平面斜線軌跡控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué)校代碼: 10128學(xué) 號(hào)：201410107032 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（題 目：平面斜線軌跡控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)二 一 八 年 六 月摘 要國(guó)家對(duì)重工業(yè)進(jìn)行把控的時(shí)候，明確地指出了數(shù)控技術(shù)在重工中所占的地位，它起到了決定性的作用，現(xiàn)在，國(guó)家是否進(jìn)入現(xiàn)代化，工業(yè)是否能夠自動(dòng)化，柔性化，集成化，都是看數(shù)控技術(shù)是否能夠應(yīng)用在機(jī)械制造業(yè)，它已經(jīng)成為了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)代制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)出產(chǎn)品的不同類(lèi)型，都是由數(shù)控技術(shù)所引導(dǎo)的。現(xiàn)代的車(chē)間中，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)隨處可見(jiàn)，大部分零件都已經(jīng)依靠數(shù)控機(jī)床來(lái)進(jìn)行加工，數(shù)控技術(shù)的實(shí)質(zhì)是機(jī)械行業(yè)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合，最終我們創(chuàng)造出了CAD，CAM

2、.FMS等一些軟件來(lái)配合真正機(jī)械加工的時(shí)候做一些模擬仿真制圖等，而這些軟件也是依附于機(jī)械技術(shù)的，一旦失去了機(jī)械的技術(shù)這些軟件也不會(huì)發(fā)揮自身的作用，所以我們機(jī)械專(zhuān)業(yè)的學(xué)生是離不開(kāi)這些軟件的。數(shù)控車(chē)床平面斜軌跡控制系統(tǒng)是本篇論文的主要研究?jī)?nèi)容，并通過(guò)詳細(xì)的過(guò)程對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及了解滾珠絲桿螺母副進(jìn)行預(yù)緊的原因和方法等，最后完成程序的編寫(xiě)。本篇論文會(huì)得到一些結(jié)論，這些結(jié)論是通過(guò)大量的計(jì)算得來(lái)的，在零件被加工之前是一個(gè)有效的保障。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；平面；斜線軌跡AbstractCNC technology and CNC machine tools play an importan

3、t role in today's machinery manufacturing industry. NC technology plays a strategic role in the modernization of the country's basic industries. Now it has become a traditional machinery manufacturing industry to upgrade and transform, realize automation, flexibility, and integrated producti

4、on. Important means and signs. The wide application of numerical control technology and CNC machine tools has brought tremendous changes to the industrial structure, product types, and production methods of the machinery manufacturing industry. CNC machine tools are the most important equipment in m

5、odern machining shops today. Its development is the result of the comprehensive development of information technology and manufacturing technology. Modern CAD/CAM, FMS, CIMS, agile manufacturing and intelligent manufacturing technologies are all built on CNC technology. Therefore, modern CNC technol

6、ogy knowledge is indispensable for modern mechanical professional students.This design content designs the plane slanting trajectory control system of the CNC lathe, and through the detailed process, the design of the feed transmission system, the design of the control system, and the reasons and me

7、thods for understanding the ball screw nut pretightening, etc., and finally Completion of the preparation of the program. This article completes the design calculation and obtains the corresponding conclusion, provides the scientific basis for the engineering practical application.Keywords: CNC mach

8、ine tool; plane; slash path;目 錄第一章 緒論11.1課題研究目的與意義11.2我國(guó)研究現(xiàn)狀11.3本文主要研究?jī)?nèi)容2第二章 數(shù)控插補(bǔ)的控制方式32.1 逐點(diǎn)比較法32.1.1 插補(bǔ)原理32.1.2 直線插補(bǔ)32.1.3圓弧插補(bǔ)72.2數(shù)字積分插補(bǔ)法（DDA）112.2.1插補(bǔ)原理122.2.2 DDA直線插補(bǔ)12第三章 單片機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境下，編程實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)163.1單片機(jī)的介紹16第四章 主要程序20第五章 結(jié)論21謝辭22參考文獻(xiàn)23第一章引言1.1課題研究目的與意義整套機(jī)器的布局，選擇不同類(lèi)型的導(dǎo)軌，設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的支承件，選用不同的滾珠絲桿螺母副并根據(jù)不同的工件選取

