繪圖機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　內(nèi)容摘要：</b></p><p>　　系統(tǒng)單擊運(yùn)行及與PC及聯(lián)機(jī)運(yùn)行。按照從PC機(jī)上接受到的信息去完成任務(wù)。該系統(tǒng)與PC機(jī)有兩套通信接口，既并口通信與串口通信。它以實(shí)驗(yàn)條件和方便為選擇。在單機(jī)運(yùn)行的情況下用十進(jìn)制撥盤作為輸入設(shè)備，方便人們學(xué)習(xí)和應(yīng)用。它配有七段數(shù)碼顯示器，便于在執(zhí)行過程中顯示運(yùn)行狀況。用軟件實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)，送給脈沖步進(jìn)電機(jī)并運(yùn)行，經(jīng)機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為

2、X、Y兩軸構(gòu)成的平面繪圖系統(tǒng)。并探討一種均勻脈沖插補(bǔ)方法。</p><p>　　關(guān)鍵字：通信 插補(bǔ) 品面繪圖 顯示</p><p>　　Abstract： </p><p>　　System click operation and rain PC and online operation. From the PC to receive informati

3、on to accomplish a task. This system with the PC has two sets of communication interface, already parallel communication and serial interface communication. It with experimental condition and convenient for choice. Under

4、 the condition of the single operation with decimal dial the plate as input devices, convenient for people to study and application. It is equipped with seven segment digital displays, facili</p><p>　　Key wo

5、rd: communication interpolation product surface drawing display</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　綜述………………………………………………………………………2</p><p>　　1.1 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)及其概念…………………………………………………

6、2</p><p>　　1.2 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展概況………………………………………………………3</p><p>　　1.3 數(shù)控設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)……………………………………………………………4</p><p>　　1.4 數(shù)控系統(tǒng)組成………………………………………………………………4</p><p>　　1.5 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件……………

7、…………………………………………5</p><p>　　1.6 并行口EPP………………………………………………………………… 6</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)……………………………………………………………………10</p><p>　　2.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理及其特性……………………………………………10</p><p>　　2.2

8、 步進(jìn)電機(jī)的分類……………………………………………………………11</p><p>　　2.3 步進(jìn)電機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)和特性…………………………………………11</p><p>　　2.4 步進(jìn)電機(jī)的控制方法………………………………………………………12</p><p>　　2.5 步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)………………………………………………………12</p&

9、gt;<p>　　繪圖機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………16</p><p>　　3.1 繪圖機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………16</p><p>　　3.2 繪圖機(jī)的工作原理…………………………………………………………17</p><p>　　3.3 繪圖機(jī)機(jī)械了零部件結(jié)構(gòu)…………………………………

10、………………17</p><p>　　3.4 繪圖機(jī)控制系統(tǒng)及其控制軟件……………………………………………18</p><p>　　3.5 數(shù)據(jù)輸入……………………………………………………………………19</p><p>　　3.6 顯示部分設(shè)計(jì)………………………………………………………………20</p><p>　　串行通信設(shè)計(jì)………

11、………………………………………………………22</p><p>　　4.1 異步通信……………………………………………………………………22</p><p>　　4.2 同步通信……………………………………………………………………22</p><p>　　4.3 通信過程及其協(xié)議…………………………………………………………23</p><p

12、>　　4.4 RS-232標(biāo)準(zhǔn)接口總線及串行通信硬件設(shè)計(jì)………………………………23</p><p>　　4.5 RS-232的信號特性…………………………………………………………23</p><p>　　4.6 電氣特性與電平轉(zhuǎn)換………………………………………………………25</p><p>　　4.7 波特率設(shè)置………………………………………………

13、…………………28</p><p>　　第五章 脈沖均勻插補(bǔ)法……………………………………………………………28</p><p>　　第六章 51單片機(jī)的擴(kuò)展應(yīng)用………………………………………………………28</p><p>　　結(jié)論……………………………………………………………………………………30</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………

