【正文】 第 頁(yè) 18 圖 410 RS232 管腳圖 圖 411 MAX485 管腳圖 232 芯片介紹 RS232 接口又稱之為 RS232 口、串口、異步口或一個(gè) COM(通信 )口。 RS232是其最明確的名稱。 在計(jì)算機(jī)世界中，大量的接口是串口或異步口，但并不一定符合 RS232 標(biāo)準(zhǔn)，但我們也通常認(rèn)為它是 RS232 口。 嚴(yán)格地講 RS232 接口是 DTE(數(shù)據(jù)終端設(shè)備 )和 DCE(數(shù)據(jù)通信設(shè)備 )之間的一個(gè)接口， DTE 包括計(jì)算機(jī)、終端、串口打印機(jī)等設(shè)備。 DCE 通常只有調(diào)制解調(diào)器 (MODEM)和某些交換機(jī) COM 口是 DCE。標(biāo)準(zhǔn)指出 DTE 應(yīng)該擁有一個(gè)插頭 (針輸出 )， DCE 擁有一個(gè)插座 (孔輸出 )。 485 芯片介紹 MAX485 是芯片接口 的一種類型 。它 采用單一電源 +5 V 工作，額定電流為 300 μA，采用半雙工通訊方式。它完成將 TTL 電平轉(zhuǎn)換為 RS－ 485 電平的功能。 MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡(jiǎn)單 ,內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器。 RO 和 DI 端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需分別與單片機(jī)的 RXD 和 TXD 相連即可； /RE 和 DE 端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng) /RE 為邏輯 0 時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng) DE 為邏輯 1 時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)?MAX485 工作在半雙工狀態(tài)，R X DT X DC 1 6C 1 5C 1 7C 1 4V C C162738495J2D B 9V C CC I +1V+2C I 3C 2 +4C 2 5V+6T 2 O U T7R 2 I N8R 2 O U T9T 2 I N10T 1 I N11R 1 O U T12R 1 I N13T 1 O U T14G N D15V C C16J P 12 3 2C 1 8E L E C T R O 2R01RE2DF3DI4 G N D 8A 7B 6V C C 54 85J P 8M A X 4 85R X DT X DV C C123J P 9 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 19 所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可； A 端和 B 端分 別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端 ,當(dāng) A 引腳的電平高于 B 時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 1；當(dāng) A 的電平低于 B 端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 0。在與單片機(jī)連接時(shí)接線非常簡(jiǎn)單。只需要一個(gè)信號(hào)控制MAX485 的接收和發(fā)送即可。 如 上 圖 411 所示 MAX485 是通過(guò)兩個(gè)引腳 RE（ 2 腳）和 DE（ 3 腳）來(lái)控制數(shù)據(jù)的輸入和輸出。當(dāng) RE 為低電平時(shí)， MAX485 數(shù)據(jù)輸入有效；當(dāng) DE 為高電平時(shí)， MAX485 數(shù)據(jù)輸出有效。在半雙工使用中，通?？梢詫⑦@兩個(gè)腳直接相連，然后由 PC 或者單片機(jī)輸出的高低電平就可以讓 MAX485 在接收和發(fā)送狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換了。 ISP介紹 由于在設(shè)計(jì)中，所控制的對(duì)象較多，來(lái)回將芯片取下再裝，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力， 要有 一種無(wú)需將存儲(chǔ)芯片（如 EPROM）從嵌入式設(shè)備上取出就能對(duì)其進(jìn)行編程的 芯片來(lái)控制 ， 于是，很自然的我們用到了 ISP。 在本設(shè)計(jì)中采用此芯片可以節(jié)省下時(shí)間，方便可靠。 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 20 第五 章 軟 件設(shè)計(jì) 軟件 說(shuō)明 軟件是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分 ，可以說(shuō)是其靈魂。一般計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件包括系統(tǒng)軟件和用戶軟件，而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的軟件只有用戶軟件，即應(yīng)用系統(tǒng)軟件。軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定軟件應(yīng)完成的任務(wù)及 相應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)。 根據(jù)系統(tǒng)軟、硬件的分工，確定系統(tǒng)完成什么功能。作為實(shí)現(xiàn)控制功能的軟件應(yīng)明確控制對(duì)象及控制時(shí)序；作為實(shí)現(xiàn)處理功能的軟件應(yīng)明確輸入是什么、要做什么樣的處理，產(chǎn)生何種輸出。 對(duì)于本設(shè)計(jì)的軟件來(lái)說(shuō)，主要有以下幾大模塊： 單片機(jī)與 PC 機(jī)的通訊程序 硬件上單片機(jī) 通過(guò)一個(gè)電平轉(zhuǎn)換接口與 PC 機(jī)相連，該電平轉(zhuǎn)換接口是 MAX232或 MAX485。由于該電平借口轉(zhuǎn)換只是完成轉(zhuǎn)換功能，并不是一可編程芯片，所以我們?cè)诰幊虝r(shí)可以對(duì)其不予考慮。 AT89S52 通信程序 AT89S52 單片機(jī)采用全雙工串 行通信，建立通信前 ，軟件應(yīng)該對(duì)串 口工作方式進(jìn)行選擇。在本設(shè)計(jì)中，選擇工作方式 1， 8 位數(shù)據(jù)位，該方式的波特率受定時(shí)器 T1的溢出率限制。 而后就是中斷程序的設(shè)計(jì)，其任務(wù)是完成數(shù)據(jù)接收和發(fā)送子程序的調(diào)用，若接受，則轉(zhuǎn)到接受子程序；若發(fā)送，則轉(zhuǎn)到發(fā)送子程序。發(fā)送和接受子程序的編制是根據(jù)單片機(jī)和 PC 機(jī)的需要，完成數(shù)據(jù)的傳送 和保存。 其程序流程圖如下所示： 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 21 開 始定 時(shí) 器 T / C 1 初 始 化 波 特 率 設(shè) 置 并 啟 動(dòng) T / C 1串 行 口 方 式字 符 塊 首 地 址 送 R 0 字 符 塊 長(zhǎng) 度 字 節(jié) 送 R 2 清F L A G = 0發(fā) 送 字 符 塊 長(zhǎng) 度 字 節(jié)開 C P U 中 斷開 串 行 口 中 斷F L A G = 1 ？停 止 發(fā) 送YN主 程 序 流 程 圖 圖 51 主程序流程圖 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 22 開 始發(fā) 送 字 符啟 動(dòng) 串 行 接 口 發(fā) 送所 有 字 符 發(fā) 送完 ？字 符 塊 指 針 + 1中 斷 返 回N置 F L A G = 1Y發(fā) 送 子 程 序 流 程 圖 圖 52 發(fā)送子程序流程圖 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 23 中斷程序流程圖 串 行 口 入 口地 址是 接 受 ？ 轉(zhuǎn) 接 收 子 程 序接 受 數(shù) 據(jù) 正確 ？出 錯(cuò) 處 理 程 序是 發(fā) 送 ？ 轉(zhuǎn) 發(fā) 送 子 程 序返 回 主 程 序NNYY開 始圖 53 中斷程序流程圖 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 24 AT24C04 的讀寫程序 基于 AT24C04 的硬件設(shè)備，其正常工作的條件之一就是有正確的軟件協(xié)助硬件進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫。簡(jiǎn)而言之， AT24C04 的讀寫程序所要完成的任務(wù)是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫的處理。 其程序流程圖如下所示： 1） AT24C04 的讀寫程序流程圖 開 始發(fā) 送 啟 動(dòng) 信 號(hào)發(fā) 送 器 件 地 址等 待 應(yīng) 答 信 號(hào)發(fā) 送 待 寫 入 信 號(hào)等 待 應(yīng) 答 信 號(hào)是 否 繼 續(xù) 發(fā) 送發(fā) 送 停 止 信 號(hào)結(jié) 束YN 圖 54 字節(jié)寫流程圖 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 25 AT24C04 讀程序流程圖 開 始發(fā) 送 啟 動(dòng) 信 號(hào)發(fā) 送 器 件 地 址等 待 應(yīng) 答 信 號(hào)接 受 數(shù) 據(jù)發(fā) 送 應(yīng) 答 信 號(hào)是 否 繼 續(xù) 發(fā) 送發(fā) 送 停 止 信 號(hào)停 止N Y 圖 55 AT24C04 讀程序流程圖 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 26 插補(bǔ)原理及算法 對(duì)于連續(xù)切削的數(shù)控機(jī)床，除使工作臺(tái)準(zhǔn)確定位外，還必須控制刀具相對(duì)工件以給定 速度沿著指定路徑進(jìn)行切削加工，并保證切削過(guò)程中每一點(diǎn)的精度和粗糙度，這就取決于 CNC 系統(tǒng)的插補(bǔ)功能。