基于51单片机的步进电机直线插补.doc

基于51单片机的步进电机直线插补
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基于51单片机的步进电机直线插补
目录
第1章 概述 错误！未定义书签。
第2章 设计内容的介绍 2
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第3章 设计思路 具体内容 7
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按键电路 8
步进电机驱动电路 9
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第四章 程序设计 11
第五章 总结 错误！未定义书签。
参考文献 11
附录 13
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摘要
本设计为基于51单片机，利用两个四相八拍步进电机，实现四个象限中直线插补的过程。其中一个电机正反转实现X正负方向的插补，另一个电机正反转代表Y轴正负方向插补。并对该插补算法的原理及其实现过程进行了阐述,通过按键启动插补过程，插补结束后电机自动停止。通过LCD1602液晶实现插补过程中插补方向的显示，最终完成了步进电机的插补过程。
关键词 步进电机 直线插补 液晶显示
概述
数字控制是近代发展起来的一种自动控制技术，利用数字化信号对机床及其加工过程进行自动控制，主要用于数控机床、线切割机、焊接机、气割机 以及低速小型数字绘图仪等。数控机床可以加工形状复杂的零件，具有加工精度高、生产效率高、便于改变加工零件品种等众多优点，是实现机床自动化的一个重要发展方向。
逐点比较法是数控机床在加工曲线时常用的一种方法，是常用的脉冲增量插补方法。它是以阶梯折线来逼近直线或圆弧等曲线，与规定的加工直线或圆弧之间的最大误差为一个脉冲当量，当脉冲当量足够小时，就可以达到相当高的加工精度。
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表1 28BYJ48步进电机相序表
当根据时序表整列给电时，步进电机会正转，当逆着相序表给脉冲时，步进电机相应的则反转，从而可以实现电机正反转的控制。
28BYJ48步进电机主要技术参数如表2所示
表2 步进电机主要技术参数
由表可知，，当给8个脉冲后，电机则转动45度，给定64个脉冲，电机则转动一圈。由于减速比为64:1，故需要内部线圈转动64*64=4096圈，外部转子才转动一圈。
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所谓直线插补就是只能用于实际轮廓是直线的插补方式。当***或绘图笔每走一步，都要和给定的轨迹上的坐标进行比较，看这点是在直线的上方还是下方，或是给定轨迹的里面还是外面，从而决定下一步进给的方向。如果在轨迹上方，就往下方走，在下方，就往上方走，从而逐步逼近轨迹。

①偏差判别：根据偏差判断应该向哪个坐标方向进给；
②坐标进给：根据判别结果，沿相应的坐标方向进给；
③新偏差计算：根据偏差函数，计算进给后偏差，作为下次偏差判别的依据；
④终点比较：判断是否达到终点，若达到终点则结束本次插补，否则转①继续执行。
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设A1、A2、A3、A4分别表示第一、第二、第三、第四象限的四种线型。它们的加工起点均从坐标原点开始，则***进给方向如图2-3所示。凡F≥0时，向x方向进给，在第 一、四象限向+ x 方向进给；在二、三象限，向-x方向进 给；凡F<0时，向y方向进给，在第一、二象限向+y方向进 给；在三、四象限，向-y方向进给。不管是哪个象限，都 采用与第一象限相同的偏差计算公式，只是式中的终点坐标值均取绝对值。
图2-3 四个象限给进方向
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表3 四象限的进给脉冲和偏差计算
四种线型的偏差计算公式是相同的，差别在于进给方向不同。流程图中的“沿xe方向走一步”或“沿ye方向走一 步”，因不同线型的xe 、ye位于不同象限，因而实际的进 给方向是不相同的。因此，对任一直线在插补前，应根据 xe 、 ye的符号判断该线型属于哪一象限。

利用四相八拍步进电机实现四个象限的直线插补，使用两个四相八拍步进电机，一个电机实现X正方向正转，负方向反转，另一个电机实现y正方向正转，负方向反转。当按键按下启动插补后，液晶显示屏每一步插补进给的方向。
第3章 设计思路与具体内