【分享】经济型数控嵌入式控制系统

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一、作品功能介绍

本作品基于 C51 内核单片机（STC89C52） 和 迪文 DGUS_V7642 触摸屏 的开发，设计并实现了一套经济型数控嵌入式控制系统。系统采用步进电机作为执行机构，通过触摸屏输入运动参数（起点坐标、终点坐标、圆弧半径、进给速度等），能够实现直线插补和圆弧插补运动控制。
同时，系统预留了手动模式：在该模式下，用户可通过按键直接控制电机点动。数控模式下，用户输入的参数由单片机解析并执行，保证定位精度达到 ±0.1 mm，最高运行速度可达 5 m/min。

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二、工作原理

该系统的核心原理是通过单片机对步进电机进行插补运算和脉冲驱动。其运行机制如下：

• 输入部分：用户通过触摸屏输入运动参数（起点、终点、半径、速度等）。在手动模式下，用户通过按键直接操作。
• 数据处理：单片机通过串口与触摸屏通信，接收并解析运动参数，判断当前运动类型（直线或圆弧）。
• 插补算法：
  • 直线运动采用 DDA（数值微分法）直线插补算法，将运动路径分解为等步长的脉冲序列。
  • 圆弧运动采用基于几何坐标的圆弧插补算法，计算电机在每个采样点的目标坐标，并生成脉冲信号。
    
    
• 运动执行：根据插补结果，单片机输出对应的脉冲信号，驱动步进电机完成预定路径。
• 反馈与显示：运动过程中，触摸屏可显示运行状态和实时坐标，提升系统的可操作性与人机交互体验。
  
  

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三、设计思路

• 硬件部分
  • 控制核心：STC89C52 单片机。
  • 显示与交互：DGUS_V7642 触摸屏。
  • 执行机构：两相步进电机及其驱动器。
  • 功能扩展：模式切换按钮（P2.3 引脚）、串口通信接口。
  • 系统电源与信号完整性经过合理布线，确保电机运行稳定。
    
    
• 软件部分
  • 串口通信程序，实现与触摸屏的数据交互。
  • 插补算法模块，包括直线插补与圆弧插补。
  • 电机控制模块，负责产生等精度的脉冲序列。
  • 手动模式程序，允许用户直接控制电机点动。
  • 主程序框架采用循环与状态机方式，提高代码结构的可维护性。
    
    
• GUI 设计
  • 在触摸屏界面上设置数据输入框，供用户输入起点、终点、半径和速度等参数。
  • 设置模式切换按钮和运动控制按钮。
  • 设计了简洁的实时运行界面，显示当前坐标、运动状态和进度条