料的选择 (11)3 传动系统的设计 (12)3.1丝杠的选型 (12)3.1.1 丝杠的介绍 (12)3.1.2丝杠螺母副的选择 (13)3.1.3丝杠的校核 (14)3.2 滚珠丝杠支承的选择 (16)3.2.1 支承方式的选择 (16)3.2.2 轴承的选择 (16)3.3导轨的选型及计算 (16)3.3.1 导轨的组成种类及其应满足的要求 (16)3.3.2导轨材料的选择及热处理 (16)3.3.3导轨的选型及长度估算 (17)3.3.4导轨副的额定寿命计算 (18)3.3.5滚动导轨副的技术要求 (20)3.4 步进电机的选择 (20)3.4.1步进电机的特点 (20)3.4.2 步进电机的选型 (20)3.4.3步进电机惯性负载的确定 (22)3.4.4 步进电机接口及电路驱动 (23)3.5齿轮传动机构的确定 (26)3.5.1传动比的确定 (26)3.5.2齿轮结构主要参数的确定 (26)3.6传动系统刚度的确定 (27)4 消隙方法与预紧 (29)4.1 消隙方法 (29)4.2预紧 (30)5 控制系统设计 (32)5.1 确定机床控制系统方案 (32)5.2 主要硬件配置 (32)5.2.1主要芯片选择 (32)5.2.2 主要管脚功能 (32)5.2.3 EPROM的选用 (33)5.2.4 RAM的选用 (34)5.2.5 89C51存储器及I/O的扩展 (34)5.2.6 8155工作方式查询 (35)5.2.7状态查询 (36)5.2.8 8155定时功能 (36)5.2.9 芯片地址分配 (37)5.3 总体程序控制 (38)5.3.1流程图 (38)5.3.2主程序 (38)5.4 键盘设计 (39)5.4.1键盘定义及功能 (39)5.4.2 键盘程序设计 (40)5.5 显示器设计 (41)5.5.1显示器显示方式的选用 (41)5.5.2显示器接口 (41)5.5.3 8155扩展I/O端口的初始化 (41)5.6 插补说明 (42)5.7光电隔离电路 (44)5.8越界报警电路 (45)结论 (46)致谢 (47)参考文献 (48)附录 (49)1 绪论1.1激光技术概述激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之一，它刚一问世就引起了材料科学家的高度重视。
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摘要本课题研究的数控机床控制系统主要分为上、下位机。
上位机为一块PC104，主要作用是运行整个数控软件，通过控制面板输入控制命令，通过输出端口来控制各个电机的运行，并将机床的加工信息在LCD屏上显示出来。
下位机就是本课题所要设计的控制面板，它是一个单片机系统，将控制面板的输入信息传到上位机，并从上位机接收信息用LED来显示机床的运行状态。
该系统的总体功能够通过通讯协议完成单片机和上位机之间的通讯，该协议说明用户按了哪些键。
开机后，上位机（PC104)给单片机发送信息，单片机接收到信息后在控制面板上用LED显示机床的状态，用户操作时按控制面板上的按键或转动波动开关，单片机向上位机发送信息告诉上位机用户对机床的操作和对加工过程的一些配置。
上位机根据下位机传送的信息来控制机床的运行，同时也向单片机传送必要的信息。
本控制面板（下位机）分为上下两部分。
上面一块称为MDI面板，下面称为机床操作面板。
MDI面板上都是按键，其功能为：数控软件的软按键（虚拟button,由两个左右方向键和F1,F2,F3,F4,F5等按键组成）；文字代码编辑、插入、删除、查看翻页以及几个功能键（诊断，图形，系统设定等）。
下面机床操作面板除了按键外，还有几个波段开关，起停开关以及一些LED灯。
按键的功能是实现机床的操作命令，如打开照明灯，主轴的正转、反转，刀具回零点等。
波段开关的功能分别为设置主轴倍率、进给倍率、快速倍率、方式选择。
快停开关为数控机床启动、停止、急停，LED 灯显示数控机床状态。
本系统设计包括：1、单片机与上位机通信协议的设计。
2、多按键的设计。
3、单片机的抗干扰措施及MAX1232的使用的设计。
4、用MAX1232芯片和上位机进行串口通信的设计。
5、单片机I/O口的扩展的设计。
6、变量的定义设计。
7、灯亮程序的设计。
8、接收程序的设计。
关键词：单片机控制系统按键AbstractCNC machine tool control system of this research project is mainly divided into upper and lower machine. The host computer to the PC104 a main role is to run the CNC software, control commands via the control panel input and output ports to control the operation of each motor, and the machining information to be displayed on the LCD screen. Lower machine is subject to design control panel, which is a single-chip system, the control panel to input information to the host computer, and receive information from the host computer with LED display machine running status.The overall function of the system enough to complete the communication between the microcontroller and the host computer through the communication protocol of the agreement shows the user which key was pressed. Boot the host machine (PC104) to send information to the microcontroller, MCU receives the information on the