基于单片机控制的数控二位平台
基于单片机控制的数控二位平台[20200410140217]
摘要
本次设计以单片机AT89C52为控制中心，以两相步进电机数控二维平台为控制对象。本次设计涉及到多种插补运动，为方便监控，本设计采用VB编程程序制作上位机控制界面。该系统上位机（Pc机）、下位机（单片机）和步进电机及其驱动系统3部分组成，上位机（Pc机）与下位机（单片机）通过串行通信交换数据。
由上位机（Pc机）VB控制界面调用下位机（C语言）中的程序，可以使步进电机使运动精确到um级，保证了运行过程的平稳性与精确性。整个系统通过上位机界面控制，运行过程可以通过数控二位平台的上的笔杆和平台纸板完全展示运动过程，为了更加方便观察，本次设计中在上位机VB界面上添加了显示功能，方便观察。本论文实现了步进电机带动二维平台的X，Y轴自动归零的控制；二维平台的四象限给定终点的直线插补；二维平台四象限的给定圆弧半径的顺圆弧插补；二维平台四象限的给定圆弧半径的逆圆弧插补。完成了二维平台的各项控制功能。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机VB串行通行步进电机
目录
1 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2课题研究的意义 1
1.3本论文主要工作 1
2设计方案 3
2.1二维平台硬件总体设计 3
2.2 上位机操作界面总体设计 3
2.3 下位机C语言程序总体设计 4
3 硬件系统设计 6
3.1电源回路设计 6
3.2串口控制RS232通信部分电路设计 7
3.3单片机及周边电路设计 9
3.3.1单片机电路设计 9
3.3.2周边电路设计 9
3.4驱动电路设计 11
3.4.1驱动无触点开关电路设计 12
3.4.2驱动输出电路设计 13
3.4.3驱动器驱动步进电机电路设计 14
3.5本次设计步进电机简介 16
4 上位机操作界面设计 18
4.1.VB简介 18
4.2 VB通信系统设计 18
4.2.1串行端口设置 18
4.2.2自动归零模块通信设计 20
4.2.3直线插补模块通信设计 20
4.2.4圆弧插补模块通信设计 21
4.3 VB界面设计 22
5.单片机程序设计 24
5.1 串口中断程序设计 24
5.2自动归零子程序设计 24
5.3直线插补运动子程序设计 26
5.4圆弧插补运动子程序 31
6 系统调试 35
6.1系统调试过程 35
6.1.1下位机子程序调试 35
6.1.2人机控制界面调试 35
6.2系统调试过程中出现的错误及解决办法 36
7 总结 39
参考文献 40
附录1 VB程序 41
附录2 C语言程序 44
致谢 53
1 绪论
1.1课题研究的背景
数控二维平台是数控系统中的基础装置。不难想象，当人们对数控二维平台配备以不同的第三维方向的设计便可以满足不同场合的需求。例如，当第三维设计成笔架形式时，就可组成一台绘图仪，当设计成缝纫机头时，就有可能具备电脑提花机的功能；当我们将二维数控平台设计成自动铣床的一部分时，又可以组成一台电脑雕刻机等等。
电机在现代工业发展中有非常关键的地位。伴随着时代的发展，电机的使用不仅在动力方面不断增强，并在控制领域的应用范围不断扩大。随着微电子技术和计算机技术的迅猛成长，对步进电机的需求日趋增加，要求也更加严格。所以研究控制步进电机系统是非常迫切。
1.2课题研究的意义
步进电机是一种脉冲驱动的步进电机，学名又叫脉冲电动机或阶越式步进电机，由步进电机接收一个电脉冲信号，驱动步进电机向预定的方向转动一个固定角（步距角），达到定向位移的效果。可以通过改变进给的脉冲信号的相序，进而转变步进电机的转动方向。本次设计就是运用了步进电机这一特性，使用两台步进电机的数控二维平台，利用单片机AT89C52发送特定的脉冲，来完成设计。
