【正文】 x_finish_value0，y_finish_value 0時，直線終止點(diǎn)在第三象限，flag_xiangxian=3，求x_finish_value絕對值，x_finish_value=x_finish_value，求y_finish_value絕對值，y_finish_value=y_finish_value。當(dāng)x_finish_value0，y_finish_value 0時，圓弧終止點(diǎn)在第一象限，flag_xiangxian=1。當(dāng)x_finish_value0，y_finish_value 0時，直線終止點(diǎn)在第四象限，flag_xiangxian=4，求y_finish_value絕對值，y_finish_value=y_finish_value。10 XY數(shù)控工作臺象限判別軟件設(shè)計 象限判斷總程序分析432開始Flag_g=?G0與G1情況象限判斷程序G2情況象限判斷程序G3情況象限判斷程序END圖101 象限判斷總程序流程圖象限判斷總程序流程圖見圖101。首先檢測是否有鍵按下，若無鍵按下，程序結(jié)束，若有鍵按下則通過鍵盤掃描程序判斷按下為什么鍵，若按下為G鍵則flag_enter=3，代表若有數(shù)字鍵按下時，直接在八位七段LED顯示板上的第三位顯示按下鍵值，并存入flag_g即指令類型存儲器中，若按下鍵為X則flag_enter=2，八位七段LED顯示板上的第一位顯示X，代表進(jìn)入X值輸入狀態(tài)，若有數(shù)字鍵按下時，當(dāng)前按下數(shù)字在八位七段LED顯示板上的第四位顯示，原八位七段LED顯示板上三、四位數(shù)字向左移一位，原第五位被舍棄，若有“—”鍵按下時，八位七段LED顯示板上的第一位該為顯示“—”，表示此X值用于插補(bǔ)應(yīng)為負(fù)值。如果為象限三則運(yùn)行Y軸反向進(jìn)給程序，進(jìn)行偏差判別運(yùn)算flag_3=flag_3+2*y_g2+1，改變坐標(biāo)值y_g2=y_g2+1。如果為象限四則運(yùn)行Y軸正向進(jìn)給程序，進(jìn)行偏差判別運(yùn)算flag_3=flag_32*y_g2+1，改變坐標(biāo)值y_g2=y_g21。判斷偏差判別式結(jié)果flag_3是否不小于零，若flag_3大于等于零再對象限進(jìn)行判斷。在進(jìn)行完進(jìn)給，偏差判別，坐標(biāo)改變后進(jìn)行終點(diǎn)判別，計算flag_finish= flag_finish1后，判斷flag_finish是否等于零，如果不是，回到之前的判斷flag_3的程序，如果flag_finish=0，則順圓插補(bǔ)程序結(jié)束。如果為象限一則運(yùn)行X軸正向進(jìn)給程序，進(jìn)行偏差判別運(yùn)算flag_3=flag_3+2*x_g2+1，改變坐標(biāo)值x_g2=x_g2+1。如果為象限二則運(yùn)行X軸正向進(jìn)給程序，進(jìn)行偏差判別運(yùn)算flag_3=flag_32*x_g2+1，改變坐標(biāo)值x_g2=x_g21。表81 圓弧插補(bǔ)計算公式和進(jìn)給方向偏差圓弧種類進(jìn)給方向偏差計算坐標(biāo)計算Fm≥0SRNR2YFm+1=Fm2Ym+1Xm+1=XmYm+1=Ym1SRNR4+YNRSR4XFm+1=Fm2Xm+1Xm+1=Xm1Ym+1=YmNRSR2+XFm0SRNR4+XFm+1=Fm+2Xm+1Xm+1=Xm+1Ym+1=YmSRNR2XNRSR2+YFm+1=Fm+2Ym+1Xm+1=XmYm+1=Ym+1NRSR4Y 順圓插補(bǔ)程序分析順圓插補(bǔ)程序流程圖見圖84。設(shè)加工點(diǎn)線處于m（Xm，Ym）點(diǎn)，若Fm≥0，則沿Y方向進(jìn)給一步，到（m+1）點(diǎn)，新加工點(diǎn)坐標(biāo)將是（Xm，Ym1），可求出新的偏差為 Fm+1=Fm2Ym+1 （87） 若Fm0，則沿+X方向進(jìn)給一步至（m+1）點(diǎn)，新加工點(diǎn)的坐標(biāo)將是（Xm+1，Ym），同樣可求出新的偏差為 Fm+1=Fm2Xm+1 （88）（2） 4個象限的圓弧插補(bǔ)式（84）、（86）、（87）、（88）給出了第一象限逆、順圓弧的插補(bǔ)計算公式，其他象限的圓弧插補(bǔ)可與第一象限的情況相比較而得出，因為其他象限的所有圓弧總是與第一象圖82 第一象順圓弧限中的逆圓弧或順圓弧互為對稱，如圖38所示。因此圓弧插補(bǔ)計算過程分為5個步驟即盤查判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計算、坐標(biāo)計算、終點(diǎn)判別。因為加工點(diǎn)是從圓弧的起點(diǎn)開始，故起點(diǎn)的偏差F0=0。圖81 第一象限逆圓弧因此可得第一象限逆圓弧逐點(diǎn)比較插補(bǔ)的原理是：沖圓弧的起點(diǎn)出發(fā)，當(dāng)Fm≥0時，為了逼近圓弧，下一步向X方向進(jìn)給一步，并計算新的偏差；若Fm0,為了逼近圓弧，下一步向+Y方向給進(jìn)一步，并計算新的偏差。 