14、……………………………………………………………………30</p><p><b>　　第一章 綜述</b></p><p>　　1.1 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)及其概念</p><p><b>　　一、概述 </b></p><p>　　計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)就是利用一個專用的可存儲程序的計(jì)算機(jī)去執(zhí)行一些或全部的

15、數(shù)字的控制功能的NC系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)硬件性價(jià)比的迅速提高和圖形顯示器的推廣應(yīng)用，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)已不在需要穿孔紙帶，而由計(jì)算機(jī)去直接控制。它是用一臺小型的計(jì)算機(jī)或個人計(jì)算機(jī)直接控制一臺設(shè)備，設(shè)備的控制程序存儲在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中，容易修改和擴(kuò)充功能，靈活性好。 </p><p>　　二、數(shù)控系統(tǒng)的組成 </p><p>　　計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分構(gòu)成，對數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的認(rèn)識應(yīng)該從硬件和

16、軟件兩個方面進(jìn)行。它核心是計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置。它是通過控制軟件配合系統(tǒng)硬件，合理的組織，管理數(shù)控系統(tǒng)的輸入，數(shù)據(jù)處理，插補(bǔ)和輸出信息控制執(zhí)行部件，使數(shù)控設(shè)備按照操作者的要求進(jìn)行自動繪圖。系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)作為控制部件，通常由其內(nèi)部的數(shù)控系統(tǒng)軟件來實(shí)現(xiàn)，從而對設(shè)備運(yùn)動進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制。即只要改變計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件就能實(shí)現(xiàn)一種全新的控制方式。系統(tǒng)有很多類型。各種數(shù)控設(shè)備的系統(tǒng)一般包括以下幾個部分：中央處理單元CPU、存儲器（ROM/RAM）

17、、輸入輸出設(shè)備（I/O）、操作面板、顯示器和鍵盤、紙帶穿孔機(jī)、可編程控制器等部分。 </p><p>　　三、數(shù)控系統(tǒng)的功能 </p><p>　　為了充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的潛力，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的功能不僅是完成基本的直線和圓弧插補(bǔ)的計(jì)算，而且配置了不少專用的軟件，可完成多方面的工作，其中的一些功能在傳統(tǒng)的NC是不可能完成或很難完成。下面介紹現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)通常具備的主要功能：</p>&

18、lt;p>　　(1)坐標(biāo)軸控制　能同時(shí)聯(lián)動控制3，4和5個坐標(biāo)軸。能達(dá)到很高的速度和加工質(zhì)量。 </p><p>　　(2)筆具偏置補(bǔ)償　現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)具有三維空間直線的筆具半徑補(bǔ)償功能。 </p><p>　　(3)編程功能　系統(tǒng)提供某些編程功能。通?？梢允褂孟到y(tǒng)的彩色圖形顯示終端，人工編制由直線和圓弧組成的平面輪廓件的加工程序，系統(tǒng)配有軟件自動計(jì)算輪廓的交點(diǎn)與切點(diǎn)。 </p&

19、gt;<p>　　(4)平行作業(yè)　系統(tǒng)可以平行地實(shí)現(xiàn)兩種工作模式：機(jī)床受控模式和編程模式。 </p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)控制進(jìn)行某零件的繪制時(shí)，操作人員可同時(shí)用鍵盤完成上述手工編程工作，或通過數(shù)據(jù)傳輸接口從外部輸入程序或?qū)σ延械某绦蜻M(jìn)行編輯修改。當(dāng)繪圖時(shí)，圖形顯示終端可以同時(shí)模擬另一個繪圖程序的執(zhí)行，以便檢查與編輯。 </p><p>　　(5)筆具管理和監(jiān)控　通常系統(tǒng)帶有幾

20、十把筆具的筆庫。數(shù)控系統(tǒng)具有控制和管理筆庫的功能。筆具的更換是由數(shù)控系統(tǒng)按程序控制換筆機(jī)構(gòu)自動換筆的。 </p><p>　　1.2 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展概況</p><p>　　數(shù)控技術(shù)的發(fā)展的主要方向：</p><p><b>　　1、高速化</b></p><p>　　隨著汽車、航空航天等工業(yè)輕合金材料的廣泛應(yīng)用，高速

