xy平面繪圖儀 課程設(shè)計

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1、XY平面繪圖儀【摘要】：本課程設(shè)計是設(shè)計XY平面繪圖儀，由上位機和下位機兩部分組成，單片機通過接收PC機軟件的繪圖信息，控制步進電機完成圖形的繪制。單片機采用逐點比較法插補算法完成直線和圓弧的繪制，通過直線和圓弧的組合完成圖形的繪制，最終實現(xiàn)了移點、畫線、畫弧、畫圓、畫矩形和組合圖形的繪制?！娟P(guān)鍵詞】：XY平面繪圖CNC逐點比較法直線圓弧插補下位機上位機Abstract：ThecoursedesignisdesigntheXYplaneplotter,theSystemconsistsofhostcomputerandthenextcrewcomposition.Byr

2、eceivinggraphicsinformationfromPCbysoftware,theSingleChipcontrolsteppermotortocompletethegraphdrawing.Pointbypointcomparisonwiththecompletionofastraightlineandarcinterpolationalgorithmfordrawing,throughacombinationoflinesandarcstocompletegraphicsrendering,andultimatelytheshiftpoints,draw

3、lines,drawarc,drawacircle,drawarectangleandthecombinationofgraphicsrendering.Keywords：XY-dimensionaldrawingsCNCPointbypointcomparisonmethod10目錄一、引言3二、設(shè)計任務(wù)32.1設(shè)計題目32.2設(shè)計要求3三、設(shè)計原理33.1系統(tǒng)工作原理33.2直線插補原理43.3圓弧插補原理5四、硬件設(shè)計84.1單片機最小系統(tǒng)板84.2串口通信電路設(shè)計8五、軟件設(shè)計95.1下位機程序設(shè)計95.2上位機軟件設(shè)計10六、系統(tǒng)調(diào)試及運行結(jié)果10七、心得體會

4、11八、參考文獻11九、附錄1110一、引言近年來，數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅速。計算機數(shù)控就是利用一個專用的可存儲程序的計算機執(zhí)行一些或全部的基本數(shù)字控制功能的NC系統(tǒng)。隨著計算機硬件性能價格比的迅速降低和圖形顯示器的推廣應(yīng)用，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)已不需要穿孔紙帶，而由計算機直接控制，簡稱CNC。XY平面繪圖儀就是一臺數(shù)控系統(tǒng)，采用計算機數(shù)控技術(shù)進行平面圖形的繪制。本課程設(shè)計完成平面繪圖儀的設(shè)計，包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，最終實現(xiàn)移點、畫線、畫弧、畫圓、畫矩形和組成圖形的繪制。二、設(shè)計任務(wù)2.1設(shè)計題目XY平面數(shù)控繪圖2.2設(shè)計要求1、輸入?yún)?shù)由鍵盤錄入（數(shù)碼管顯示），繪制給定直線和圓??；

5、2、由程序控制繪制組合圖形；3、根據(jù)系統(tǒng)的功能要求設(shè)計四象限直線插補和園弧插補軟件；4、根據(jù)系統(tǒng)的功能要求設(shè)計單片機及接口電路；5、掌握計算機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計與調(diào)試，實現(xiàn)要求功能。三、設(shè)計原理3.1系統(tǒng)工作原理X-Y繪圖儀的機械特性主要包括平臺、X／Y坐標(biāo)尺h(yuǎn)和Ly、X／Y傳動絲杠驅(qū)動坐標(biāo)尺的步進電動機Mx／My、繪圖筆、控制器和微型計算機接口等，如圖3.1所示：圖3.1X—Y繪圖儀機械原理圖10平臺是用于固定繪圖紙的臺面。兩個坐標(biāo)尺可在繪圖區(qū)域內(nèi)雙向運動，繪圖筆位于兩坐標(biāo)尺的交點(PEN)處，X～Y坐標(biāo)尺的位置確定了繪圖筆的位置，可用(X，Y)坐標(biāo)對來表示其位置。繪

6、圖筆的抬起和落下用繼電器控制。傳動絲杠實現(xiàn)步進電動機到坐標(biāo)尺之間的傳動，將步進電動機的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)尺的直線運動。步進電動機的特點是每當(dāng)給定一個脈沖，電動機的轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動一個固定角度，或者說步進電動機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度與勵磁電脈沖數(shù)成比例。本系統(tǒng)采用了三相六拍雙向步進電機。微型計算機的作圖命令通過通信接口發(fā)送給控制器(單片機最小系統(tǒng))，控制器將命令進行分析，并調(diào)用相應(yīng)的繪圖子程序。該程序的功能是驅(qū)動x和Y方向上的步進電動機，使兩個坐標(biāo)尺按規(guī)律地移動，將畫筆移至要求的位置。同時控制器通過筆頭繼電器控制繪圖筆的起落，從而完成各種繪圖命令所給定的操作。3.2直線插補原理下面以第

7、一象限為例，介紹直線插補的過程及計算。（1）偏差函數(shù)構(gòu)造對于第一象限直線OA上任一點(X,Y):X/Y=Xe/Ye?若繪制點為Pi（Xi，Yi），則該點的偏差函數(shù)Fi可表示為?若Fi=0，表示加工點位于直線上；若Fi>0，表示加工點位于直線上方；若Fi<0，表示加工點位于直線下方。（2）偏差函數(shù)字的遞推計算采用偏差函數(shù)的遞推式（迭代式）既由前一點計算后一點?Fi=YiXe-XiYe若Fi>=0，規(guī)定向+X方向走一步Xi+1=Xi+1Fi+1=XeYi–Ye(Xi+1)=Fi–Ye若Fi<0，規(guī)定+Y方向走一步，則有Yi+1=Yi+1Fi+