【正文】 素。 軟件包括微機本身的系統(tǒng)程序和完成機床加工工作的工藝程序。它的作用為了便于微機的使用管理。為了提高計算機系統(tǒng)的效率為了擴展硬件的功能。 要想設(shè)計一個系統(tǒng)的控制程序，首先要對問題進行分析和理解。有時由于理解的不當影響整個程序的功能。其次確定正確的算法和輸入輸出的方式。再次設(shè)計程序流程圖。最后編寫程序。這樣就把一個程序問題變成一個模塊，然后再把這些程序模塊組合起來，形成一個工作系統(tǒng)。軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計，有利于系統(tǒng)的 調(diào)試和維修，提高機床的適應(yīng)力。主模塊主要完成初始化和監(jiān)控，子程序模塊包括 +x +y –x y，以及STOP功能子模塊。 由于數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件所含內(nèi)容比較多，本次主要進行直線差補程序設(shè)計。直線差補程序有象限處理功能，將各個象限的直線終點坐標取絕對值。進給方向按所在象限規(guī)律進行，四個象限共用一套插補計算公式。在8031單片機系統(tǒng)中片內(nèi)外RAM ROM 以及I/O口存儲空間的地址編制是統(tǒng)一的，先地址分配如下：堆棧棧頂?shù)刂吩O(shè)置在片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)緩沖區(qū)60H顯示緩沖區(qū)設(shè)在片內(nèi)RAM：40H～47H 8155：狀態(tài)口 AF00H A口 AF01H B口 AF02H C口 AF03H主模塊流程圖見附錄Ⅰ 在數(shù)控機床加工過程中，常常遇到插補問題，即數(shù)控機床在加工過程中，刀具或機床的移動部分移動的最小移動量為一個脈沖當量，由于刀具的運動軌跡是折線，而不是光滑的曲線，造成了刀具不能嚴格的按照要求的曲線運動，而只能用折線去逼近直線，這樣就會造成加工誤差。所謂的插補就是機床數(shù)控系統(tǒng)依照一定的方法確定刀具運動軌跡的過程。① 插補的任務(wù)就是根據(jù)進給速度的要求，在輪廓起點和終點之間計算出若干個中間的坐標值。于是每個中間點的計算時間的多少將直接影響到系統(tǒng)的控制速度，而且計算中間點的精度將直接影響到整個系統(tǒng)的精度。所以插補算法是數(shù)控系統(tǒng)的重要性能指標，是整個數(shù)控系統(tǒng)控制軟件的核心。長期以來，人們努力探求一種簡單有效的插補算法，目前用的插補算法有脈沖增量插補和數(shù)字增量插補。脈沖增量插補特點是每次插補結(jié)束只產(chǎn)生一個行程以一個個脈沖方式輸出給電機，實現(xiàn)方法比較簡單通常僅用加法和移位足夠；數(shù)字增量插補運算分成而步來完成，即粗插補精插補，粗插補與進給速度有關(guān)。② 本次設(shè)計采用逐點比較法進行直線插補，因為逐點比較法的基本思路為被控制對象在數(shù)控裝置的控制下按要求的軌跡運動，每一步都和規(guī)定的比較，以便確定下一步的移動方向，特點是運算直觀，最大誤差不超過一個脈沖當量。輸出的脈沖均勻，并且輸出的脈沖變化不大，調(diào)節(jié)方便，多用于兩坐標系統(tǒng)中。③ 所謂的逐點比較插補法，就是每走一步都要和給定軌跡上的坐標值比較一下，看實際加工點在給定軌跡的計算位置，上方還是下方或是在給定軌跡的外面還是里面，從而決定下一步的進給方向。走刀方向就是向著逼近給定軌跡的方向，如果實際加工點在給定軌跡的上方，下一步就向給定軌跡的里面走。如此每走一步，算一次偏差比較一下，決定下一步的方向，知道逼近給定軌跡加工結(jié)束。④ 逐點比較法是以階梯折線按理逼近直線曲線的。它與規(guī)定的加工直線之間最大的誤差為一個脈沖當量，因此只要把脈沖當量取得足夠小，就可以達到加工精度的要求。在逐點比較法中，每一步進給需要四個步驟即： 1. 偏差判別 確定加工點相對規(guī)定圖形的位置。2. 坐標進給 根據(jù)偏差情況，控制x坐標和y坐標進給一步，使得加工點向圖形靠攏減小偏差。3. 新偏差的計算 進給一步后計算加工點與規(guī)定圖形新偏差作為下一步判別的依據(jù)。4. 逐點判別 根據(jù)這一步的進給結(jié)果，判別是否到達終點。如果到達終點，就停止插補如果未到達終點繼續(xù)插補。 插補框圖見附錄Ⅰ5．逐點比較法直線插補的程序如下：假設(shè)①所有加工的各種線型直線從原點（0，0）開始。 ②8155的P0～P2控制x向步近電機，P3～P5控制z向步進電機。 ③，即只須一個單元存放其值，D7為符號值。8900H單元存放Xe；8901H單元存放Ye；8A01H為X向步進電機控制碼首址，8A11H為Y向步進電機控制碼首址。 在直線插補中，偏差函數(shù)定義為F=XeYYeX,當F0 時，刀具在直線的上方，當F0 時，表示在直線的下方，當F=0時。表示在直線上。 實際計算時，F(xiàn)用遞推法進行計算，當某時刻刀具運動到P點（Xi Yi），該點的偏差值Fi=XeYiYeXi，若Fi≧C刀具沿+X走一步，則新點的坐標Xi+1=Xi+1，Yi+1=Yi，偏差函數(shù)Fi+1=Xe YiYe（Xi+1）=FiYe，同理當Fi﹤0時，刀具沿+Y走一步，F(xiàn)i+1=Fi+Xe，用遞推法計算而不乘除法，也不需要計算和保存。刀具的中間坐標，減小了計算量和運行時間，提高了插補速度。 終點判別是根據(jù)插補循環(huán)數(shù)i與刀具沿X，Y軸應(yīng)進給的總數(shù)N=XeYe是否相等確定的。