逐点比较法直线插补原理实现

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1、武汉理工大学《微型计算机控制技术》课程设计说明书武汉理工大学华夏学院课程设计报告书题目：系名：专业班级：姓名：学号：指导教师：2011年6月14日21武汉理工大学《微型计算机控制技术》课程设计说明书摘要本文主要讨论利用逐点比较法实现第一象限的直线插补。所谓逐点比较插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给点轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给点轨迹的上方还是下方，从而决定下一步的进给方向。对于本设计所要求的直线轨迹，如果该点在直线的上方，则控制步进电机向+X方向进给一步，如果该点在直线的下方，那么控制步进电机向

2、+Y轴方向进给一步。如此，走一步、看一看，比较一次，决定下一步的走向，以便逼近给定轨迹，即形成逐点比较插补。插补计算时，每走一步，都要进行以下四个步骤的计算过程，即偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判断。设计具体算法时，首先根据直线轨迹参数，计算出偏差计算公式及递推公式。由程序判断出偏差的正负号，从而决定坐标的进给方向，再根据递推公式计算出坐标进给后的偏差，若未到达终点，则返回偏差判别，如此循环。可以根据起点和终点的坐标位置，计算出总的进给步数Nxy，X或Y的坐标每进给一步，这个值就减一，若Nxy=0，就

3、到达了终点，这就是终点判别的方法。21武汉理工大学《微型计算机控制技术》课程设计说明书设计任务及要求设计一个计算机控制步进电机系统，该系统利用PC机的并口输出控制信号，其信号驱动后控制X、Y两个方向的三相步进电机转动，利用逐点比较法插补绘制出各种曲线。1）设计硬件系统，画出电路原理框图；2）定义步进电机转动的控制字；3）推导出用逐点比较法插补绘制出下面曲线的算法；4）编写算法控制程序线；5）撰写设计说明书。每人选一个曲线，曲线均为第一象限，屏幕左下角为坐标原点，箭头表示曲线绘制的方向，直线参数为：起点、终

4、点坐标。圆弧参数为：起点、终点坐标和半径。直线一：直线二：直线三直线四圆弧一圆弧二21武汉理工大学《微型计算机控制技术》课程设计说明书目录1设计任务和要求12设计步骤12.1硬件设计12.1.1接口示意图12.1.2方案论证22.1.3单片机与8255的接口32.1.4硬件接线原理图32.1.5元件清单42.2软件设计52.2.1软件设计原理52.2.28255的初始化编程62.2.3步进电机走步控制程序72.2.4主程序82.3运行调试92.3.1系统安装调试92.3.2结果验证93课程设计体会10参考

5、文献10附录一芯片资料11附录二源程序1221武汉理工大学《微型计算机控制技术》课程设计说明书逐点比较插补原理的实现1设计任务和要求设计一个微型计算机控制步进电机系统，该系统利用微型机的并口输出控制信号，其信号驱动后控制X、Y两个方向的三相步进电机转动，利用逐点比较法插补原理绘制出如下图所示的目标曲线。图1目标曲线2设计步骤本设计大致可分为三个步骤：硬件设计、软件设计和系统的运行调试。2.1硬件设计2.1.1接口示意图两台三相步进电机控制接口如图2所示。图2系统接口示意图21武汉理工大学《微型计算机控制技

6、术》课程设计说明书2.1.2方案论证单片机的接口电路可以是锁存器，也可以是专门的接口芯片，本设计采用可编程接口芯片8255。由于步进电机需要的驱动电流比较大，所以单片机和步进电机的连接还要有驱动电路，如何设计驱动电路成了问题的关键。设计方案一如图3所示，当某相上驱动信号变为高电平时，达林顿管导通，从而使得该相通电。图3驱动电路方案一设计方案二如图4所示，在单片机与驱动器之间增加一级光电隔离，当驱动信号为高电平时，发光二极管发光，光敏三极管导通，从而使达林顿管截止，该相不通电；当驱动信号为低电平时，则步进电

7、机的该相通电。图4驱动电路方案二综合比较两种设计方案可知，方案二有抗干扰能力，且可避免一旦驱动电路发生故障，造成高电平信号进入单片机而烧毁器件。所以，本设计选择方案二。21武汉理工大学《微型计算机控制技术》课程设计说明书2.1.3单片机与8255的接口MCS-51单片机可以和8255直接连接而不需要任何外加逻辑器件，接口示意图如图5所示。因为8255的B口和C口具有驱动达林顿管的能力，所以将采用B口和C口输出驱动信号。图5单片机与8255的接口2.1.4硬件接线原理图图6系统硬件接线原理图21武汉理工大学

8、《微型计算机控制技术》课程设计说明书单片机控制步进电机的硬件接线如图6所示。因为8255的片选信号接单片机的地址线P2.7，A1、A0通过地址锁存器接到了8051单片机的地址线P0.1和P0.0，由硬件接线图可以清楚地知道，8255的各口地址为：A口地址：7FFCHB口地址：7FFDHC口地址：7FFEH控制口地址：7FFFH同时，B口和C口都作为输出口，8255工作在方式0。下面以8255的B口输出端PB0为例说明控制的工作