xy平面绘图仪研究设计与应用课程设计

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1、xy平面绘图仪研究设计与应用课程设计XY平面绘图仪【摘要】：本课程设计是设计XY平面绘图仪，由上位机和下位机两部分组成,单片机通过接收PC机软件的绘图信息，控制步进电机完成图形的绘制。单片机采用逐点比较法插补算法完成直线和圆弧的绘制，通过直线和圆弧的组合完成图形的绘制，最终实现了移点、画线、画弧、画圆、画矩形和组合图形的绘制。【关键词】：XY平面绘图CNC逐点比较法直线圆弧插补下位机上位机Abstract:ThecoursedesignisdesigntheXYplaneplotter,theSystemconsis

2、tsofhostcomputerandthenextcrewcomposition>ByreceivinggraphicsinformationfromPCbysoftware,theSingleChipcontrolsteppermotortocompletethegraphdrawing.Pointbypointcomparisonwiththecompletionofastraightlineandarcinterpolationalgorithmfordrawing,throughacombinationof

3、linesandarcstocompletegraphicsrendering,andultimatelytheshiftpoints，drawlines,drawarc,drawacircle,drawarectangleandthecombinationofgraphicsrenderingKeywords:XY-dimensionaldrawingsCNCPointbypointcomparisonmethod目录一、引言3二、设计任务32.1设计题目32.2设计要求3三、设计原理33.1系统工作原理33.2直

4、线插补原理43.3圆弧插补原理5四、硬件设计84.1单片机最小系统板84.2串口通信电路设计8五、软件设计95.1下位机程序设计95.2上位机软件设计10六、系统调试及运行结果10七、心得体会11八、参考文献11九、附录11一、引言近年来，数控技术发展迅速。计算机数控就是利用一个专用的可存储程序的计算机执行一些或全部的基本数字控制功能的NC系统。随着计算机硬件性能价格比的迅速降低和图形显示器的推广应用，现代数控系统已不需要穿孔纸带,而由计算机直接控制，简称CNCoXY平面绘图仪就是一台数控系统,采用计算机数控技术进行

5、平面图形的绘制。本课程设计完成平面绘图仪的设计，包括硬件设计和软件设计，最终实现移点、画线、画弧、画圆、画矩形和组成图形的绘制。二、设计任务2.1设计题目XY平面数控绘图2.2设计要求1、输入参数由键盘录入（数码管显示），绘制给定直线和圆弧；2、由程序控制绘制组合图形；3、根据系统的功能要求设计四象限直线插补和园弧插补软件；4、根据系统的功能要求设计单片机及接口电路；5、掌握计算机控制系统的软件设计与调试，实现要求功能。三、设计原理2.1系统工作原理X-Y绘图仪的机械特性主要包括平台、X/Y坐标尺h和Ly、X/Y传动

6、丝杠驱动坐标尺的步进电动机Mx/My、绘图笔、控制器和微型计算机接口等，如图3.1所示：图3.1X?Y绘图仪机械原理图平台是用于固定绘图纸的台面。两个坐标尺可在绘图区域内双向运动,绘图笔位于两坐标尺的交点PEN处,X~Y坐标尺的位置确定了绘图笔的位置，可用X,Y坐标对来表示其位置。绘图笔的抬起和落下用继电器控制。传动丝杠实现步进电动机到坐标尺之间的传动,将步进电动机的旋转角度转换为坐标尺的直线运动。步进电动机的特点是每当给定一个脉冲，电动机的转子将转动一个固定角度，或者说步进电动机转子的旋转角度与励磁电脉冲数成比例。

7、本系统采用了三相六拍双向步进电机。微型计算机的作图命令通过通信接口发送给控制器单片机最小系统，控制器将命令进行分析，并调用相应的绘图子程序。该程序的功能是驱动X和Y方向上的步进电动机,使两个坐标尺按规律地移动，将画笔移至要求的位置。同时控制器通过笔头继电器控制绘图笔的起落，从而完成各种绘图命令所给定的操作。3.2直线插补原理下面以第一象限为例，介绍直线插补的过程及计算。(1)偏差函数构造对于第一象限直线0A上任一点X,Y:X/YXe/Yc若绘制点为Pi(Xi,Yi)，则该点的偏差函数Fi可表示为若Fi0,表示加工点位

8、于直线上；若Fi0,表示加工点位于直线上方；若Fi0,表示加工点位于直线下方。(2)偏差函数字的递推计算采用偏差函数的递推式(迭代式)既由前一点计算后一点？FiYiXe-XiYe若FiO,规定向+X方向走一步Xi+1Xi+1Fi+1XeYi?YeXi+lFi?Ye若FiO,规定+Y方向走一步，则有Yi+1Yi+1Fi+1XeYi+1-YeXiF