21、加工已成為制造技術(shù)的重要發(fā)展趨勢。高速加工具有加工時(shí)間短、加工精度高和表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，在模具制造等領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。高速化需要新的數(shù)控系統(tǒng)、高速電主軸和高速伺服進(jìn)給驅(qū)動，以及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和輕量化。高速化的最終目的是高效化，數(shù)控技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高效的關(guān)鍵之一，絕非全部，生產(chǎn)效率和效益在“筆尖”上。</p><p><b>　　2、精密化</b></p><p>　　隨著數(shù)

22、控技術(shù)的發(fā)展，加工精度大約每8年提高一倍。定位精度即將告別微米時(shí)代而進(jìn)入亞微米時(shí)代，超精密數(shù)控設(shè)備正在向納米進(jìn)軍。在未來10年，精密化與高速化、智能化和微型化匯合而成新的一代。</p><p><b>　　4、信息化</b></p><p>　　信息化是實(shí)現(xiàn)工作地的自主管理。信息塔具有語音、文本和視像等通訊功能。與生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，下載工作指令和工作程序。繪圖時(shí)，

23、可在屏幕上觀察繪圖過程。信息塔實(shí)時(shí)反映設(shè)備工作狀態(tài)和工作進(jìn)度，并可以通過手機(jī)查詢。信息塔同時(shí)進(jìn)行工作地?cái)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和筆具壽命的管理，以及故障報(bào)警顯示、在線幫助。</p><p><b>　　5、智能化</b></p><p>　　智能化包括在線測量、監(jiān)控和補(bǔ)償。數(shù)控設(shè)備的位置檢測及其閉環(huán)控制就是簡單的應(yīng)用案例。為了進(jìn)一步提高工作的精度，設(shè)備的圓周運(yùn)動精度和筆頭點(diǎn)的空

24、間位置，可以通過球桿儀和激光測量后，輸入數(shù)控系統(tǒng)加以補(bǔ)償。未來的數(shù)控設(shè)備將會配備各種微型傳感器，以監(jiān)控振動、熱變形等所產(chǎn)生的誤差，并自動加以補(bǔ)償或調(diào)整，以提高工作精度和穩(wěn)定性。</p><p><b>　　6、微型化</b></p><p>　　隨著納米技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)的迅速進(jìn)展，開發(fā)微型繪圖機(jī)已經(jīng)提到日程上來了。微型繪圖機(jī)同時(shí)具有高速和精密的特點(diǎn)?？墒共僮髡咄ㄟ^手柄

25、和監(jiān)視屏幕控制整個設(shè)備的運(yùn)作。</p><p><b>　　7、新結(jié)構(gòu)和新材料</b></p><p>　　高速化和精密化要求繪圖機(jī)的結(jié)構(gòu)簡化和輕量化，以減少部件運(yùn)動慣量對加工精度的負(fù)面影響，大幅度提高繪圖機(jī)的動態(tài)性能。例如，借助有限元分析對繪圖構(gòu)件進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化，采用設(shè)計(jì)箱中箱結(jié)構(gòu)，以及采用空心焊接結(jié)構(gòu)或鉛合金材料已經(jīng)開始從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱谩?lt;/p>

26、<p>　　1.3 數(shù)控設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　數(shù)控設(shè)備的操作和監(jiān)控全部在這個數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控設(shè)備的大腦。與普通設(shè)備相比，數(shù)控設(shè)備有如下特點(diǎn):</p><p>　　1.工作精度高，具有穩(wěn)定的工作質(zhì)量;</p><p>　　2.可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動，能繪制形狀復(fù)雜的零件;</p><p>　　3.工作零件改變時(shí)，一般

27、只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間;</p><p>　　4.設(shè)備本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通設(shè)備的3~5倍）;</p><p>　　5.設(shè)備自動化程度高，可以減輕勞動強(qiáng)度;</p><p>　　6.對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高</p><p>　　1.4 數(shù)控系統(tǒng)組成</