在數(shù)控機(jī)床中 刀具的最小移動(dòng)量稱為一個(gè)當(dāng)量，也稱為位置控制分辨率。數(shù)控機(jī)床在加工曲線時(shí)，用折線軌跡逼近所要加工的曲線。 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)依照一定的方法確定刀軌的過(guò)程稱為插補(bǔ)。 進(jìn)給量 也稱走刀量。一般指切削加工中工件或切削工具每旋 轉(zhuǎn)一周 (如車削 )或往返一次 (稱雙行程，如刨削 )時(shí)，工件或切削工具的相對(duì)移動(dòng)距離。 插補(bǔ)運(yùn)算的基本原理： 由工程數(shù)學(xué)可知，微積分對(duì)研究變量問(wèn)題的基本分析方法是：“無(wú)限分割，以直代曲，以不變代變，得微元再無(wú)限積累，對(duì)近似值取極限 ，求得精確值 ” ，但在一些實(shí)際工程應(yīng)用中，往往根據(jù)精確度要求，把這個(gè)無(wú)限用適當(dāng)?shù)挠邢迊?lái)代替，對(duì)于機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡控制的插補(bǔ)運(yùn)算也正是按這一基本原理來(lái)解決的。概括起來(lái)，可描述為：“以脈沖當(dāng)量為單位，進(jìn)行有限分段，以折代直，以弦代弧，以直代曲，分段逼近，相連成軌跡”。需要說(shuō)明的是這個(gè)脈沖當(dāng)量與其坐標(biāo) 顯示分辨率往往是一致的，它與加工精度有關(guān)，它表示插補(bǔ)器每發(fā)出一個(gè)脈沖，使執(zhí)行電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠所走的行程，單位通常為 —— 。也就是說(shuō)對(duì)各種斜線、圓弧、曲線均由以脈沖當(dāng)量為單位 的微小直線段來(lái)擬合。 下面主要介紹一下 逐 點(diǎn)比 較 插補(bǔ)算法 ： 逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法也稱醉步逼近法，即走一步看一步，邊找邊走，宛如醉人的腳步。具體說(shuō)來(lái)是每走一步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行一次比較，視該點(diǎn)在給定軌跡的上方或下方，或在給定軌跡的里面或外面，從而決定下一步的進(jìn)給方向，使之趨近加工軌跡。如此， 圖 56 第一象限坐標(biāo)圖 X O YYYY Y A(Xe,Ye) m(Xm,Ym) Xm Ym m″ m′ 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 27 走一步，比較一次，決定下一步走向，以便逼近給定的軌跡。逐點(diǎn)比較法是以折線來(lái)逼近直線、圓弧或各類曲線，它與規(guī)定的直線或圓弧之間的最大的誤差不超過(guò)一個(gè)脈沖當(dāng)量。因此，只要將脈沖當(dāng)量（每走一步的距離）取得足夠小，就可以達(dá)到加工精度的要求。 直線插補(bǔ)計(jì)算原理 偏差計(jì)算公式 假定加工如上 圖 56 所示第一象限的直線 OA。取直線起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，直線終點(diǎn)坐標(biāo) A(Xe,Ye)是已知的。 m(Xm,Ym)為加工點(diǎn)（動(dòng)點(diǎn)），若在直線上，則根據(jù)相似三角形的關(guān)系可得 Xm/Ym=Xe/Ye 取 Fm=YmXeXmYe 作為直線插補(bǔ)的判別式。 若 Fm=0，表明 m 點(diǎn)在直線上；若 Fm﹥ 0，表明 m 點(diǎn)在直線上方的 m’處；若 Fm﹤ 0，表明 m 點(diǎn)在直線下方 m’’處。 對(duì)于第一象限直線從起點(diǎn)（即坐標(biāo)原點(diǎn)）出發(fā)，當(dāng) Fm≥ 0 時(shí)，沿 +X 軸方向走一步，當(dāng) Fm＜ 0 時(shí)，沿 +Y 方向走一步，當(dāng)兩方向所走的步數(shù)與終點(diǎn)坐標(biāo) (Xe,Ye)相等時(shí)，發(fā)出到達(dá)終點(diǎn)信號(hào)，停止插補(bǔ)。 設(shè)在某加工點(diǎn)處，若 Fm≥ 0 時(shí)，應(yīng)沿 +X 方向進(jìn)給一步，走一步后新的坐標(biāo)值為 Xm+1=Xm+1,Ym+1=Ym 新的偏差為 Fm+1=Ym+1XeXm+1Ye=FmYe (11) 若 Fm＜ 0，應(yīng)向 +Y 方向進(jìn)給一步，走一步后新的坐標(biāo)值為 Xm+1=Xm,Ym+1=Ym+1 新的偏差為 Fm+1=Fm+Xe (12) (11)、式 (12)為簡(jiǎn)化后的偏差計(jì)算公式，在公式中只有加、減運(yùn)算，只要將前一點(diǎn)的偏差值與等于常數(shù)的終點(diǎn)坐標(biāo)值 Xe、 Ye 相 設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 頁(yè) 28 表 51 四象限直線插補(bǔ)偏差公式和進(jìn)給脈沖方向 假貨相減，即可得到新的坐標(biāo)點(diǎn)的偏差值。加工的起點(diǎn)是坐標(biāo)原點(diǎn)，起 點(diǎn)的偏差是已知的，即 F0=0，這樣，隨著加工點(diǎn)前進(jìn)，新加 工點(diǎn)的偏差都可以由前一點(diǎn)偏差Fm和終點(diǎn)坐標(biāo)值相加或相減得到。 不同象