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1、淮南师范学院2014届本科毕业论文毕业论文（设计）论文题目：二维点样平台设计目 录前 言21 总体方案设计21.1 总体方案实现框图21.2 软硬件开发环境和工具32 二维点样平台上位机设计32.1 Visual Basic语言概述32.2 程序编写42.3 错误处理和调试102.4 程序发布113 二维点样平台下位机设计113.1 单片机硬件电路设计113.2 单片机软件程序设计134 系统测试164.1 上位机串口通信测试164.2 下位机电路和通信测试175 总结18参考文献：183 淮南师范学院2014届本科毕业论文二维点样平台设计学生：胡大千（指导老师：苗磊）（淮南师范学院电气信息工
2、程学院）摘 要:二维点样在各行各业中都得到重要的运用，其工作原理是上位机通过控制步进电机在X、Y方向的拍数比实现对二维空间的精确定位并进行点样。本课题以VB6.0为平台并通过与上位机的通讯实现点样定位控制和对点样进程进行模拟实现。关键字：点样；步进电机；上位机；VB；通讯Two-dimensional Point Sample PlatformStudents: Hu Daqian（Guidance Teacher: Miao Lei）（College of Electrical and Information Engineering ,Huainan Normal University）Ab
3、stract：Two-dimensional point sample is important in all walks of life, its working principle is the upper machine by controlling step motor than the number of beats in the X, Y direction implementations are precise positioning and of two-dimensional space. This topic in VB6.0 by use of the platform
4、and through communication with PC to realize the control and the positioning of the sample points simulated implementation sample process.Key words：Sample points; Stepping motor; PC; VB; communication前 言随着科学技术的不断进步，机械产业朝着微型化，精密化发展，零件的微小化与运动位移的高速化、衡量化是未来的主要研究方向之一，其精准的位置控制即准确无误的定位技术显得日益重要。因此，开发功能实用，定位
5、精确度高的定位平台运动系统具有广阔的应用前景。二维点样平台作为空间三维定位的重要组成部分，也可以说是二维定位平台在国内外取得了较快的发展。二维定位平台是完成X、Y维精确定位的工作平台。它在微机电系统、微电子、纳米制造、纳米电子及航空航天等众多高科技领域都发挥着重要作用，随着科技的进步，这种重要性日益增强。生活中常见的一些机器如电子厂车间的高速机、点胶机等。在日常生活中我们能过接触最多最常见的二维点样平台也就是车间的点胶机了，点胶机是一种对流体进行控制并将流体进行点滴、涂覆于产品表面或产品内部的自动化机器。可实现二维、三维的路径点胶，能够高效精准的进行点胶。其应用的行业也非常的宽广，可以在电子行
6、业中进行手机按键点胶，手机电池封装，光学器件加工等；在工业电气方面可以对电容，变压器，继电器，按钮等进行粘接灌封，对电机线圈进行涂胶，对电器柜门进行封边涂胶。本设计就是以我在联宝实习期间对点胶机的操作进行实际的理论验证而设计一个基于VB平台的二维点样平台。用VB设计上位机软件控制界面，能够设置待点样行数、列数及行列间距，并对点样进程进行模拟。设计相应插补算法。单片机通过串口通信接收上位机所给的坐标控制X、Y步进电机，实现点样定位控制。1 总体方案设计1.1 总体方案实现框图本设计分两部分设计，一部分是基于Visual Basic的二维点样平台的设计，另一部分是基于51单片机的下位机设计，两者之
7、间通过串口通信。系统框图如图1所示。图1 系统框图 上位机设计部分主要是设置相应的控制界面（打开串口、手动点样、自动点样）和实现串口通信，当手动点样、自动点样或回原点操作时，会通过串口将相应的X轴和Y轴的坐标值传给下位机。为了直观看到坐标位置和移动轨迹，在上位机上设计了二维坐标显示区。下位机是由51单片机控制一个系统，当接收到串口数据时，对数据进行分析，提取出上位机发送的坐标值，驱动X轴和Y轴步进电机，实现二维点样。51单片机的串口通信部分利用51单片机内部的串口资源与外部串行端口电平转换电路（即RS232）来实现。1.2 软硬件开发环境和工具软件开发环境包括Microsoft Visual
8、Basic 6.01 15 21和Keil uVision C51 V4.12。硬件开发环境是Proteus 7.8 SP24。调试工具包括Virtual Serial Port Driver 6.9和串口调试助手V1.0。Visual Basic是Microsoft公司开发的一种“可视化”的Windows应用程序开发工具。Microsoft Visual Basic 6.0是用来开发上位机的平台。Keil uVision C51是一种兼容单片机C语言软件开发的系统，是由德国Keil Software公司（ARM公司之一）出品。包含标准的Keil C编译器、宏汇编器、调试器、实时内核、单板计算
