设计简介
摘要
由于现在机械加工精度要求越来越高，传统的手动控制已经满足不了要求，因此基于步进电机控制的数控系统已成为发展趋势。步进电机最早是在1920年代由英国人所开发。1950年代后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。往后经过不断改良使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进机用得多。步进电机在工业自动化装备，办公自动化设备中有这广泛的应用，近年来，控制技术、计算机技术及微电子技术的迅速发展有力地推动了步进电机控制技术的步，提高了步进电机的高性能伺服控制的设计方法与具体实现技术，反映了步进电机伺服控制技术的最新发展。
本文首先根据设计要求设计出简易数控平台的机械结构。然后设计数控平台的控制系统。控制系统分为硬件设计和软件设计两个部分。本文对这两个部分的设计在进行了详细的叙述。
关键词：数控平台；单片机；步进电机
Abstract
Because now increasingly demanding precision machining ， conventional manual control has failed to meet the requirements ， so the CNC system based on stepper motor control has become a trend. Stepper motor was first developed in the 1920s by the British . The late 1950s， the invention of the transistor is gradually applied to the stepper motor ， for digital control easier. Future through continuous improvement makes today's stepper motor has been widely used in the need for high positioning accuracy， high resolution ， high responsiveness， reliability and other flexible controlling high mechanical systems. Requires automation in the production process ， saving manpower， high-efficiency machines ， we can easily find traces of the stepper motor ， particularly in the degree of importance ， position control， the need for accurate and flexible operation controlling stepper occasions with the command operation much more . Stepper motors have this wide range of applications in industrial automation equipment， office automation equipment ， in recent years ， control technology ， the rapid development of computer technology and microelectronics technology， a strong impetus to step stepper motor control technology to improve the stepper motor high-performance servo control design methodology and the specific implementation technology ， reflecting the stepper motor servo control technology， the latest developments.
Firstly， according to the design requirements and design a simple mechanical structure CNC platform. Then CNC control system design platform . Control system hardware and software design into two parts. This article carrying the two portions of the detailed description of the design .
Keywords： CNC platform； SCM； stepper motor
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 本文工作内容 2
第2章 系统总体方案设计 3
2.1 设计任务 3
2.2 总体方案确定 3
2.3 机械系统设计 4
2.3.1 导轨的选择或设计 4
2.3.2 滚珠丝杠的选择（以 THK 公司产品为例） 5
2.3.3 步进电机的选型 11
2.4 数控平台设计图 14
第3章 数控平台控制系统硬件设计 15
3.1 步进电机介绍 15
3.1.1 步进电机概述 15
3.1.2 步进电机的工作原理 17
3.1.3 步进电机的分类与选择 19
3.2 步进电机驱动系统介绍 20
3.2.1 步进电机驱动系统简介 20
3.2.2 步进电机绕组的电气特性 21
3.3 单片机原理 23
3.3.1单片机原理概述 23
3.3.2单片机的应用系统 23
3.3.3 AT89C51简介 24
第4章 系统整体硬件结构 28
4.1 控制系统图 28
4.2 电源部分 29
4.3 按键部分 29
4.4 驱动部分 30
4.5 状态指示部分 31
4.6 时钟部分 32
第5章 系统软件设计 33
5.1 系统开发软硬件环境 33
5.2 系统主程序 33
5.3 查键部分 34
5.4 前进部分 34
5.5 后退部分 35
5.6 加速部分 36
5.7 减速部分 37
致谢 39
参考文献 40
附录 41
由于现在机械加工精度要求越来越高，传统的手动控制已经满足不了要求，因此基于步进电机控制的数控系统已成为发展趋势。步进电机最早是在1920年代由英国人所开发。1950年代后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。往后经过不断改良使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进机用得多。步进电机在工业自动化装备，办公自动化设备中有这广泛的应用，近年来，控制技术、计算机技术及微电子技术的迅速发展有力地推动了步进电机控制技术的步，提高了步进电机的高性能伺服控制的设计方法与具体实现技术，反映了步进电机伺服控制技术的最新发展。
本文首先根据设计要求设计出简易数控平台的机械结构。然后设计数控平台的控制系统。控制系统分为硬件设计和软件设计两个部分。本文对这两个部分的设计在进行了详细的叙述。
关键词：数控平台；单片机；步进电机
Abstract
Because now increasingly demanding precision machining ， conventional manual control has failed to meet the requirements ， so the CNC system based on stepper motor control has become a trend. Stepper motor was first developed in the 1920s by the British . The late 1950s， the invention of the transistor is gradually applied to the stepper motor ， for digital control easier. Future through continuous improvement makes today's stepper motor has been widely used in the need for high positioning accuracy， high resolution ， high responsiveness， reliability and other flexible controlling high mechanical systems. Requires automation in the production process ， saving manpower， high-efficiency machines ， we can easily find traces of the stepper motor ， particularly in the degree of importance ， position control， the need for accurate and flexible operation controlling stepper occasions with the command operation much more . Stepper motors have this wide range of applications in industrial automation equipment， office automation equipment ， in recent years ， control technology ， the rapid development of computer technology and microelectronics technology， a strong impetus to step stepper motor control technology to improve the stepper motor high-performance servo control design methodology and the specific implementation technology ， reflecting the stepper motor servo control technology， the latest developments.
Firstly， according to the design requirements and design a simple mechanical structure CNC platform. Then CNC control system design platform . Control system hardware and software design into two parts. This article carrying the two portions of the detailed description of the design .
Keywords： CNC platform； SCM； stepper motor
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 本文工作内容 2
第2章 系统总体方案设计 3
2.1 设计任务 3
2.2 总体方案确定 3
2.3 机械系统设计 4
2.3.1 导轨的选择或设计 4
2.3.2 滚珠丝杠的选择（以 THK 公司产品为例） 5
2.3.3 步进电机的选型 11
2.4 数控平台设计图 14
第3章 数控平台控制系统硬件设计 15
3.1 步进电机介绍 15
3.1.1 步进电机概述 15
3.1.2 步进电机的工作原理 17
3.1.3 步进电机的分类与选择 19
3.2 步进电机驱动系统介绍 20
3.2.1 步进电机驱动系统简介 20
3.2.2 步进电机绕组的电气特性 21
3.3 单片机原理 23
3.3.1单片机原理概述 23
3.3.2单片机的应用系统 23
3.3.3 AT89C51简介 24
第4章 系统整体硬件结构 28
4.1 控制系统图 28
4.2 电源部分 29
4.3 按键部分 29
4.4 驱动部分 30
4.5 状态指示部分 31
4.6 时钟部分 32
第5章 系统软件设计 33
5.1 系统开发软硬件环境 33
5.2 系统主程序 33
5.3 查键部分 34
5.4 前进部分 34
5.5 后退部分 35
5.6 加速部分 36
5.7 减速部分 37
致谢 39
参考文献 40
附录 41
