【分享】简易数控车床嵌入式控制系统研发

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一、作品功能介绍

  基于C51单片机设计了一款简易的数控车床控制系统，实现了主轴转速调节，X，Y轴进给控制以及刀具切换的功能。
二、工作原理
  为了更加精确地加工零件的外形轮廓，需要确保刀具相对于工件的运动位置始终在零件轮廓的轨迹上。然而，由于实际加工过程中，刀具无法严格沿着理想的曲线进行运动，而是通过一系列的直线段来近似拟合零件的轮廓，因此，必须通过直线插补算法来实现这一目标。插补算法不仅需要考虑直线段的长度和方向，还需要根据加工要求调整刀具的进给速度和加速度。这种精确的控制使得刀具在加工过程中始终沿着最接近工件理论轮廓的路径运动，最终使得加工出的零件轮廓与设计图纸上的曲线轮廓尽可能一致。数控机床在控制刀具进行直线插补运动时，通常采用逐点比较插补法。即刀具每前进一步，都与程序设定的轨迹坐标进行比较，分析实际刀具位置与程序点之间的差距，从而决定刀具下一步的进给方向。刀具的运动方向总是朝向逼近设定轨迹的方向前进，对偏离轨迹的刀具位置进行修正。每进行一步插补运动时，就计算一次刀具位置与程序点的偏差，决定下一步的进给方向，使刀具逐步逼近理想的轨迹，直到完成整个加工过程。
三、设计思路

1、硬件部分

  本系统主要使用到了AT89C51单片机，通过数据总线、控制线和时钟信号实现。AT89C51的I/O口通过数据总线与显示屏的数据输入端相连，控制线用于控制数据传输方向和有效性，时钟信号用于同步数据传输。

2、软件部分

  通过keil软件进行程序编写，再利用proteus软件仿真。

3、人机交互界面设计

  采用DGUS软件对界面进行简单设计，使界面简洁美观。

工程文件以及演示视频详见附件