28、p><p>　　數(shù)控設(shè)備一般由下列幾個部分組成： </p><p>　　1.主機(jī)，他是數(shù)控設(shè)備的主題，包括設(shè)備本身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種繪圖的機(jī)械部件。</p><p>　　2.數(shù)控裝置，是數(shù)控設(shè)備的核心，包括硬件（印刷電路板、crt顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)

29、算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。 </p><p>　　3.驅(qū)動裝置，它是數(shù)控設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動部件，包括主軸驅(qū)動單元、進(jìn)給驅(qū)動單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動。當(dāng)幾個進(jìn)給聯(lián)動時(shí)，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的繪圖。 </p><p>　　4.輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控設(shè)備的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤滑、照明

30、、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分結(jié)頭，還包括筆具及監(jiān)控檢測裝置等。</p><p>　　5.編程及其他附屬設(shè)備，可用來在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲等。</p><p>　　目前世界上的數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，形式各異，組成結(jié)構(gòu)上都有各自的特點(diǎn)。這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來源于系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)的基本要求和工程設(shè)計(jì)的思路。例如對點(diǎn)位控制系統(tǒng)和連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)就有截然不同的要求。

31、對于不同的生產(chǎn)廠家來說，基于歷史發(fā)展因素以及各自因地而異的復(fù)雜因素的影響，在設(shè)計(jì)思想上也可能各有千秋。然而無論哪種系統(tǒng)，它們的基本原理和構(gòu)成是十分相似的。一般整個數(shù)控系統(tǒng)由三大部分組成，即控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)按繪圖工件程序進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，發(fā)出控制指令到伺服驅(qū)動系統(tǒng)；伺服驅(qū)動系統(tǒng)將控制指令放大，由伺服電機(jī)驅(qū)動機(jī)械按要求運(yùn)動；測量系統(tǒng)檢測機(jī)械的運(yùn)動位置或速度，并反饋到控制系統(tǒng)，來修正控制指令。這三部分有機(jī)結(jié)合，組成完整的

32、閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)。 </p><p>　　控制系統(tǒng)主要由總線、CPU、電源、存貯器、操作面板和顯示屏、位控單元、可編程序控制器邏輯控制單元以及數(shù)據(jù)輸入/輸出接口等組成。最新一代的數(shù)控系統(tǒng)還包括一個通訊單元，它可完成內(nèi)部數(shù)據(jù)通訊和外部高次網(wǎng)絡(luò)的連接。伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動裝置和電機(jī)。位置測量系統(tǒng)主要是采用長光柵或圓光柵的增量式位移編碼器。</p><p>　　1.5 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)

33、硬件</p><p><b>　　硬件結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)的硬件由數(shù)控裝置、輸入/輸出裝置、驅(qū)動裝置和繪圖機(jī)邏輯控制裝置等組成，這四部分之間通過I/O接口互連。 </p><p>　　數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，其軟件件來控制各種數(shù)控功能的實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)按裝置中的印制

34、電路板的插接方式可以分為大板結(jié)構(gòu)和功能模塊（小板）結(jié)構(gòu)；按裝置硬件的制造方式，可以分為專用型結(jié)構(gòu)和PC；按裝置中微處理器的個數(shù)可以分為單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　1．大板結(jié)構(gòu)和功能模板結(jié)構(gòu)</p><p><b>　?。?）大板結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　大板結(jié)構(gòu)由主電路板形控制板、附加I/O板和電源單元等組

35、成。主電路板是大印制電路版，其它電路板是小板，插在大印制電路板上的插槽內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)類似于微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)。 </p><p>　?。?）功能模塊結(jié)構(gòu) </p><p>　　2．單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu) </p><p>　?。?）單微處理器結(jié)構(gòu) </p><p>　　在單微處理器結(jié)構(gòu)中，只有一個微處理器，以集中控制、分時(shí)處理數(shù)控裝置的各