设计中为步进电机更具有可控性，应用VB做上位机，涉及到了VB的串行端口通信技术，与VB调用下位机单片机程序技术，使本次设计更加人性化，可控化。这正是现代工业技术所需要的实际技术。而下位机单片机发送脉冲控制步进电机做数控插补运动，完成工业生产中对精密器件加工的需求。这些技术都是当代工业生产中不可或缺的重要技术。本次设计重点就研究这些技术。
1.3本论文主要工作
本次设计选用两相步进电机，上位机VB通过串行通信发送一个信号给单片机，单片机识别信号后调用相应子程序，发送特定脉冲控制步进电机驱动器，从而驱动步进电机带动二维平台作有特殊算法的运动
（1）硬件设计
本次设计的硬件设计部分囊括了供电电路设计，上位机与单片机的通讯电路设计，驱动电路设计，以及电路板的周边电路设计（限位电路，单片机复位设计等）。
（2）上位机设计
本次设计的上位机设计部分分为两个部分，通讯设计以及人机界面设计，其中通讯设计是上位机设计的重点。
（3）下位机设计
下位机设计包括了主程序设计，自动归零子程序设计，给定终点坐标绝对值的四象限制线插补子程序设计，给定圆弧半径的四象限顺逆圆弧子程序设计。
2设计方案
2.1二维平台硬件总体设计
本设计用到了上位机VB控制界面，RS232数据线通信下位机（单片机），VB调用下位机单片机的程序，发送脉冲到步进电机驱动器，来实现步进电机做要求的运动。整系统以AT89C52为控制中心，以57BJY步进电机为执行机构。VB控制界面通过RS232数据线发送信号到单片机，单片机对信号做反应后发送到步进电机驱动器，最后由步进电机驱动器根据单片机发送脉冲驱动步进电机。完成整个运动。
图2-1系统总体结构设计图
为完成本次基于单片机的数控二维平台设计，配合的是本次数控二维平台各个硬件的连接设计，包括PC机与自制单片机板通信连接设计电路，单片机板与步进电机驱动器的连接设计电路，步进电机驱动器与步进电机的连接设计电路，及周边电路设计。
本次硬件设计中用到的MAX232（串行通信数据交换模块）、三极管9012（放大电流驱动开关电源）、ULN2003（放大电流驱动步进电机驱动器）都是本次设计硬件系统中的重要元器件，在硬件设计中会有详细的设计介绍。
2.2 上位机操作界面总体设计
VB系统的设计，包括了串口通讯设计（打开串口的设计，自动归零模块的设计，给定终点坐标绝对值的直线插补模块设计，顺、逆圆弧插补模块设计）以及VB控制界面的设计两大点。重点在于本设计的通讯设计。
通讯设计模块除了串口的设置，更加重要的是VB控制界面和单片机的通讯是如何进行的。如何调用下位机单片机程序。设计用到的是大写字母选择运行方式（如“A”X轴的自动归零操作），值得一提的是当运行直线插补时，输入终点坐标绝对值，下位机根据运行方式，判定终点坐标，完成相应运行。
图2-2VB程序设计结构图
用Cstr使字符串转化成数值，用“，”分隔二位坐标（如“ "C," + CStr(Val(Text1)) + "," + CStr(Val(Text2)) + ":"”）。当圆弧插补时，选择圆弧半径，下位机根据运行方式，执行圆弧插补“"G," + Combo2.List(Combo2.ListIndex) + ":"”。信号输出结束时都以“：”结尾。
具体的设计，在VB设计中有具体设计过程。
2.3 下位机C语言程序总体设计
下位机单片机的选用：值得一提的是选用单片机时，选用常用的AT89C系类单片机。
与比较AT89C51，AT89C52单片机有是三个定时器：TR0、TR1、以及T2（输入P1.1/T2EX定时/计数器2）这个特殊定时器。设计时，运用TR0、TR1给步进电机发送PWM波，实现步进电机X，Y轴的自动归零操作，而用T2设置串行口。
下位机C语言设计分为
摘要