9、相應(yīng)的支承方式，設(shè)計(jì)選取不同的主要傳動(dòng)系統(tǒng)，加上每一個(gè)幫助數(shù)控系統(tǒng)完成最終工作的輔助裝置的選取等等，這些合并能夠設(shè)計(jì)出整機(jī)數(shù)控車(chē)床。為了使數(shù)控機(jī)床加工出的零件有很高的精度和效率，我們可以找到本篇設(shè)計(jì)中最主要的問(wèn)題并在電腦仿真系統(tǒng)上加以訓(xùn)練。我們使用的仿真軟件叫做CNC，在做仿真訓(xùn)練的同時(shí)，我們要深刻的感受軟件所能設(shè)定的最小單位，要認(rèn)識(shí)到每一個(gè)微小單位的變化最終都能帶來(lái)整體的變化。所以在設(shè)計(jì)時(shí)候就要保證精確，也要體會(huì)到工件的設(shè)計(jì)在機(jī)床中究竟怎么應(yīng)用以此來(lái)培養(yǎng)我們對(duì)設(shè)計(jì)的感覺(jué)和能力?，F(xiàn)在我們?cè)趯W(xué)校大多學(xué)習(xí)理論知識(shí)，并未真正的實(shí)踐，而將來(lái)工作之后就需要我們上床操作，所以在平時(shí)的學(xué)習(xí)中，要抓緊機(jī)會(huì)培養(yǎng)

10、自己的實(shí)踐水平將自己設(shè)想到進(jìn)入真正的操作中，這樣才能提高我們的操作技能。所以在本篇論文中，通過(guò)一些懵懂的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際改造優(yōu)化了一些步驟，相信這會(huì)對(duì)我自己日后的工作很有幫助。1.2我國(guó)研究現(xiàn)狀機(jī)械制造及其自動(dòng)化走在相關(guān)科技的前端，運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，推動(dòng)制造技術(shù)，系統(tǒng)，模式進(jìn)入了新的階段。這個(gè)學(xué)科有著很強(qiáng)的目的性，它將計(jì)算機(jī)和機(jī)械完美的融合在一起，從而發(fā)展出更多的先進(jìn)的技術(shù)，也優(yōu)化了一些設(shè)備，使之生產(chǎn)出來(lái)的工件越來(lái)越高效精準(zhǔn)。我國(guó)仍屬于一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，目前我國(guó)數(shù)控機(jī)械覆蓋率不到百分之二十，而一些例如德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)控機(jī)械覆蓋率已經(jīng)達(dá)到了百分之八十，就在這已經(jīng)覆蓋的百分之二十?dāng)?shù)控機(jī)械中間，還有多達(dá)

11、百分之九十的機(jī)器不是本土生產(chǎn)的，我國(guó)自己生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)械設(shè)備和國(guó)外忌口的設(shè)備相比，達(dá)不到進(jìn)口設(shè)備的精度和穩(wěn)定，存在著十分大的距離。近幾年來(lái)，機(jī)械行業(yè)發(fā)展迅猛，數(shù)控技術(shù)的推行給人們的生活帶來(lái)了越來(lái)越多的便利。而數(shù)控行業(yè)并不僅僅應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)，也會(huì)被一些汽車(chē)，輕工，醫(yī)療等行業(yè)引進(jìn)，數(shù)控技術(shù)和其他領(lǐng)域的融合促進(jìn)了雙方的發(fā)展，在給其特領(lǐng)域帶來(lái)便利的同時(shí)，也在促進(jìn)者自身的優(yōu)化，總體來(lái)看，數(shù)控技術(shù)的額普及已經(jīng)是新的發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)主要研究的是機(jī)械制造的整個(gè)過(guò)程，運(yùn)用的方法是依靠于信息技術(shù)，制造的方式是引入數(shù)學(xué)中的坐標(biāo)系進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它能夠高效率的生產(chǎn)一些件數(shù)并不多的產(chǎn)品，現(xiàn)在，越來(lái)越多的數(shù)控先進(jìn)技術(shù)被引

12、入到我國(guó)，因?yàn)楹?jiǎn)單的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)不能滿足我們國(guó)家的需要了。1.3本文主要研究?jī)?nèi)容本文的主要工作研究?jī)?nèi)容如下： （1） 搜集資料，了解并掌握國(guó)外先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)，深入研究數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀及工作模式，深入研究平面斜線軌跡控制系統(tǒng)，了解他的運(yùn)作模式，做好萬(wàn)全的準(zhǔn)備寫(xiě)好論文。將相關(guān)的理論知識(shí)及應(yīng)用特性做一個(gè)較為全面了解，為設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)；（2） 根據(jù)要求，參與“平面斜線軌跡控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)” 設(shè)計(jì)；（3） 了解并熟悉數(shù)控機(jī)床的組成（4） 需要完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括：設(shè)計(jì)整個(gè)設(shè)備的中樞-控制系統(tǒng)的構(gòu)成，設(shè)計(jì)控制軟件的構(gòu)成，以及設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)伺服系統(tǒng)，設(shè)計(jì)整個(gè)編譯程序的過(guò)程。數(shù)控算法程序的設(shè)計(jì)以及完成其余各部分的設(shè)計(jì)和