36、個任務(wù)。 </p><p>　?。?）多微處理器結(jié)構(gòu) </p><p>　　隨著數(shù)控系統(tǒng)功能的增加，單微處理器數(shù)控系統(tǒng)已不能滿足要求，因此，許多數(shù)控系統(tǒng)采用了多微處理器的結(jié)構(gòu)。若在一個數(shù)控系統(tǒng)中有兩個或兩個以上的微處理器，每個微處理器通過數(shù)據(jù)總線或通信方式進(jìn)行連接，共享系統(tǒng)的公用存儲器與I/O系統(tǒng)的一部分工作，這就是多微處理器系統(tǒng)。</p><p>　　1.6 并

37、行口EPP</p><p><b>　　一．概述</b></p><p>　　通常所說的并行接口一般稱為Centronics接口，也稱IEEE1284，最早是由Centronics Data Computer Corporation公司在20世紀(jì)60年代中期設(shè)定。當(dāng)初是為點(diǎn)陣行式打印機(jī)設(shè)計(jì)的并行接口，1981年被IBM公司采用，后來成為IBM PC的標(biāo)準(zhǔn)配置。它采用了

38、當(dāng)時(shí)已成為主流的TTL電平，每次單向并行傳輸1字節(jié)（8bit），速度高于當(dāng)時(shí)的串行接口而獲得廣泛應(yīng)用，成為打印機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口。1991年Lexmark、 IBM、Texas instruments等公司為擴(kuò)大其應(yīng)用范圍而改進(jìn)了Centronics接口，使它實(shí)現(xiàn)了更高速的雙向通信，以便能連接磁盤機(jī)、磁帶機(jī)、光盤機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等計(jì)算機(jī)外部設(shè)備（簡稱外設(shè)），最終形成了IEEE1284標(biāo)準(zhǔn)接口。但事實(shí)上這種雙向并行通信并沒有獲得廣泛使用，并行接口仍

39、主要用于打印機(jī)和繪圖機(jī)，這種接口一般被稱為打印接口或LPT接口 。</p><p><b>　　二．通信原理</b></p><p>　　并行接口中的各位數(shù)據(jù)都是并行傳送的，它通常是以字節(jié)（8位或16位）為單位進(jìn)行傳輸。如附圖所示，圖中的并行接口是一個雙通道的接口，能完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。其中，數(shù)據(jù)的輸入/輸出是由輸入/輸出緩沖器來實(shí)現(xiàn)的，狀態(tài)寄存器提供狀態(tài)信息供CP

40、U查詢，控制寄存器接收來自CPU的各種控制命令。 </p><p>　　在數(shù)據(jù)輸入過程中：輸入設(shè)備將數(shù)據(jù)送給接口同時(shí)使“數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好”有效。接口再把數(shù)據(jù)送給輸入緩沖寄存器，使“數(shù)據(jù)輸入回答”信號有效，當(dāng)外設(shè)收到應(yīng)答信號后，就撤消“數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好”信號。同時(shí)，狀態(tài)寄存器中的相應(yīng)位（“數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好”）有效，以供CPU查詢。當(dāng)然，也可以采用中斷方式，向CPU發(fā)出中斷請求。CPU在讀取數(shù)據(jù)后，接口會自動將狀態(tài)寄存器中

41、的“數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好”復(fù)位。然后，CPU進(jìn)入下一個輸入過程。 </p><p>　　在數(shù)據(jù)輸出過程中：當(dāng)CPU輸出的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)輸出緩沖寄存器后，接口會自動清除狀態(tài)寄存器中的“輸出準(zhǔn)備好”狀態(tài)位，并且把數(shù)據(jù)送給輸出設(shè)備，輸出設(shè)備收到數(shù)據(jù)后，向接口發(fā)一個應(yīng)答信號，告訴接口數(shù)據(jù)已收到，接口收到信號后，將狀態(tài)寄存器中的“輸出準(zhǔn)備好”狀態(tài)位置“1”。然后，CPU進(jìn)入下一個輸出過程。 </p><p>