這里設(shè)計的直線插補程序作為一個子程序供調(diào)用其終點坐標值。在主加工程序中有初始化的內(nèi)容，這部分在管理程序的主模塊完成，在此寫主要是為了程序表達更清楚。另一點要說明，這里的程序都寫在RAM中，了進行調(diào)試，操作時要把調(diào)試通過的程序?qū)懙紼POROM中，其主加工程序框圖如附錄Ⅰ：FCW是一個字節(jié)的控制字。用來控制刀具的進給運動?？刂谱值母魑灰饬x是：X軸的伺服系統(tǒng)占兩位b0和b1。而z軸伺服系統(tǒng)的兩個信號也占兩位b2和b3。每兩位控制電機的轉(zhuǎn)動,停止和轉(zhuǎn)向驅(qū)動刀具沿坐標軸進給。其中一位表示電機的方向控制字。方向位是電平的信號，指示電機的旋轉(zhuǎn)方向即刀具的進給方向。規(guī)定若方向位為1，指定電機正轉(zhuǎn)（刀具沿坐標軸+X或+z進給）若方向位為0，則電機反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)停控制位是脈沖信號。當該位為1有脈沖是電機轉(zhuǎn)動一步（刀具沿坐標軸進給一步）當該位為0無脈沖時電機停止（刀具不進給）。FCW的高四位（.）不用。通常設(shè)定為0。前面的插補實際上就是設(shè)定FCW的數(shù)值。具體說就是根據(jù)插補時刀具運動的插補軌跡來設(shè)定FCW的數(shù)值。如果要求刀具只沿X進給一步根據(jù)下圖可知。只要將FCW的內(nèi)容（即八位二進的b7～b0）設(shè)定為00001001B（寫成十六進數(shù)為09H）即可滿足要求。將FCW設(shè)置成09H。 環(huán)行分配器也稱脈沖分配器。環(huán)行分配器是用于控制步進電機的通電方式的，將數(shù)控裝制送來的一系列脈沖指令按步進電機的要求規(guī)律分配給功率放大器上，從而控制步進電機驅(qū)動電源的各個輸入端?？刂泼}沖繞組的通斷同時是步進電機有正反轉(zhuǎn)的功能。 環(huán)行分配器根據(jù)步進電機的相數(shù)和數(shù)控方式能由不同的方法實現(xiàn)，可由門電路，雙穩(wěn)態(tài)出發(fā)器等基本邏輯元件組成，也可有專門的分配器功能組件，也可由計算機軟件實現(xiàn)環(huán)行分配的功能。軟件環(huán)行分配器具有使線路簡化，成本下降，并可以靈活的改變步進電機的控制方案的優(yōu)點，本次設(shè)計的環(huán)行分配器采用軟件方法實現(xiàn)。環(huán)行分配器程序框圖如附錄Ⅰ：68畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 附 錄 Ⅰ 畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 附 錄 Ⅱ：ORG 8000HHXFP： PUSH APUSH FPUSH PCPUSH 20HMOV HL，（20H）MOV C，00HJC ZXJGHXJG： MOV R7，8F01HMOV R6，8F11HMOV C， 03HJC ZADD2SUB： MOV A，（R7+00H）JZ YCTRODEC R7MOV A，8F1OHADDC A，R7MOV 0AF01H，（A）YCTRO： MOV 0AF01H，28HCALL HFENDZADD： MOV A，（R7+00H）JZ YCTR1INC R7MOV A，8F01HADDC A，R7MOV 0AF01H，（A）YCTR1： MOV 0AF01H，08H CALL HFENDZXJG： MOV C，01H JC XADD CALL HFENDXSUB： MOV A， （R6+00H） JC XCTR0 DEC R6 MOV A，8F00H ADDC A，R6 MOV 0AF01H，（A）XCTRO： MOV 0AF01H， 05H CALL HFENDXAD： MOV A， （R6+00H） JZ XCTR1 DEC R6 MOV A，8F00H ADDC A，8F00H MOV 0AF01H， （A）XCTR1： MOV 0AF01H，01H CALL HFEND HFEND： POP 20H POP PC POP F POP A RET ORG 8F00H8F00 DB 00H 01H 03H 02H 06H 04H 05H 00H8F01 DB 00H 08H 18H 10H 30H 20H 28H 00H：ORG 8300H PUSH A PUSH F PUSH PCZXCB: MOV RO, 00H MOV R6, (8A01H) MOV R7, (8A11H)MOV A, 00HMOV (20H) AMOV A, (8900H)MOV R1, AJB SECONDSJMP THIRDDIV14 MOV A, (8901H)MOV R2, AJB FIRSTSJMP FORTHFIRST: CJNE R0, 00H, NEQ1NEQ1: JC LP10CLR CMOV A, (20H)SETB CLR SETB MOV (20H）, A ACALL HXFPMOV A, R0SUB A R2MOV R0, AMOV R3, 00HINC R3SJMP IFEND1LP10: CLR CMOV A, (20H)CLR SETB SETB MOV (20H), AACALL HXFPMOV A, R0ADDC A, R1MOV R4, 00HINC R4, SJMP IFEND1IFEND1:MOV A, R3SUBB A, R6JNZ FIRSTMOV A, R4SUBB A, RTJNZ FIRSTSJMP STOPSECOND: CJNE R0, 00H, NEQ2NEQ2: JC LP20