13、選擇等；最后完成程序的編寫(xiě)；（5） 根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)果，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程以及平面斜線軌跡控制系統(tǒng)所具備的性能進(jìn)行總結(jié)，為后期優(yōu)化打下基礎(chǔ)。第二章數(shù)控機(jī)床2.1二維工作臺(tái)組成（1）機(jī)械系統(tǒng)部件（2）控制系統(tǒng)部件2.1.1二維工作臺(tái)的機(jī)械組成（1） 導(dǎo)軌副（2） 絲杠螺母副（3） 減速裝置（4） 伺服電動(dòng)機(jī)（5） 檢測(cè)裝置因X軸和Y軸機(jī)械結(jié)構(gòu)基本相同，X軸向結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，如下：縱觀整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，在盡量滿足設(shè)計(jì)的要求同時(shí)，我們要采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和較低的成本，這樣才符合環(huán)保理念。2.2二維工作臺(tái)的控制系統(tǒng)（1） CPU（2） 傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)（3） 傳感器（4） 人機(jī)交互界面硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意：（1） 盡量保證電機(jī)運(yùn)

14、行的平穩(wěn)（2） 應(yīng)該使系統(tǒng)有靈活的反應(yīng)能力（3） 價(jià)格不貴（4） 已于維修和保養(yǎng)（5） 人機(jī)交互頁(yè)面操作簡(jiǎn)單方便2.2.1CPU板的選擇電子技術(shù)的進(jìn)步的同時(shí)帶動(dòng)了單片微型計(jì)算機(jī)的進(jìn)步。單片機(jī)的種類(lèi)多種多樣，現(xiàn)在大部分廠商使用的是型號(hào)，因?yàn)樗闹圃旌惚镜兀瑥S商能夠負(fù)擔(dān)的起，現(xiàn)在罪被人們接受認(rèn)可的是，它價(jià)格低廉，而性能優(yōu)良，功能強(qiáng)大。剛剛說(shuō)的單片機(jī)的兩個(gè)型號(hào)都用在簡(jiǎn)單的系統(tǒng)中，一旦系統(tǒng)繁瑣我們就應(yīng)該應(yīng)用十六位單片機(jī)，現(xiàn)在十六位單片機(jī)最能被人們接受的是，人們使用她的次數(shù)最多的時(shí)候是伺服系統(tǒng)和必須有著靈活的反應(yīng)能力的一些系統(tǒng)，如變頻調(diào)速，因?yàn)檫@個(gè)型號(hào)的單片機(jī)能夠靈活的計(jì)算和處理問(wèn)題。站在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者的

15、角度來(lái)看，我們可以使用很多的單片機(jī)。型號(hào)能夠很好的存儲(chǔ)設(shè)計(jì)者們需要的數(shù)據(jù)，但是他的價(jià)格并不符合設(shè)計(jì)者的要求，而對(duì)于綜合素質(zhì)很高的則更會(huì)提高成本。Intel、ATMEL、Simens這三家公司都在生產(chǎn)51內(nèi)核單片機(jī)，其中，最為著名和先進(jìn)的是ATMEL的CMOS器件。他們公司也生產(chǎn)了一種包含叫做的單片機(jī)，他的優(yōu)點(diǎn)是可以再設(shè)計(jì)制作的過(guò)程中隨時(shí)隨地的被修改，修改的同時(shí)不會(huì)覆蓋上一次修改內(nèi)容，就算沒(méi)有電也會(huì)自動(dòng)的保存信息。并且它會(huì)在不工作的時(shí)候自己調(diào)節(jié)成省電模式，可以安插在的插座上。下表詳細(xì)地向我們介紹了AT89C51的性能參數(shù)。組成個(gè)數(shù)Flash4kb16位定時(shí)器2個(gè)中斷源6個(gè)RAM128BWDTI/