42、;<b>　　三．主要特點(diǎn)</b></p><p>　　并行接口是指數(shù)據(jù)的各位同時(shí)進(jìn)行傳送，其特點(diǎn)是傳輸速度快。但當(dāng)傳輸距離較遠(yuǎn)、位數(shù)又多時(shí)，就導(dǎo)致通信線路復(fù)雜且成本提高。 </p><p>　　四．串口與并口的區(qū)別</p><p>　　串口形容一下就是：一條通道，而并口就是有8個通道同一時(shí)刻能傳送8位（一個字節(jié)）數(shù)據(jù)。 </p>

43、<p>　　但是并不是并口快。由于8位通道之間的互相干擾，傳輸時(shí)速度就受到了限制。而且當(dāng)傳輸出錯時(shí)，要同時(shí)重新傳8個位的數(shù)據(jù)。而串口則沒有干擾，傳輸出錯后重發(fā)一位就可以了，所以要比并口快。</p><p><b>　　五．分類</b></p><p>　　在IEEE1284標(biāo)準(zhǔn)中定義了多種并行接口模式，常用的有以下三種： </p><p

44、>　　SPP?。⊿tandara Parallel Port）　標(biāo)準(zhǔn)并行接口 </p><p>　　EPP?。‥nhanced Parallel Port）　增強(qiáng)并行接口 </p><p>　　ECP　（Extended Capabilities Port）　擴(kuò)展功能并行接口 </p><p>　　這幾種模式因硬件和編程方式的不同，傳輸速度可以從50K Bit

45、s/秒到2MB/秒不等。一般用以從主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)到打印機(jī)、繪圖機(jī)或其它數(shù)字化儀器的接口，是一種叫Centronics的36腳彈簧式接口（通常主機(jī)上是25針D型接口，打印機(jī)上是36針Centronics接口）。</p><p>　　六．IEEE1284接口連接器</p><p>　　并行接口，通常主機(jī)上是25針D型接口，打印機(jī)上是36針彈簧式接口（Centronics接口）。 </p&g

46、t;<p>　　IEEE1284標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了3種連接器，分別稱為A、B、C型：</p><p><b>　　A型</b></p><p>　　DB-25針形電纜插頭（公頭）</p><p>　　25PIN DB-25連接器，只用于主機(jī)端。這種A型的DB-25針型插座（也稱MALE或公頭），因?yàn)槌叽巛^小，也有少數(shù)小型打印機(jī)（如POS打

47、印機(jī)等）使用（非標(biāo)準(zhǔn)使用），但電纜要短些。</p><p><b>　　B型</b></p><p>　　36PIN Centronics電纜插頭</p><p>　　36PIN 0.085inch間距的Champ連接器，帶卡緊裝置，也稱Centronics連接器，只用于外設(shè)。</p><p><b>　　C型

48、</b></p><p>　　Mini-Centronics 36PIN插座</p><p>　　新增加的Mini-Centronics 36PIN連接器，也稱為half-pitch Centronics 36 connector （HPCN36）。36PIN 0.050inch間距，帶夾緊裝置，既可用于主機(jī)，也可用于外設(shè)，應(yīng)用還不夠普遍，因有競爭力的新的接口標(biāo)準(zhǔn)的不斷出現(xiàn)，普

49、及應(yīng)用很難。 </p><p>　　新接口還增加了兩個信號線Peripheral Logic High和Host Logic High，用于通過電纜能檢測到另一端是否打開電源。</p><p>　　IEEE1284接口電纜</p><p>　　最早的Centronics并口電纜長度為2米，且只能支持10KB/s的數(shù)據(jù)率傳輸，對性能要求不高。為了把數(shù)據(jù)率提高到2MB/

50、s以上，對IEEE1284電纜提出許多特殊要求：</p><p>　?。?） 因?yàn)槭遣⑿袛?shù)據(jù)，為避免傳輸時(shí)各BIT數(shù)據(jù)間的串?dāng)_，每條數(shù)據(jù)線都需要配合一條地線，形成雙絞線結(jié)構(gòu)；</p><p>　　（2） 每對信號和返回地線間的不平衡特性阻抗為62歐±6歐（在頻帶4M-16MHz上）；</p><p>　　（3） 線間串?dāng)_不超過10%；</p>