control panel with LED display machine status, user actions on the control panel button or turn the fluctuations switch, the microcontroller up the machine to send information to tell the host computer users on the machine tool operations and processing configuration. The host computer modem to send the information to control the operation of the machine, but also the necessary information to send to the microcontroller.The control panel (machine) divided into two parts. Above one known as the MDI panel, hereafter referred to as a machine operator panel. Are keys on the MDI panel and its functions are: CNC software soft buttons (the button virtual, composed by the two left and right arrow keys and F1, F2, and F3, the F4, F5, and other key); text code editor, insert, delete, view page as well as several function keys (diagnostic, graphics, system settings, etc.). The following machine operator panel button outside, there are several band switch with the switch and some LED lights. The button's function is a machine tool operation command, such as turn on the lights, the spindle forward and reverse, the tool back to 0:00 and so on. Band switch function to set the spindle override and feed override, rapid override options. Quick stop switch to start, stop, emergency stop and LED lights display the CNC machine tools for CNC machine tools. The system design includes: 1, MCU and host computer communication protocol design.2, a multi-button design.3, anti-jamming measures microcontroller and MAX1232 use design.4, the MAX1232 chip and the host computer serial communication design.5,MCU I / O port expansion design.6, the variable definition of design.7, the program design of the lights.8, the design of the receiving program.Key word：lower machine, The control panel (machine), multi-button目录摘要 (I)Abstract (III)引言 (1)1. 简介 (2)1.1 单片机 (3)1.2 单片机与上位机通信协议设计 (4)2. 多按键处理 (6)3.原理图的分析与实现 (8)3.1单片机的抗干扰措施及MAX1232的使用 (8)3.2 用MAX1232芯片和上位机进行串口通信 (12)3.3 单片机I/O口的扩展 (14)3.4 程序分析 (20)4．总电路图 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)引言由于单片机构成的系统具有可靠性高、使用简单方便、修改灵活等优点，在工业应用上越来越普遍，逐渐取代了以往采用的以大量模拟电路、数字电路和分离原件来制作控制系统的方法。
本例首先对控制面板的功能和操作方法做了详细的介绍，对单片机和上位机的通信协议做了详细的分析。
在硬件设计上，为了保证系统的温定型，用了MAX1232芯片作为整个单片机系统的看门狗。
因为本系统要用到大量的I/O端口，所以用了一些8155芯片来扩展I/O，同上位机通信则用到了MAX232芯片。
整个系统分为几个模块来编写，易于整理思路，使程序富有条理。
开机后，上位机（PC104)给单片机发送信息，单片机接收到信息后在控制面板上依靠LED显示机床的状态，用户操作时按控制面板上的按键以及转动波动开关，单片机向上位机发送信息告诉上位机用户对机床的操作和对加工过程的一些配置。
上位机根据下位机传送的信息来控制机床的运行，与此同时也向单片机传送必要的信息。
目前大量的嵌入式产品，如激光打印机，POS机等等，依赖键盘或者小键盘接口用于用户的输入，并在LCD或者LED上显示一定的信息。
虽然目前有非常多的芯片可以用来实现键盘扫描，但是用软件实现键盘扫描的方法有助于缩减系统的开发成本，并且修改灵活，非常方便。
本系统的键盘扫描方法和代码也可以用在其他类似的系统上，仅仅需要根据项目的不同特点、需要、做出少量修改即可。
1.简介单片机又可以称为单片的微型控制器，它不是为了完成某一个特定逻辑功能的芯片，而是把一个PC系统集成到一个芯片上。
笼统的来讲：就是一台计算机就由一个芯片组成。
它的质量轻、价格便宜、体积小、为开发、学习和应用提供了非常便利的条件。