16、O口32個(gè)第三章 數(shù)控插補(bǔ)的控制方式3.1 逐點(diǎn)比較法這種方法的特點(diǎn)就是在判別的過(guò)程中并不影響前進(jìn)，又叫做代數(shù)運(yùn)算法3.1.1 插補(bǔ)原理逐點(diǎn)比較法顧名思義就是每一個(gè)點(diǎn)都要進(jìn)行比較，具體的用來(lái)比較的點(diǎn)是每一步進(jìn)給運(yùn)動(dòng)后到達(dá)地額坐標(biāo)都要去跟我們預(yù)定的坐標(biāo)進(jìn)行比較，然后算出誤差值，之后根據(jù)誤差值調(diào)整接下來(lái)的運(yùn)動(dòng)方向。在我們畫(huà)圖的時(shí)候，逐點(diǎn)比較法因?yàn)槊恳粋€(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)不可能相同，所以定這些點(diǎn)坐標(biāo)連接起來(lái)的時(shí)候會(huì)形成折線或者曲線，但是這些近似于直線。所以這些數(shù)據(jù)能讓我們做出直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)。這個(gè)圖標(biāo)的好處是運(yùn)算起來(lái)直接簡(jiǎn)單，而且誤差特變小，脈沖的變化率一致，易于調(diào)節(jié)。3.1.2 直線插補(bǔ)將整個(gè)程序的起始點(diǎn)

17、坐標(biāo)收集起來(lái)，然后經(jīng)過(guò)數(shù)控設(shè)備自己的處理方式將兩個(gè)坐標(biāo)之間的縫隙變成數(shù)據(jù)，使得運(yùn)動(dòng)軌跡是直線的方法叫做直線插補(bǔ)(一).偏差計(jì)算公式在平面直角坐標(biāo)系中，存在線段OA，它以原點(diǎn)為起始點(diǎn)，以點(diǎn)A為終止點(diǎn)。點(diǎn)A的坐標(biāo)為( Xe、Ye)，那么，P點(diǎn)在第一象限內(nèi)有3種存在方式。圖3-1 第一象限直線插補(bǔ)當(dāng)點(diǎn)P(Xi、Yi)在直線上，則下式成立：即：XeyixiYe=0取偏差函數(shù)：進(jìn)給方向的選?。菏拐`差減小的方向。 當(dāng)P點(diǎn)在直線上方時(shí)；則：XeyixiYe>0 當(dāng)P點(diǎn)在直線下方時(shí)；則：XeyixiYe<0因此：由F可以判斷動(dòng)點(diǎn)P與理想軌跡的相對(duì)位置，然后決定下一步移動(dòng)方向。F>0，點(diǎn)P在直

18、線上方，應(yīng)向+X 移動(dòng)。F<0，點(diǎn)P在直線下方，應(yīng)向+Y 移動(dòng)。F=0，點(diǎn)P在直線上，為方便，將 F=0 歸F>0。我們讓F的計(jì)算變得更加簡(jiǎn)單，這是為了減少計(jì)算的步驟。設(shè)第I象限中動(dòng)點(diǎn)P(xi, yi)的F值為Fi， FiXeyixiYe1.若沿+x向走一步，即于是有 Fi+1 = Fi-Ye2.若沿+y向走一步，即 于是有：Fi+1 = Fi+Xe(二)終點(diǎn)判別的方法有兩種：1.計(jì)算過(guò)程中，沒(méi)計(jì)算一個(gè)步驟都要驗(yàn)算一下坐標(biāo)點(diǎn)和終點(diǎn)的數(shù)值一不一樣。即Xi-Xe=0且 yi-Ye=0；若兩個(gè)式子同時(shí)滿足，則插補(bǔ)結(jié)束。2.在計(jì)算過(guò)程中，計(jì)算走過(guò)的一共的步數(shù)的公式是，計(jì)算方法是讓n=n直到

19、n=0，計(jì)算完成。(三)節(jié)拍控制的插補(bǔ)計(jì)算過(guò)程：（用流程圖表示 ）圖3-2 第一象限直線插補(bǔ)運(yùn)算程序圖具體程序如下：void main() int xe,ye,f,j;xe=4; ye=3; /把常數(shù)4寫(xiě)入變量xe；把常數(shù)3寫(xiě)入變量ye；f=0; /把常數(shù)0寫(xiě)入f；j=xe+ye; /讀出xe和ye的值，相加后結(jié)果寫(xiě)入j；do if (f>=0)if(ye>=xe) /判斷直線是否大于45度；cout<<"同時(shí)走+x，+y"<<endl; /輸出結(jié)果； f=f+xe-ye; /讀出f、xe和ye的值，計(jì)算后結(jié)果寫(xiě)入f； j=j-2; /讀