51、<p>　?。?） 電纜有屏蔽層，并與接頭的屏蔽殼連接，使用360度包裹。</p><p><b>　　第二章 步進(jìn)電機(jī)</b></p><p>　　2.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理及其特性</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的多相時(shí)序控制電流。用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電

52、機(jī)才能正常工作。驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的多相時(shí)序控制器。</p><p>　　雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)、交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成的控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)并非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)的知識。 </p><p>　　步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在

53、各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。</p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)的特性：</b></p><p>　　低頻轉(zhuǎn)矩輸出180% ，低頻運(yùn)行特性良好；</p><p>　　輸出頻率最大600Hz，可控制高速電機(jī)；</p><p>　　全方位的偵測保

54、護(hù)功能(過壓、欠壓、過載)瞬間停電再起動；</p><p>　　加速、減速、動轉(zhuǎn)中失速防止等保護(hù)功能；</p><p>　　電機(jī)動態(tài)參數(shù)自動識別功能，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性；</p><p><b>　　高速停機(jī)時(shí)響應(yīng)快；</b></p><p>　　豐富靈活的輸入、輸出接口和控制方式，通用性強(qiáng)；</p>

55、<p>　　采用SMT全貼裝生產(chǎn)及三防漆處理工藝，產(chǎn)品穩(wěn)定度高；</p><p>　　全系列采用最新西門子IGBT功率器件，確保品質(zhì)的高質(zhì)量；</p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)的分類</b></p><p>　　現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括：反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。

56、</p><p><b>　　1.永磁式步進(jìn)電機(jī)</b></p><p>　　永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相工作方式，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度。</p><p>　　永磁式步進(jìn)電動機(jī)輸出力矩大，動態(tài)性能好，但步距角大。 </p><p><b>　　2.反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)</b><

57、/p><p>　　反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相工作方式，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路是由軟磁材料制成，定子上有許多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 </p><p>　　反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，步距角?。坏珓討B(tài)性能差。</p><p><b>　　3.混合式步進(jìn)電機(jī)</b><

58、;/p><p>　　混合式步進(jìn)電動機(jī)綜合了反應(yīng)式、永磁式步進(jìn)電動機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)，它的步距角小，出力大，動態(tài)性能好，是目前性能最高的步進(jìn)電動機(jī)。它有時(shí)也稱作永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動機(jī)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度；五相步進(jìn)角一般為 0.72度（這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛）。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)和特性</p><p>　　1.電機(jī)固有步進(jìn)角

59、:</p><p>　　它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖信號電機(jī)所轉(zhuǎn)動的角度。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個步距角的值，如86BYG250A型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時(shí)為0.9°整步工作時(shí)為1.8°），這個步距角可以稱為‘電機(jī)固有步距角’，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正步距角和驅(qū)動器有關(guān)。</p><p>　　通常步進(jìn)電機(jī)步距角

60、β的一般計(jì)算公式： </p><p>　　β=360°/（Z·m·K） </p><p>　　式中： β―步進(jìn)電機(jī)的步距角；</p><p><b>　　Z―轉(zhuǎn)子齒數(shù)；</b></p><p>　　m―步進(jìn)電動機(jī)的相數(shù)；</p><p>　　K―控制系數(shù)，是拍數(shù)與相數(shù)

61、的比例系數(shù)。</p><p>　　2.步進(jìn)電機(jī)的相數(shù):</p><p>　　是指電機(jī)內(nèi)部線圈的組數(shù)，目前常用的有：二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角一般也不同，一般二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。在沒有細(xì)分驅(qū)動器時(shí)，主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電

62、機(jī)來滿足步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，則“相數(shù)”將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。</p><p><b>　　3.保持轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速