YN Y Y YNNN開始X= x_start_value，Y=y_start_valueflag_finish=x_finish_value+y_finish_valueFlag_xiangxian=1,4?X軸正向進(jìn)給程序flag_3= flag_3+x_finish_valueFlag_finish= Flag_finish1Flag_xiangxian=1,2?Y=Y+1Flag_finish= Flag_finish1Flag_finish=0?ENDX軸反向進(jìn)給程序Y軸正向進(jìn)給程序Y軸反向進(jìn)給程序Flag_3≥0圖73 直線插補(bǔ)流程圖8 XY數(shù)控工作臺圓弧插補(bǔ)軟件設(shè)計 逐點(diǎn)比較法的圓弧插補(bǔ)的數(shù)學(xué)原理 逐點(diǎn)比較法的圓弧查補(bǔ)的偏差判別機(jī)制設(shè)要加工逆圓弧，如圖81所示，圓弧的圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)，并已知圓弧的起點(diǎn)為A（X0，Y0），終點(diǎn)B（Xe，Ye），圓弧半徑為R。該表中4個象限的終點(diǎn)坐標(biāo)值絕對值代入計算式中的Xe和Ye。刀具進(jìn)給一步后，坐標(biāo)點(diǎn)位置發(fā)生了變化，應(yīng)按偏差計算公式計算新位置的偏差值；（4） 終點(diǎn)判別。考慮到程序的簡潔性，本次設(shè)計中選擇方法二。a. 設(shè)計工點(diǎn)正處于m點(diǎn)，當(dāng)Fm≥0時，表明m點(diǎn)在OA上或OA上方，應(yīng)沿+X方向進(jìn)給一步至（m+1）點(diǎn)，該點(diǎn)的坐標(biāo)值為 Xm+1=Xm+1 （74） Ym+1=Ym （75）該點(diǎn)的偏差為 F m+1=Y m+1 Xe Xm+1 Ye =Ym Xe ( Xm +1) Ye= F m Ye （76）b. 設(shè)計工點(diǎn)正處于m點(diǎn)，當(dāng)Fm0時，表明m點(diǎn)在OA下方，應(yīng)沿+Y方向進(jìn)給一步至（m+1）點(diǎn)，該點(diǎn)的坐標(biāo)值為 Xm+1=Xm （77） Ym+1=Ym+1 （78）該點(diǎn)的偏差為 F m+1=Y m+1 Xe Xm+1 Ye =( Ym+1) Xe Xm Ye= F m + Xe （79）式（76）和（79）是簡化后偏差計算公式，在公式中只有一次加法或減法運(yùn)算，新的加工偏差F m+1都可以由淺一點(diǎn)偏差F m和終點(diǎn)坐標(biāo)相加或鄉(xiāng)間得到。點(diǎn)m（Xm，Ym）為加工點(diǎn)（動點(diǎn)），若點(diǎn)m在直線段OA上，則有 Xm/Ym=Xe/Ye （71）即 Xm/Ym Xe/Ye=0 （72）現(xiàn)定義直線插補(bǔ)的偏差判別式為 Fm= Ym*Xe – Xe*Ye （73）若Fm=0，表明點(diǎn)m在OA直線段上；若Fm0表明點(diǎn)m在OA直線段的上方，即m’處；若Fm0，表明點(diǎn)m在OA直線段的下方，即m’’處。Y軸進(jìn)給之后終點(diǎn)判斷標(biāo)志位flag_finish減一，判斷flag_finish是否為零，若為零則結(jié)束程序，若不為零返回象限判斷。判斷終點(diǎn)坐標(biāo)是否在4象限，若成立，運(yùn)行X軸正向進(jìn)給程序，若不成立，運(yùn)行X軸反向進(jìn)給程序。 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)的優(yōu)點(diǎn)逐點(diǎn)比較法運(yùn)算直觀，插補(bǔ)誤差小于一個脈沖當(dāng)量，輸出脈沖均勻，而且輸出脈沖的速度變化小，調(diào)節(jié)方便，因此在兩坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較為普遍[6] [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007,第81頁.。常用的脈沖增量查補(bǔ)方法是逐點(diǎn)比較法。在MAIN( ) 函數(shù)中對程序進(jìn)行初始化處理，通過first( ) 函數(shù)對八位七段LED數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)始化處理，完成初始化后，程序在stop函數(shù)中循環(huán)等待中斷，定時器1可以將程序帶入顯示循環(huán)程序（即函數(shù)led( ) ），顯示循環(huán)程序運(yùn)行一次后即開始運(yùn)行鍵盤程序（即函數(shù)keyboard( ) ），當(dāng)檢測到按下為start鍵時，開始進(jìn)行輸入指令分析程序（即函數(shù)panduan( ) ），通過分析程序按情況進(jìn)入相應(yīng)的查補(bǔ)程序。