20、出j的值，減2后結(jié)果寫(xiě)入j； elsecout<<"向+x走一步"<<end; f=f-ye; j=j-1;else if (ye>xe)cout<<"向+y走一步"<<endl;f=f+xe; j=j-1;else cout<<"同時(shí)走+x，+y"<<endl;f=f+xe-ye; j=j-2;while (j!=0);（5） 其他象限的插補(bǔ)情況在第二象限時(shí)，x軸的坐標(biāo)為負(fù)數(shù)，所以我們用| x |來(lái)進(jìn)行運(yùn)算，在輸出時(shí)，步進(jìn)電機(jī)在x軸旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，在y軸

21、旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針。在三、四象限時(shí)，我們運(yùn)算過(guò)程中的直線和一二象限相同。插補(bǔ)運(yùn)算時(shí)，用| x |和| y |代替x、y。輸出驅(qū)動(dòng)原則是：如果點(diǎn)和直線的位置關(guān)系是點(diǎn)在直線上面，那么我們使它沿著y的負(fù)半軸方向前進(jìn)。這是針對(duì)于第三象限所說(shuō)。如果點(diǎn)在直線下方，則向-X方向步進(jìn)。同樣的情況，我們使它沿著y的負(fù)半軸方向前進(jìn)。這是針對(duì)于第四象限所說(shuō)；如果點(diǎn)在直線下方，則向+X方向步進(jìn)。下圖詳細(xì)的向我們闡述了坐標(biāo)系做差不運(yùn)動(dòng)的不同方向。根據(jù)圖我們可以得知，F(xiàn)0時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向是沿著x軸的，不分正負(fù)，具體運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)大小可以隨時(shí)把控。其中，一四象限沿著x軸正方向運(yùn)動(dòng)，二三象限沿著負(fù)方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)F<0時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向是

22、沿著y軸的，不分正負(fù)，具體運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)大小可以隨時(shí)把控。其中，一二象限沿著y軸正方向運(yùn)動(dòng)，三四象限沿著負(fù)方向運(yùn)動(dòng)。圖3-3 四個(gè)象限各軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)方向3.1.3圓弧插補(bǔ)（一）偏差的計(jì)算公式我們以圓心為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，起始點(diǎn)坐標(biāo)為，那么為終點(diǎn)坐標(biāo)， 設(shè)動(dòng)點(diǎn)P(Xi、Yi)。若點(diǎn)P在圓弧上則：（Xi²+Yi²)-(X0²+ Y0²)=0取判別函數(shù)F=（Xi²+Yi²)-(X0²+ Y0²)1.動(dòng)點(diǎn)在圓弧外,F>0,向-X走一步；2.動(dòng)點(diǎn)在圓弧內(nèi),F<0,向+Y走一步；3.動(dòng)點(diǎn)在圓弧上,F=0,向-X走一步。

23、如下圖所示：(二)終點(diǎn)判別的方法有兩種：1、進(jìn)行坐標(biāo)值比較，比較的點(diǎn)是動(dòng)點(diǎn)和終點(diǎn) 若Xi=Xe， x 向已到終點(diǎn) 若Yi=Ye， y 向已到終點(diǎn) 結(jié)束一個(gè)插補(bǔ)看x，y是否都到達(dá)了最終地點(diǎn)。2、計(jì)算總步數(shù) n=|Xe-X0|+|Ye-Y0| 每走一步，n-1n，直到n=0，插補(bǔ)結(jié)束(四)不同象限的直線插補(bǔ)計(jì)算1、第一象限逆圓插補(bǔ) 動(dòng)點(diǎn)在-X方向走一步后xi+1=xi-1 yi+1=yi Fi+1=(xi-1)²+yi²-(x0²+y0²) =Fi-2xi+1動(dòng)點(diǎn)在+Y方向走一步后 Fi+1=xi²+(yi+1)²-(x0²+y

24、0²)= Fi+2yi+1如下圖所示：具體程序如下：void main()int x0, x0, j,f, x1, y1;x0=4; y0=0; /把常數(shù)0寫(xiě)入變量x0；把常數(shù)0寫(xiě)入變量y0；x1=0; y1=4; /把常數(shù)0寫(xiě)入變量x1；把常數(shù)4寫(xiě)入變量y1；j=x0+y1; /讀出x0和y1的值，相加后結(jié)果寫(xiě)入j； f=0; /把常數(shù)0寫(xiě)入變量f； do if (f>=0)cout<<"向-x走一步"<<endl; /輸出結(jié)果；f=f-2*x0+1; /讀出f、2*X0和1，計(jì)算后結(jié)果寫(xiě)入f；x0=x0-1; /讀出x0的值，減1