本次设计以单片机AT89C52为控制中心，以两相步进电机数控二维平台为控制对象。本次设计涉及到多种插补运动，为方便监控，本设计采用VB编程程序制作上位机控制界面。该系统上位机（Pc机）、下位机（单片机）和步进电机及其驱动系统3部分组成，上位机（Pc机）与下位机（单片机）通过串行通信交换数据。
由上位机（Pc机）VB控制界面调用下位机（C语言）中的程序，可以使步进电机使运动精确到um级，保证了运行过程的平稳性与精确性。整个系统通过上位机界面控制，运行过程可以通过数控二位平台的上的笔杆和平台纸板完全展示运动过程，为了更加方便观察，本次设计中在上位机VB界面上添加了显示功能，方便观察。本论文实现了步进电机带动二维平台的X，Y轴自动归零的控制；二维平台的四象限给定终点的直线插补；二维平台四象限的给定圆弧半径的顺圆弧插补；二维平台四象限的给定圆弧半径的逆圆弧插补。完成了二维平台的各项控制功能。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机VB串行通行步进电机
目录
1 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2课题研究的意义 1
1.3本论文主要工作 1
2设计方案 3
2.1二维平台硬件总体设计 3
2.2 上位机操作界面总体设计 3
2.3 下位机C语言程序总体设计 4
3 硬件系统设计 6
3.1电源回路设计 6
3.2串口控制RS232通信部分电路设计 7
3.3单片机及周边电路设计 9
3.3.1单片机电路设计 9
3.3.2周边电路设计 9
3.4驱动电路设计 11
3.4.1驱动无触点开关电路设计 12
3.4.2驱动输出电路设计 13
3.4.3驱动器驱动步进电机电路设计 14
3.5本次设计步进电机简介 16
4 上位机操作界面设计 18
4.1.VB简介 18
4.2 VB通信系统设计 18
4.2.1串行端口设置 18
4.2.2自动归零模块通信设计 20
4.2.3直线插补模块通信设计 20
4.2.4圆弧插补模块通信设计 21
4.3 VB界面设计 22
5.单片机程序设计 24
5.1 串口中断程序设计 24
5.2自动归零子程序设计 24
5.3直线插补运动子程序设计 26
5.4圆弧插补运动子程序 31
6 系统调试 35
6.1系统调试过程 35
6.1.1下位机子程序调试 35
6.1.2人机控制界面调试 35
6.2系统调试过程中出现的错误及解决办法 36
7 总结 39
参考文献 40
附录1 VB程序 41
附录2 C语言程序 44
致谢 53
1 绪论
1.1课题研究的背景
数控二维平台是数控系统中的基础装置。不难想象，当人们对数控二维平台配备以不同的第三维方向的设计便可以满足不同场合的需求。例如，当第三维设计成笔架形式时，就可组成一台绘图仪，当设计成缝纫机头时，就有可能具备电脑提花机的功能；当我们将二维数控平台设计成自动铣床的一部分时，又可以组成一台电脑雕刻机等等。
电机在现代工业发展中有非常关键的地位。伴随着时代的发展，电机的使用不仅在动力方面不断增强，并在控制领域的应用范围不断扩大。随着微电子技术和计算机技术的迅猛成长，对步进电机的需求日趋增加，要求也更加严格。所以研究控制步进电机系统是非常迫切。
1.2课题研究的意义
步进电机是一种脉冲驱动的步进电机，学名又叫脉冲电动机或阶越式步进电机，由步进电机接收一个电脉冲信号，驱动步进电机向预定的方向转动一个固定角（步距角），达到定向位移的效果。可以通过改变进给的脉冲信号的相序，进而转变步进电机的转动方向。本次设计就是运用了步进电机这一特性，使用两台步进电机的数控二维平台，利用单片机AT89C52发送特定的脉冲，来完成设计。
