【正文】 以及步進電機等部件構成。數(shù)控工作臺的運動控制精度與加工零件的精度直接相關，傳統(tǒng)的人工控制已無法滿足要求，因而采用微機控制系統(tǒng)來實現(xiàn)精確的運動控制。我們此次研究的課題 — XY 數(shù)控工作臺屬于高精密加工的核心部件，它的傳動部件的定位精度直接影響系統(tǒng)的加工精 度。 關鍵字： XY 工作臺 單片機 微控制器 Proteus 仿真 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） II ABSTRACT This is a design of microputerbased CNC XY platform motion control system and its virtual simulation. In the control circuit design, used an AT89C51 microcontroller for CPU. Using the four phase eight reactive stepping motor 90BF001 as servo motor drives the XY platform, and they were driven by ULN2020A, and we also determined the transmission ways the XY platform. Chip poweron reset mode is automatically reset, clock circuit for the internal clock mode. On the choose of CPU and the peripheral circuit chip, following next principles : save the I/O mouth as possible , high performance with low cost, mature technology and general chip on the market. So the structure of the control system circuit is simple, and its performance is superior. After the pletion of the program written, programs were piled and debugged in Keil, and to achieve the simulation of program and circuit in Proteus environment. Key words: XY platform ChipSingle Microputer Microcontroller Proteus simulation 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 目 錄 第一章 緒論 ....................................................... 1 課題設計研究背景 ............................................. 1 研究的內容 ................................................... 1 畢業(yè)設計的目的、意義 ......................................... 2 第二章 數(shù)控系統(tǒng)的總體方案 ......................................... 3 數(shù)控系統(tǒng)的控制方式 ........................................... 3 伺服系統(tǒng)及電機的選擇 ......................................... 3 微機控制系統(tǒng)的選擇 ........................................... 4 XY工作臺的傳動方式 .......................................... 5 第三章 MCS51 單片機工作原理 ....................................... 6 單片機內部組成及引腳功能 ..................................... 6 單片機的內部結構 .......................................... 6 AT89C51 單片機的主要特性： ................................ 6 AT89C51 單片機的 引腳功能 .................................. 7 單片機的時鐘電路 ............................................. 9 單片機的工作方式 ............................................ 11 第四章 單片機系統(tǒng)的設計 .......................................... 13 硬件配置與接口分配 .......................................... 13 存貯器空間分配 ........................................... 13 I/O 口地址分配 ........................................... 13 硬件電路的設計 .............................................. 13 主控制器 CPU 的選擇 ....................................... 14 步進電機驅動電路的設計 ................................... 15 其他輔助電路設計 ............................................ 16 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） AT89C51 的時鐘電路單片機的時鐘的產(chǎn)生方式 ................. 16 AT89C51 復位電路 ......................................... 16 超程報警電路 ............................................. 16 掉電保護電路 ............................................. 17 光電隔離電路 ............................................. 18 第五章 基于 PROTEUS 的 XY 平臺運動仿真設計 ......................... 20 PROTEUS簡介及仿真界面 ........................................ 20 KEIL簡介 ..................................................... 21 KEIL中的程序調試 ............................................. 22 PROTEUS仿真系統(tǒng)硬件原理圖 .................................... 23 運行調試 .................................................... 23 設計總結 .......................................................... 26 致 謝 ............................................................ 27 參考文獻 .......................................................... 28 附 錄 ............................................................ 29 附錄 A 步進電機驅動數(shù)控 XY 軸仿真原理圖 .......................... 29 附錄 B C 語言程序設計 ............................................ 30 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 1 第一章 緒論 課題設計研究背景 隨著現(xiàn)代信息技術的進步，制造業(yè)得到了快速發(fā)展，促使機械加工技術發(fā)生深刻的變化，企業(yè)不僅追求高效率的生產(chǎn)模式，更追求高標準的質量要求，因此要求機械設備的功能越來越強大，其結構及功能隨之也變得更復雜。 在 CPU 及外圍電路芯片的選擇上，以盡量節(jié)省 I/O口、性價比較高、技術成熟以及市場上通用芯片為基準，因而控制系統(tǒng)電路的結構簡單，性能更優(yōu)越。采用 90BF001型 4 相 8 拍的 反應式 步進電機 作為驅動 XY 平臺的伺服電機，用 ULN2020A 來驅動， 并確定了 XY 工作臺的傳動方式。 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） I 摘 要 本設計是基于單片機控制的數(shù)控 XY 工作臺系統(tǒng)設計與虛擬仿真。 在系統(tǒng)控制電路設計上， CPU 采用的是 AT89C51 單片機。單片機的復位方式為上電自動復位，時鐘電路為內部時鐘方式。 程序編寫完成后，在 Keil 軟件進行編譯和調試，并在 Proteus 環(huán)境中實現(xiàn)程序及電路的仿真。所以，能夠設計出功能全面、效率高、耐壓性強、加工精度高的機械加工設備是制造業(yè)中最重要的課題之一。 XY 數(shù)控工作臺是許多機電一體化設備的基本部件，如數(shù)控車床的縱 — 橫向進刀機構、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的 XY 工作臺、激光加工設備的工作臺等。 本設計采用單片機來實現(xiàn)程序化的運動控制，此為驗證性設計，通過對控制系統(tǒng)的設計，掌握一些典型硬件電路的設計方法和人機接口軟件的設計思路，并通過 Proteus 軟件進行仿真實驗。控制系統(tǒng)可選用標準的工業(yè)控制計算機，也可設計專用的微機控制系統(tǒng)。 設計要求完成整個控制系統(tǒng)的硬件設計和完成整個控制系統(tǒng)的人機接口軟件設計，通過 Keil 編譯和調試程序，并最終在 Proteus 軟件中仿真。其目的是： 能夠正確運用大學期間所學課程的基本理論和相關知識，掌握機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的功能構成、特點和設計思想、設計方法，了解設計方案 的擬定、比較、分析和計算，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，使學生具有 機電一體化系統(tǒng)設計的初步能力； 通過機械部分設計，掌握機電一體化系統(tǒng)典型機械零部件和執(zhí)行元件的計 算、選型和結構設計方法和步驟； 通過測試及控制系統(tǒng)方案設計，掌握機電一體化系統(tǒng)控制系統(tǒng)的硬件組成、 工作原理，和軟件編程思想；