25、后結(jié)果寫(xiě)入x0；else cout<<"向+y走一步"<<endl;f=f+2*y0+1; y0=y0+1;j=j-1;while (j!=0);圖3-4 第一象限逆圓插補(bǔ)的流程圖如圖所示2、第一象限順圓插補(bǔ)F0動(dòng)點(diǎn)在-Y方向走一步之后,Fi+1=Fi-2Yi+1; F<0動(dòng)點(diǎn)在+X方向走一步后Fi+1=Fi+2Xi+13、圓弧插補(bǔ)有八種情況表示如下圖由上圖可以看出：第一象限、順圓、F<0；第二象限、順圓、F0;在第三象限的時(shí)候，F(xiàn)不小于0，為逆圓，第四象限的時(shí)候，F(xiàn)大于等于零，也為逆圓，以上這種規(guī)律經(jīng)常在+X方向走一步后Xi+1=Xi+

26、1；Y+1=YiFi+1= =Fi+2Xi+1。第一象限、逆圓、F>=0；第二象限、逆圓、F<0;第三象限，F(xiàn)小于零為順圓，第四象限F不小于零，為逆圓以上這種規(guī)律經(jīng)常在-X方向走一步后Xi+1=Xi-1 ；Yi+1=YiFi+1= =Fi-2Xi+1。第一象限、逆圓、F<0；第二象限、順圓、F<0;第三象限、順圓、F不小于零，第四象限，、F不小于零，為逆圓以上這種規(guī)律經(jīng)常在走一步后Yi+1=Yi+1 ；Xi+1=XiFi+1= =Fi+2Yi+1。第一象限、順圓、F>=0；第二象限、逆圓、F>=0;第三象限，F(xiàn)小于零為順圓，第四象限F不小于零，為逆圓以上這種

27、規(guī)律經(jīng)常在-Y方向走一步后Yi+1=Yi-1 ；Xi+1=XiFi+1= =Fi-2Yi+13.2數(shù)字積分插補(bǔ)法（DDA）我們對(duì)數(shù)字進(jìn)行積分運(yùn)算，然后可以得到每個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)距離，并且得到刀具的軌跡，這種方法我們叫做數(shù)字積分插補(bǔ)法。我們一般用DDA來(lái)表示，他有很多優(yōu)點(diǎn)，比如說(shuō)計(jì)算能力強(qiáng)，脈沖平穩(wěn)，冰痕能夠輕易的多種聯(lián)動(dòng)，它可以很容易的計(jì)算出多次插補(bǔ)并且能進(jìn)行復(fù)雜的額函數(shù)運(yùn)算，收到了商家的喜愛(ài)。3.2.1插補(bǔ)原理它的原理表示為一個(gè)函數(shù)公式，積分公式：那么假設(shè)我們更加仔細(xì)的將時(shí)間劃分成更小的單位，當(dāng)單位時(shí)間變化量小到不能再小的時(shí)候，可以的得到公式：    &

28、#160;                              式中Yi-1為t=ti-1時(shí)f(t)的值，此公式說(shuō)明：定積分的實(shí)質(zhì)就是講不同的數(shù)放在一起然后用長(zhǎng)方形的面積和來(lái)表示整個(gè)函數(shù)假設(shè)我們?cè)谟?jì)算過(guò)程中，時(shí)間變化量的取值為一，那么公式可以簡(jiǎn)單的看做3.2.2 DDA直線插補(bǔ)（1）原理：積分

29、的過(guò)程可以用微小量的累加近似：我們以圓心為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，起始點(diǎn)坐標(biāo)為，那么為終點(diǎn)坐標(biāo)，如果動(dòng)點(diǎn)以每一時(shí)刻速度相同在線段OA上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，那么和速度可以分解成一個(gè)水平速度一個(gè)豎直速度它們的關(guān)系式為：式中K為比例系數(shù)在t時(shí)間內(nèi)，X和Y位移增量X和Y應(yīng)為：動(dòng)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們可以近似的把它看成每一個(gè)時(shí)間間隔加在一起的結(jié)果：經(jīng)過(guò)m次累加后，X和Y分別都達(dá)終點(diǎn)(Xe, Ye)則：公式中，常數(shù)量為，如果我們把時(shí)間間隔看成一；若這兩式成立，那么mK=1；m=1/K上面的公式說(shuō)明了常數(shù)量K 和一共加上了m次之間的結(jié)果，也就是說(shuō)只到了一個(gè)，另一個(gè)也就知道了。但m必須是整數(shù)，所以K一定是小數(shù)。我們?cè)谶x取具體的K