设计中为步进电机更具有可控性，应用VB做上位机，涉及到了VB的串行端口通信技术，与VB调用下位机单片机程序技术，使本次设计更加人性化，可控化。这正是现代工业技术所需要的实际技术。而下位机单片机发送脉冲控制步进电机做数控插补运动，完成工业生产中对精密器件加工的需求。这些技术都是当代工业生产中不可或缺的重要技术。本次设计重点就研究这些技术。
1.3本论文主要工作
本次设计选用两相步进电机，上位机VB通过串行通信发送一个信号给单片机，单片机识别信号后调用相应子程序，发送特定脉冲控制步进电机驱动器，从而驱动步进电机带动二维平台作有特殊算法的运动
（1）硬件设计
本次设计的硬件设计部分囊括了供电电路设计，上位机与单片机的通讯电路设计，驱动电路设计，以及电路板的周边电路设计（限位电路，单片机复位设计等）。
（2）上位机设计
本次设计的上位机设计部分分为两个部分，通讯设计以及人机界面设计，其中通讯设计是上位机设计的重点。
（3）下位机设计
下位机设计包括了主程序设计，自动归零子程序设计，给定终点坐标绝对值的四象限制线插补子程序设计，给定圆弧半径的四象限顺逆圆弧子程序设计。
2设计方案
2.1二维平台硬件总体设计
本设计用到了上位机VB控制界面，RS232数据线通信下位机（单片机），VB调用下位机单片机的程序，发送脉冲到步进电机驱动器，来实现步进电机做要求的运动。整系统以AT89C52为控制中心，以57BJY步进电机为执行机构。VB控制界面通过RS232数据线发送信号到单片机，单片机对信号做反应后发送到步进电机驱动器，最后由步进电机驱动器根据单片机发送脉冲驱动步进电机。完成整个运动。
图2-1系统总体结构设计图
为完成本次基于单片机的数控二维平台设计，配合的是本次数控二维平台各个硬件的连接设计，包括PC机与自制单片机板通信连接设计电路，单片机板与步进电机驱动器的连接设计电路，步进电机驱动器与步进电机的连接设计电路，及周边电路设计。
本次硬件设计中用到的MAX232（串行通信数据交换模块）、三极管9012（放大电流驱动开关电源）、ULN2003（放大电流驱动步进电机驱动器）都是本次设计硬件系统中的重要元器件，在硬件设计中会有详细的设计介绍。
2.2 上位机操作界面总体设计
VB系统的设计，包括了串口通讯设计（打开串口的设计，自动归零模块的设计，给定终点坐标绝对值的直线插补模块设计，顺、逆圆弧插补模块设计）以及VB控制界面的设计两大点。重点在于本设计的通讯设计。
通讯设计模块除了串口的设置，更加重要的是VB控制界面和单片机的通讯是如何进行的。如何调用下位机单片机程序。设计用到的是大写字母选择运行方式（如“A”X轴的自动归零操作），值得一提的是当运行直线插补时，输入终点坐标绝对值，下位机根据运行方式，判定终点坐标，完成相应运行。
图2-2VB程序设计结构图
用Cstr使字符串转化成数值，用“，”分隔二位坐标（如“ "C," + CStr(Val(Text1)) + "," + CStr(Val(Text2)) + ":"”）。当圆弧插补时，选择圆弧半径，下位机根据运行方式，执行圆弧插补“"G," + Combo2.List(Combo2.ListIndex) + ":"”。信号输出结束时都以“：”结尾。
具体的设计，在VB设计中有具体设计过程。
2.3 下位机C语言程序总体设计
下位机单片机的选用：值得一提的是选用单片机时，选用常用的AT89C系类单片机。
与比较AT89C51，AT89C52单片机有是三个定时器：TR0、TR1、以及T2（输入P1.1/T2EX定时/计数器2）这个特殊定时器。设计时，运用TR0、TR1给步进电机发送PWM波，实现步进电机X，Y轴的自动归零操作，而用T2设置串行口。
下位机C语言设计分为
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