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1、 基于单片机数控系统插补控制设计 课 程 设 计 任 务 书如下：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 Visual C+实现其模拟仿真。 （4）单片机开发环境（Vision ）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）机械设备数控技术。 （2）单片机原理及应用。 （3）C+程序设计基础。 1摘 要本文主要是讨论数控机床加工过程中整个数控系统控制软件的核心插补。而在现代数控系统中，一般都采用软件插补器。在大多数数
2、控机床的数控装置都具有直线插补器和圆弧插补器。根据插补所采用的原理和计算方法的不同，可有许多插补方法。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。在本文中，主要介绍基准脉冲插补中的逐点比较法和数值积分插补法（DDA） 。在熟悉插补原理的基础上，利用 VC+软件工具来实现数控插补编程及仿真。在分析了逐点比较法和数字积分插补法(DDA)的算法，画出插补流程图，利用 VC+软件编程源代码再实现仿真。此外，单片机作为微机计算机的一个重要分支，在现代社会的生产和生活中发挥着越来越重要的作用。单片机技术已经成为了实现各种工业测控系统和智能仪器的重要手段。所以，我们在利用在单片开发环境（Visi
3、on）下，来编程去实现插补的整一个过程，这样，更加明了插补的一个过程及其原理是怎样的！关键词：插补、单片机、逐点比较法、数据积分插补法 2目 录摘 要 .0第一章 绪论 .21.1 引言 .21.2 课题设计内容 .21.2.1 课题设计名称和要求 .21.2.2 课题分析 .3第二章 数控插补的控制设计 .32.1 逐点比较法 .32.2.1 插补原理 .42.2.2 直线插补 .42.2.3 圆弧插补 .82.2 数字积分插补法（DDA） .122.2.1 插补原理 .132.2.2 DDA 直线插补 .132.2.3 DDA 圆弧插补 .16第三章 VisualC+模拟仿真 .193.1
4、 逐点比较法 .193.1.1 直线插补仿真 .193.1.2 圆弧插补仿真 .193.2 数字积分插补法（DDA） .203.2.1 DDA 直线插补仿真 .203.2.2 DDA 圆弧插补仿真 .20第四章 单片机开发环境（Vision）下，编程实现插补 .214.1 单片机的介绍 .214.2 直线编程 .244.2.1 逐点比较法的直线插补编程 .244.3 圆弧编程 .244.3.1 逐点比较法的圆弧插补编程 .24参考文献 .25附件 .2535.1 逐点比较法直线插补 VisualC+模拟仿真 .255.2 逐点比较法逆圆插补 VisualC+模拟仿真 .265.3 逐点比较法顺
5、圆插补 VisualC+模拟仿真 .275.4 数字积分插补法（DDA）直线插补 VisualC+模拟仿真 .285.5 数字积分插补法（DDA）逆圆插补 VisualC+模拟仿真 .284第一章 绪论1.1 引言随着单片机技术的迅速发展，其在工业控制领域得到了广泛应用。在工业领域的中的数控技术也是在不断的发展着，自从美国 1952 年研制成功世界上第一台数控机床以后，我国几乎与各工业发达国家同时起步研究数控技术。经过几十年努力和随着对外合作的增多，数控技术有了新的发展机会，国内数控技术在系统主控、机械和功能部件的开发方面都有了突破性的进展。另外在数控机床的加工过程中整个数控系统控制软件的核心
6、插补，故：插补对于数控系统来说是非常重要的。数控机床上进行加工的工件，其轮廓大部分由直线和圆弧这两种简单、基本的曲线构成，若加工的轮廓由其他非圆曲线构成，可采用一小段直线或者圆弧来拟合。数控系统的主要任务之一是控制执行机构按工件的轮廓轨迹运动。所谓插补就是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，有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，这个过程称为“插补” 。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，而在本文，主要探讨的是基准脉冲插补，它包括两个分点，一是逐点比较法，二是数字积分插补法（DDA） ；1.2
7、 课题设计内容1.2.1 课题设计名称和要求课题设计名称：基于单片机数控系统插补控制设计要求：1、理解并熟悉数控系统插补原理。2、根据插补原理，用 VisualC+实现其模拟仿真。3、在单片机开发环境（Vision）下，编程实现插补。51.2.2 课题分析单片机作为微机计算机的一个重要分支，在现代社会的生产和生活中正发挥着越来越重要的作用。单片机技术已经成为实现各种工业测控系统和智能仪器仪表的重要手段。近年来单片机产品市场百花齐放，功能各异的单片机系列产品不断推出，但是，单片机新品仍以 8051 为内核，采用 CMOS 工艺，形成了所谓的80C51 主流系列。 1目前，数控技术已经成为现代制造
8、技术的基础支撑，在数控技术中，插补起着相当重要的作用。插补，就是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，有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。插补是指数控系统通过运算，给出机床运动的指令，实现用简单的微线段逼近零件某一段理想轮廓的过程。它的实际意义是：在已知零件轮廓表面曲线段的起点和终点之间，进行“数据点的密化工作” 。插补所采用的原理和计算方法的不同，可有许多插补方法。目前应用的插补方法非为基准脉冲插补和数据采样插补两大类。在这次课题设计中，我们主要研究的是基准脉冲插补。它主要分为两点，逐点比较法和数字积分插补法（
9、DDA） 。逐点比较法以折线来逼近直线或者圆弧曲线，它既可以做直线插补，又可以做圆弧插补。它运算直观，差不误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，而且输出脉冲的速度变化小，调节方便。而数字积分插补法（DDA） ，是利用数字积分的方法，计算刀具沿各坐标轴的位移，使刀具沿着所加工的轨迹运动。它具有运算速度快、脉冲分配均匀、易实现多轴联动等优点。不仅能方便地实现一次、两次曲线的插补，还可以用各种函数运算，因此得到广泛的运用。 2本次课题设计主要目的是让我们了解并熟悉数控系统插补是怎样实现的，熟悉插补的一个原理，然后是以 VisualC+为工具，在 VisualC+环境下进行编程来进行插补的仿真。然后再在单片机开发环境（Vision）下，编程实现插补。6第二章 数控插补的控制设计2.1 逐点比较法逐点比较法又称代数运算法、醉步，它是一种边判别边前进的方法。2.2.1 插补原理逐点比较法的原理是：计算机在控制加工过程中，每进给一步都要将加工点的瞬时坐标与规定的轨迹相比较，判断加工偏差，然后决定下一步的进给方向。逐点比较法以折线来逼近直线或者圆弧曲线，它既可以做直线插补，又可以做圆弧插补。它运算直观，差不误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，而且输出脉冲的速度变化小，调节方便。 22.2.2 直线插补直线插补就是零件程序提供直线段的起点、终点
