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课程设计任务书
学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 逐点比较插补原理的实现 初始条件：
设计一个计算机控制步进电机系统，该系统利用PC机的并口输出控制信号，其信号驱动后控制X、Y两个方向的三相步进电机转动，利用逐点比较法插补绘制出如下曲线。
Y
O X 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等
具体要求）
1．设计硬件系统，画出电路原理框图； 2．定义步进电机转动的控制字；
3．推导出用逐点比较法插补绘制出下面曲线的算法；
4．编写算法控制程序，参数由键盘输入，显示器同时显示曲线；
5. 撰写设计说明书。课程设计说明书应包括：设计任务及要求；方案比较及认证；系统滤波原理、硬件原理，电路图，采用器件的功能说明；软件思想，流程，源程序；调试记录及结果分析；参考资料；附录：芯片资料，程序清单；总结。
时间安排：
6月22日—6月23日 查阅和准备相关技术资料，完成整体方案设计 6月24日—6月25日 完成硬件设计 6月26日—6月27日 编写调试程序 6月28日—6月29日 撰写课程设计说明书 6月30日
提交课程设计说明书、图纸、电子文档
指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日
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摘要
本文主要讨论利用逐点比较法实现第一象限的直线插补。所谓逐点比较插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给点轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给点轨迹的上方还是下方，从而决定下一步的进给方向。对于本设计所要求的直线轨迹，如果该点在直线的上方，则控制步进电机向+X方向进给一步，如果该点在直线的下方，那么控制步进电机向+Y轴方向进给一步。如此，走一步、看一看，比较一次，决定下一步的走向，以便逼近给定轨迹，即形成逐点比较插补。
插补计算时，每走一步，都要进行以下四个步骤的计算过程，即偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判断。设计具体算法时，首先根据直线轨迹参数，计算出偏差计算公式及递推公式。由程序判断出偏差的正负号，从而决定坐标的进给方向，再根据递推公式计算出坐标进给后的偏差，若未到达终点，则返回偏差判别，如此循环。可以根据起点和终点的坐标位置，计算出总的进给步数Nxy，X或Y的坐标每进给一步，这个值就减一，若Nxy=0，就到达了终点，这就是终点判别的方法。
关键词：逐点比较法、直线插补、步进电机、坐标进给、源程序。
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目录
1 设计任务和要求 .................................................................................................................... 1 2 设计步骤 .................................................................................................................................. 1
2.1 硬件设计 .......................................................................................................................... 1
2.1.1 接口示意图 ........................................................................................................... 1 2.1.2 方案论证 ............................................................................................................... 2 2.1.3 单片机与8255的接口 ......................................................................................... 3 2.1.4 硬件接线原理图 ................................................................................................... 3 2.1.5 元件清单 ............................................................................................................... 4 2.2 软件设计 .......................................................................................................................... 5
2.2.1 软件设计原理 ....................................................................................................... 5 2.2.2 8255的初始化编程 ............................................................................................... 6 2.2.3 步进电机走步控制程序 ....................................................................................... 7 2.2.4 主程序 ................................................................................................................... 8 2.3 运行调试 .......................................................................................................................... 9
2.3.1 系统安装调试 ....................................................................................................... 9 2.3.2 结果验证 ............................................................................................................... 9
3 课程设计体会 ...................................................................................................................... 10 参考文献 .................................................................................................................................... 10 附录一 芯片资料 .................................................................................................................... 11 附录二 源程序 ......................................................................................................................... 12
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逐点比较插补原理的实现
1 设计任务和要求
设计一个微型计算机控制步进电机系统，该系统利用微型机的并口输出控制信号，其信号驱动后控制X、Y两个方向的三相步进电机转动，利用逐点比较法插补原理绘制出如下图所示的目标曲线。
OX Y 图1 目标曲线
2 设计步骤
本设计大致可分为三个步骤：硬件设计、软件设计和系统的运行调试。
2.1 硬件设计
2.1.1 接口示意图
两台三相步进电机控制接口如图2所示。
图2 系统接口示意图
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2.1.2 方案论证
单片机的接口电路可以是锁存器，也可以是专门的接口芯片，本设计采用可编程接口芯片8255。由于步进电机需要的驱动电流比较大，所以单片机和步进电机的连接还要有驱动电路，如何设计驱动电路成了问题的关键。设计方案一如图3所示，当某相上驱动信号变为高电平时，达林顿管导通，从而使得该相通电。
图3 驱动电路方案一
设计方案二如图4所示，在单片机与驱动器之间增加一级光电隔离，当驱动信号为高电平时，发光二极管发光，光敏三极管导通，从而使达林顿管截止，该相不通电；当驱动信号为低电平时，则步进电机的该相通电。
图4 驱动电路方案二
综合比较两种设计方案可知，方案二有抗干扰能力，且可避免一旦驱动电路发生故障，
造成高电平信号进入单片机而烧毁器件。所以，本设计选择方案二。
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计算机控制课程设计——逐点比较法直线插补原理的实现