9、机和仿真器，支持所有的251系列微控制器。在本设计中使用Keil C51是对51单片机程序进行编译、调试和下载2 5 7 9。Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件。它既具有其它EDA工具软件的仿真功能，又能仿真单片机及外围器件。可以说是目前最好的单片机仿真软件。本设计中利用Proteus在单片机中加载Keil生成的HEX文件对步进电机的运动进行模拟。为了让上位机发送的数据能够传送给Proteus仿真的单片机，这里选用Virtual Serial Port Driver 6.9软件，它可以模拟串口通信，虚拟出一对串口，这样两者之间就无需物理
10、连接，即可以串口的形式进行通信4 12。串口调试工具很多，本系统采用常用的串口调试助手V2.1，其功能简单，在本系统设计中主要用来调试上位机程序和测试下位机的串口通信功能。2 二维点样平台上位机设计2.1 Visual Basic语言概述Visual Basic是一种语言简单、易学、易用的软件，适用于开发Windows环境下的各类应用程序，并增加了结构化、可视化程序设计语言的功能，引入了“面向对象”和“事件驱动”等先进思想，支持ActiveX控件（用于Web或其它支持这一技术的程序中）、VBS（VBScript，VB的脚本语言，用于Web开发）和VBA（VB For Application，嵌
11、入式VB语言，用于对一些流行软件进行二次开发），对网络、多媒体和数据库的编程有良好的支持，拥有完全的中文界面和帮助系统1 15 21。Visual Basic6.0主要有以下几个特点：编程可视化、面向对象的程序设计、事件驱动的编程机制，以及结构化的程序设计。Visual Basic的可视化设计工具可以把Windows界面设计的复杂性“封装”起来，利用Visual Basic提供的各种设计工具，程序开发人员只需按照程序界面的设计要求，在窗体中画出各种“控件”，并设置这些对象的属性，这样程序设计人员就不需要为界面设计编写代码而浪费时间，只需要编写实现程序功能代码。因此，程序设计的效率会大大提高。面
12、向对象的程序设计语言将整个现实世界或者其中的一部分看作是由不同种类的对象构成的。各种类型的对象之间通过发送消息进行联系，消息能够激发对象作出相应的反应，从而构成一个运动的整体。Visual Basic属于事件驱动的编程机制，由事件控制着程序运行的流向。事件是可以由窗体或控件识别的操作。在响应事件时，事件驱动应用程序执行指定的代码。Visual Basic是一种接近自然语言和人类的逻辑思维方式并具有结构化程序设计的控制结构。1966年，Bohra和Jacopini提出了结构化程序设计的三种基本结构，即顺序结构、选择结构和循环结构。这三种基本结构是Visual Basic程序设计的核心。2.2 程
13、序编写该部分利用VB设计上位机控制平台，实现手动和自动设置待点样行列数；实现回原点操作，模拟显示点样当前位置和运动轨迹，设置的坐标值能通过串口通信发送到下位机，下位机在对步进电机进行驱动运行后能将相应的坐标返回给上位机实现点样定位控制并将相应的坐标在二维坐标显示区显示出来。2.2.1 创建标准项目文件本设计需要创建一个基于Standard.EXE的项目。先打开Visual Basic 6.0，然后打开“文件”中的“新建工程”，然后选择新建“标准EXE”即可，如图2所示。这样就创建了一个标准EXE的项目文件1。图2 创建标准EXE项目文件2.2.2 加入串口通信控件MSComm控件是Micros
14、oft公司为了简化Windows下串行通信编程而提供的一种ActiveX控件，它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。MSComm控件给出事件驱动和查询两种方式。事件驱动有程序响应及时的优点，开发者只需在每个事件中添加自己的程序。查询方式在某些情况下更便捷，但其实质也是事件驱动。程序的每个关键功能之后，可以通过查询CommEvent属性值来查询事件和错误。默认的控件工具栏没有MSComm控件，因此需要打开菜单栏“工程”下面的“部件”（跳出如图3所示的对话框，找到“Microsoft Comm Control 6.0”，点击确定完成添加）将MSComm控件加到工具栏中。图3 添加MSC
15、omm控件MSComm控件的许多属性都是需要开发者根据自己的需要进行设置。将MSComm控件添加到工程的Form框中，点击MSComm控件即可在右边的属性栏对其进行设置。MSComm控件有许多重要的属性，如CommPort设置端口号；Settings设置波特率、奇偶检验、数据位和停止位；PortOpen设置并返回通信端口的状态，也可以打开或关闭端口；Input从接收缓冲区返回或删除字符；Output向传输缓冲区写一个字符串。根据本设计需要，设置端口号CommPort固定为4，Settings设置为“9600,n,8,1” 12。2.2.3 设计程序主界面Visual Basic最大的好处就是他的可视化。对于主界面的设计，只需要选择需要的工具在Fram上添加、移动，操作简单方便。选择Frame在窗体上分出四个部分，分别是串口通信、手动点样、自动点样和点样坐标显示。“打开端口”、“回原点”以及上下左右移动坐标等按钮采用CommandButton工具。坐标输入和坐标显示采用TextBox工具。为了直观显示端口连接状态，本设计使用Shape工具画了一个圆点，当未连接的时候显示黑色，处于连接状态的时候显示绿色。为了实时且直观展示坐标所在位置，本设计用PictureB