30、值時(shí)，x的變化量和y的變化量都小于1，這樣能讓每一個(gè)脈沖小于等于1，換句話說(shuō)，唯一的變化量可以看做單位步距故：一般取：如 ,滿足 的條件，故累加次數(shù)為 因?yàn)?，則 想讓這個(gè)運(yùn)算更加簡(jiǎn)單，我們需要使用二進(jìn)制，也就是說(shuō)數(shù)字是不加變化的，我們只需要移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)就可以了。得到的結(jié)論是n位寄存器存放KXe和Xe的結(jié)果是一樣 的，只不過(guò)后面的那個(gè)默認(rèn)成小數(shù)點(diǎn)存在的地方是第一個(gè)數(shù)字的后面，剩下沒(méi)有任何區(qū)別。（2） DDA直線插補(bǔ)器假如一共做m次的加法，X、Y到達(dá)的時(shí)間不限，則X=mKXe=Xe (m*K=1)Kxe1 Kye1 (寄存器)Kxe1 Kye1 (累加器)（三）終點(diǎn)判別在做直線差不多額同時(shí)，n位寄

31、存器一定要經(jīng)過(guò)2n次才能到達(dá)相應(yīng)的位置，很函數(shù)積無(wú)關(guān)。所以我們用的計(jì)數(shù)器必須能夠達(dá)到2n次，才可以進(jìn)行計(jì)算?？梢杂眉?計(jì)數(shù)器，也可以用減1計(jì)數(shù)器。使用加1計(jì)數(shù)器的步驟是要在開(kāi)始計(jì)算之前把數(shù)值清空，沒(méi)經(jīng)過(guò)一個(gè)脈沖就把時(shí)間變化量加1，當(dāng)計(jì)數(shù)器上出現(xiàn)2n次的時(shí)候，表示整個(gè)過(guò)程完事。使用減1計(jì)數(shù)器時(shí)，我們先把數(shù)值調(diào)成2n，之后每次運(yùn)算減掉1，當(dāng)n=0時(shí)計(jì)算完成。（四）第 I 象限D(zhuǎn)DA直線插補(bǔ)軟件流程圖具體程序如下：void main()int x,y,m,xe,ye,k; x=0; y=0; k=0; /把常數(shù)0寫(xiě)入變量x；把常數(shù)0寫(xiě)入變量y；把常數(shù)0寫(xiě)入變量k； m=16; xe=10; ye=5

32、; /把常數(shù)16寫(xiě)入變量m；把常數(shù)10寫(xiě)入變量Xe；把常數(shù)5寫(xiě)入變量ye；dox=x+xe; /讀出x和Xe的值，相加后結(jié)果寫(xiě)入x；y=y+ye; /讀出y和Ye的值，相加后結(jié)果寫(xiě)入y；if (x>=m) if (y>=m) cout<<"向+x,+y同時(shí)進(jìn)給"<<endl; /輸出結(jié)果； x=x-m; /讀出x和m的值，相減后結(jié)果寫(xiě)入x； y=y-m; /讀出y和m的值，相減后結(jié)果寫(xiě)入y； k=k+1; /讀出k的值，加1后結(jié)果寫(xiě)入k； elsecout<<"向+x走一步"<<endl; x=

33、x-m; k=k+1; elseif (y>=m) cout<<"向+y走一步"<<endl; y=y-m; k=k+1; else k=k+1;while (k!=m);第四章   單片機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境下，編程實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)4.1單片機(jī)的介紹單片機(jī)的實(shí)質(zhì)是一個(gè)集成電路芯片，它的組成是中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，將這些部件經(jīng)過(guò)大規(guī)模集成電路技術(shù)放在一起，就組成了單片機(jī)，實(shí)際上它是一個(gè)微笑的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。 上世紀(jì)80年代，Intel公司推出了一款全新的單片微型計(jì)算機(jī)，型號(hào)為MCS-

34、51，其中有兩個(gè)系列，分別是51和52，8031，8051和8751這三種組成了51系列，相關(guān)參數(shù)如下：（1）8位CPU；（2）振蕩頻率1.212MHZ；（3）內(nèi)存器，128個(gè)字節(jié)（4）21個(gè)專(zhuān)用寄存器；（5）4KB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（8031無(wú)）；（6）8位并行I/O口P0，P1，P2，P3；（7）一個(gè)全雙工串行I/O口；（8）2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；（9）5個(gè)中斷源，分為2個(gè)優(yōu)先級(jí)；本篇論文使用的單片機(jī)是AT89C51，他的優(yōu)點(diǎn)是可以將涉及變得靈活，隨意整改，也適當(dāng)?shù)臏p少了設(shè)計(jì)的成本，它有著低工耗、高性能的優(yōu)點(diǎn)，他的內(nèi)部存在一塊有4KB的存儲(chǔ)器和八位CMOS微控制器，這樣會(huì)讓我們的變成容易

