毕业设计（论文）-基于单片机数控系统插补控制设计

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1、广州汽车学院课程设计说明书基于单片机数控系统插补控制设计院（系）机电工程系专业机械工程及其自动化班级学生姓名指导老师李冬冬2010年12月18日25课程设计任务书兹发给班学生课程设计任务书，内容如下：1．设计题目：基于单片机数控系统插补控制设计2．应完成的项目：（1）调研、搜集整理课题的相关资料，确定设计整体方案。（2）理解并熟悉数控系统插补原理。（3）根据插补原理，用VisualC++实现其模拟仿真。（4）单片机开发环境（μVision）下，编程实现插补。（5）完成设计说明书，准备答辩。3．参考资料以及说明：（1）数控技术。（2）单片机原理及应用。（3）VisualC++编程相关资料。（4

2、）4．本设计任务书于2010年11月29日发出，应于2010年12月22日前完成，然后进行答辩。指导教师签发2010年11月29日25课程设计评语：课程设计总评成绩：指导教师签字：年月日25目录摘要4第一章概述51．插补的基本概念52．对插补器的基本要求53.插补器的的分类54.基准脉冲插补5第二章逐点比较法71．逐点比较法直线插补72．逐点比较法圆弧插补83．象限处理10第三章数字积分分析法（DDA）111．DDA直线插补112．DDA圆弧插补12第四章VisualC++插补仿真141.MFC应用软件的建立142.设置工具栏153.利用GDI绘图仿真插补16第5章利用μVision单片机编

3、程23参考文献25附件2525摘要本书是对“基于单片机数控系统插补控制设计”的课程设计进行说明，基准脉冲插补方法有：逐点比较法；最小偏差法；数字积分法；目标点跟踪法；单步追综法等。本次设计主要设计逐点比较和DDA法的直线和圆弧编程。在设计的过程中首先要对数控机床的插补有所了解，然后写出流程图，接着在VC的MFC工程中，进行仿真插补运动，最后完成单片机编程。本书深入浅出的介绍了设计的过程，简单的讲解了逐点比较和DDA法的直线和圆弧算法。还介绍了VC++软件的MFC工程的新建方法，和一些简单的使用方法。最后还介绍了μVision软件进行单片机编程。关键词：插补，逐点比较法，DDA，VC++，应用

4、程序，μVision软件，单片机25第一章概述1．插补的基本概念“插补”(Interpolation):根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求，在运动轨迹的起始点坐标和轮廓轨迹之间，由数控系统计算出各个中间点的坐标，“插入”、“补上”运动轨迹中间点的坐标值。无论是普通数控(NC)系统，还是计算机数控(CNC)系统，都必须有完成“插补”功能的部分，它是轮廓控制系统的本质特征。能完成插补工作的装置叫插补器。NC系统中插补器由数字电路组成，称为硬件插补，而在CNC系统中，插补器功能由软件来实现，称为软件插补。2．对插补器的基本要求插补是数控系统的主要功能，它直接影响数控机床加工的质量和效率。对插补器

5、的基本要求是：①　插补所需的原始数据较少；②　有较高的插补精度，插补结果没有累计误差，局部偏差不能超过允许的误差(一般应保证小于规定的分辨率)；③　沿进给路线的进给速度恒定且符合加工要求；④　硬件线路简单可靠，软件插补算法简洁，计算速度快。3.插补器的的分类l插补工作可以由硬件电路或软件程序完成，从而分为硬件插补器和软件插补器。l从产生的数学模型来分有一次（直线）插补器，二次（圆，抛物线等）插补器及高次曲线插补器等。l目前应用的插补方法分为基准脉冲插补和数据采样插补两大类。4.基准脉冲插补25基准脉冲插补又称为行程标量插补或脉冲增量插补。此算法的特点是每次插补结束时数控装置向每个运动坐标输出

6、基准脉冲序列，每个脉冲代表了最小位移，脉冲序列的频率代表了坐标运动速度，而脉冲的数量表示位移量。其特点有：l每次插补的结果仅产生一个单位的行程增量。以一个一个脉冲的方式输出给步进电机。其基本思想是：用折线来逼近曲线（包括直线）。l插补速度与进给速度密切相关。因而进给速度指标难以提高，当脉冲当量为10μm时，采用该插补算法所能获得的最高进给速度是3～4m/min。l脉冲增量插补的实现方法比较简单。基准脉冲插补方法有：逐点比较法；最小偏差法；数字积分法；目标点跟踪法；单步追综法等。它们主要用早期的采用步进电机驱动的数控系统。由于此算法难以满足零件加工的要求，现在的数控系统已很少采用这类算法了。（

7、1）逐点比较法控制工件与刀具之间每相对走一步完成四个工作节拍：l第一，偏差判别。判别加工点对规定几何轨迹的偏离位置，然后决定运动的走向。l第二，进给。控制某坐标轴进给一步，向规定的轨迹逼近，缩小偏差。l第三，偏差计算。计算新的加工点对规定轨迹的偏差，作为下一步判别走向的依据。l第四，终点判断。判断是否到达程序规定的加工终点？若到达终点，则停止插补，否则再回到第一拍。如此不断地重复上述循环过程，直到终点，就能加