通過下面章節(jié)的設(shè)計分析，您將能看到我在程序上是如何完成代碼處理、直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)等軟件功能。通過這些按鍵能我們能直接向AT89C52單片機(jī)輸入指令、X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)。~四行四列矩陣式鍵盤行掃描輸入輸出線~四行四列矩陣式鍵盤列掃描輸入輸出線8255A連接8255A片選端限位信號輸入口，低地平時請求外部中斷0可編程控制器8255A寫選通信號端口可編程控制器8255A讀選通信號端口D0~D7連接AT89C52的P0口，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的輸入與輸出PA口連接8位8端數(shù)碼管的段驅(qū)動端口PB口連接8位8端數(shù)碼管的位選端口PC0~PC3向X向步進(jìn)電動機(jī)輸入脈沖數(shù)和脈沖相序PC4~PC7向Y向步進(jìn)電動機(jī)輸入脈沖數(shù)和脈沖相序 電路模塊圖分析 XY向步進(jìn)電機(jī)控制電路分析圖42 X/Y向步進(jìn)電機(jī)控制電路模擬圖圖42為X/Y向步進(jìn)電機(jī)控制電路模擬圖，從圖從我們可以看到仿真選用的是6線制的四相八拍步進(jìn)電機(jī)，通過8255A的PC0~PC3口分別向X向步進(jìn)電機(jī)輸入脈沖信號，PC4~PC7則分別向Y向步進(jìn)電機(jī)輸入脈沖信號。 8255A控制字8255A方式控制字如圖38，分為兩種類型控制字：。PC口的低4位服務(wù)于B口，稱B組。方式1：選通輸入/輸出方式。方式0：基本輸入/輸出方式。 PC7~PC0：雙向數(shù)據(jù)/控制總線。表312 8255A控制線功能A1A0功能00010讀端口A數(shù)據(jù)01010讀端口B數(shù)據(jù)10010讀端口C數(shù)據(jù)00100寫數(shù)據(jù)到端口A01100寫數(shù)據(jù)到端口B10100寫數(shù)據(jù)到端口C11100寫命令到控制寄存器————1數(shù)據(jù)總線呈高阻狀態(tài)11010非法條件——110數(shù)據(jù)總線呈高阻狀態(tài)③ 并行I/O總線（24條）：這些總線用于和外設(shè)相連，共分3組。若為低電平（必為高電平），則所選8255A處于讀狀態(tài)；若為低電平（必為高電平），則所選8255A處于寫狀態(tài)。 ：片選線，低電平有效。圖37 8255A引腳圖① 數(shù)據(jù)總線（8條）：D0~D7，用于傳送CPU和8255A間的數(shù)據(jù)、命令和狀態(tài)字。A組控制器控制A口和C口上半部（PC4~PC7），B組控制器控制B口和C口下半部（PC0~PC3）。 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255A內(nèi)部由PA、PB、PC這3個8位可編程雙向I/O口，A組控制器和B組控制器，數(shù)據(jù)緩沖器及讀/寫控制邏輯4部分電路組成，其結(jié)構(gòu)如圖36[5] 梁景凱,[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006,第108頁.所示。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。如端為高電平（接Vcc端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次信號。一般情況下，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。表311 中斷服務(wù)程序的入口地址符號名稱中斷引起原因C51對應(yīng)中斷源的編號INT0外部中斷00INT1外部中斷11T0定時器0中斷定時器/計數(shù)器0計數(shù)回零溢出2T1定時器1中斷定時器/計數(shù)器1計數(shù)回零溢出3TI/RI串行口中斷串行通信完成一幀發(fā)送或接收引起中斷4INT2定時器2中斷定時器/計數(shù)器2計數(shù)回零溢出5 AT89C52單片機(jī)的各引腳功能AT89C52單片機(jī)的引腳圖如圖35所示,由于上述分析中以對I/O進(jìn)行的系統(tǒng)性的介紹，下面只對其第二功能做具體的補(bǔ)充，詳細(xì)見表312。PT0T0中斷優(yōu)先級控制位。PS串行口中斷優(yōu)先級控制位。EX1外部中斷1控制位，EX1=1，允許中斷；EX1=0，禁止外部中斷1中斷。EA=1，CPU開中斷，它是CPU是否響應(yīng)中斷的前提；EA=0，無論哪個中斷源有請求，CPU都不予以響應(yīng)。當(dāng)CPU檢測到INT0低電平或下降沿且IT0=1時，由內(nèi)部硬件