35、的多。AT89S51具有以下特點(diǎn)：（1）與MCS-51微控制器產(chǎn)品系列兼容。（2）內(nèi)部有一個(gè)內(nèi)存為4KB的快閃擦寫(xiě)存儲(chǔ)器（3）32條可編程I/O線。（4）程序存儲(chǔ)器具有三級(jí)加密保護(hù)。（5）可編程全全雙工串行通道。（6）在不工作的時(shí)候自動(dòng)調(diào)節(jié)成省電模式（7）而且與87C51系列的引腳也完全兼容。圖3-1 89S51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖51系列單片機(jī)的引腳功能：主電源引腳 Vss、Vcc     Vss：接地，Vcc：接+5V電源外接晶振引腳 XTAL1、XTAL2輸入/輸出引腳  P0、P1、P2、P3P0.0-P0.7：端口P0一

36、共有8個(gè)引腳，它是雙向的漏極開(kāi)路端口I/0，鏈接外部存儲(chǔ)器或者I/0擴(kuò)展接口，P0.0P0.7不同時(shí)使用，在低8位總線與雙向8位數(shù)據(jù)總線進(jìn)行計(jì)算。P1.0-P1.7：P1一共有8個(gè)引腳，它是雙向的漏極開(kāi)路端口I/0，鏈接外部存儲(chǔ)器或者I/0擴(kuò)展接口，特別的，針對(duì)型號(hào)52來(lái)說(shuō)，我們可以引進(jìn)輸入端T2在P1.0上，也可以把它當(dāng)成外部控制端T2EX。P2.0-P2.7：P2一共有8個(gè)引腳，它是雙向的漏極開(kāi)路端口I/0，鏈接外部存儲(chǔ)器或者I/0擴(kuò)展接口，用處是高8位地址。P3.0-P3.7：P3一共有8個(gè)引腳，它是雙向的漏極開(kāi)路端口I/0，具體功能參見(jiàn)表3-1表3-1 P3口第二功能表 單片

37、機(jī)的發(fā)展越來(lái)越快，近幾年，單片機(jī)的功能變多，性能變高，速度變快，價(jià)格變低，存儲(chǔ)容量變大。其發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面：1. 多功能  單片機(jī)的功能越來(lái)越多，最顯著的是把存儲(chǔ)器，和擁有各種各樣功能的I/O口集合在一起。2. 高性能我們優(yōu)化了中央處理器的性能，使單片機(jī)的額速度更快，可靠性更高。我們應(yīng)用了精簡(jiǎn)指令對(duì)RISC的結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，使得他們都有了相應(yīng)的提高，大大的提升了計(jì)算時(shí)的時(shí)間和處理，中斷和定時(shí)的功能。讓單片機(jī)在同等地位的產(chǎn)品中更有優(yōu)勢(shì)。單片機(jī)技術(shù)的提升加快了科技的發(fā)展，已經(jīng)有的單片機(jī)可以打破的限制為64 KB，更加高端的單片機(jī)已經(jīng)尋址能力已達(dá)到1 MB和16 MB

38、。3. 低電壓、低功耗單片機(jī)可以使用的電壓越來(lái)越多，普通單片及的使用電壓是 36V，有一些單片機(jī)已經(jīng)能在低至1.2V或0.9V的電壓下正常工作，這就使得單片機(jī)及其省點(diǎn)。而且，每一個(gè)單片機(jī)都自帶省點(diǎn)模式，小號(hào)的額能源已經(jīng)從毫安降到了微安幾乎可以忽略不計(jì)，也就是說(shuō)就算只有一顆鈕扣電池，單片機(jī)也可以長(zhǎng)期工作。單片機(jī)已經(jīng)達(dá)到了不受外界干擾和消耗低等優(yōu)點(diǎn)。第五章 結(jié)論根據(jù)數(shù)控機(jī)床的需求，基于高可靠性和良好的調(diào)節(jié)特性為目標(biāo)，對(duì)其設(shè)計(jì)，取得階段性成果： （1）收集有關(guān)熱管的一切資料，以保證對(duì)本文的而研究?jī)?nèi)容有深入的了解，并且將熱管的理論和實(shí)踐相結(jié)合，并在后一部分詳細(xì)的介紹了單片機(jī)。（2）根據(jù)需求對(duì)數(shù)控機(jī)床的相關(guān)資料與現(xiàn)狀進(jìn)行分析與調(diào)研，為后面優(yōu)化方案提供依據(jù)； （3）重點(diǎn)是對(duì)單片機(jī)