63、度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說2N·m的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N·m的步進(jìn)電機(jī)。 </p><p>　　2.4 步進(jìn)電機(jī)的控制方法</p><p>　　我們以單極四相步進(jìn)電機(jī)為例。</p><p><b>　　1．控制方案</b></p>

64、;<p>　　四個繞組引出四相(相A1相A2相B1相B2)和兩個公共線(接到電源的正極)。把繞組的某一相接到電源的地線。這樣該繞組就會受到激勵。我們采用四相八拍的控制方式，即1相與2相交替導(dǎo)通，這樣可提高分辨率。每一步可轉(zhuǎn)0.9°。若要求電機(jī)反轉(zhuǎn)，將勵磁信號倒過來傳送即可。</p><p><b>　　2．控制方案 </b></p><p>

65、　　本方案采用AT89S51作為主控制器件。它與AT89C51兼容，同時(shí)還增加了SPI接口和看門狗模塊，這不但使程序調(diào)試變得方便而且也使程序運(yùn)行更加穩(wěn)定。在方案中該單片機(jī)主要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場信號的采集并計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方向和速度信息。然后傳送給CPLD（CPLD采用EPM7128SLC84-15，EPM7128是可編程的大規(guī)模邏輯器件，為ALTERA公司的MAX7000系列產(chǎn)品。具有高阻抗、電可擦等特點(diǎn)，可用單元為2500個，工作電壓為+5

66、V。CPLD接收到單片機(jī)發(fā)送過來的信息后，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號輸出給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。驅(qū)動器則把控制信號處理后輸入電機(jī)繞組，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的有效控制）。</p><p>　　2.5 步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)</p><p>　　步進(jìn)電動機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器，如圖1所示，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動單元、保護(hù)單元等組成。圖中點(diǎn)劃線所包圍的二個單元可

67、以用微機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動單元與步進(jìn)電動機(jī)直接耦合，也可理解成步進(jìn)電動機(jī)微機(jī)控制器的功率接口，這里予以簡單介紹。</p><p>　　圖1 步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動控制器</p><p>　　1.單電壓功率驅(qū)動接口</p><p>　　實(shí)用電路如圖2所示。在電機(jī)繞組回路中串有電阻Rs，使電機(jī)回路時(shí)間常數(shù)減小，高頻時(shí)電機(jī)能產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩，還能緩解電機(jī)的低頻共振現(xiàn)象，但它引起附

68、加的損耗。一般情況下，簡單單電壓驅(qū)動線路中，Rs是不可缺少的。</p><p>　　圖2 單電壓功率驅(qū)動接口及單步響應(yīng)曲線</p><p>　　2、雙電壓功率驅(qū)動接口</p><p>　　雙電壓驅(qū)動的功率接口如圖3所示。雙電壓驅(qū)動的基本思路是在較低（低頻段）用較低的電壓UL驅(qū)動，而在高速（高頻段）時(shí)用較高的電壓UH驅(qū)動。這種功率接口需要兩個控制信號，Uh為高壓有效控

69、制信號，U為脈沖調(diào)寬驅(qū)動控制信號。圖中，功率管TH和二極管DL構(gòu)成電源轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)Uh低電平，TH關(guān)斷，DL正偏置，低電壓UL對繞組供電。反之Uh高電平，TH導(dǎo)通，DL反偏，高電壓UH對繞組供電。這種電路可使電機(jī)在高頻段也有較大出力，而靜止鎖定時(shí)功耗減小。 </p><p>　　圖3 雙電壓功率驅(qū)動接口</p><p>　　3、高低壓功率驅(qū)動接口</p><p>　

70、　高低壓功率驅(qū)動接口如圖4所示。高低壓驅(qū)動的設(shè)計(jì)思想是不論電機(jī)工作頻率如何，均利用高電壓UH供電來提高導(dǎo)通相繞組的電流前沿，而在前沿過后，用低電壓UL來維持繞組的電流。這一作用同樣改善了驅(qū)動器的高頻性能，而且不必再串聯(lián)電阻Rs，消除了附加損耗。高低壓驅(qū)動功率接口也有兩個輸入控制信號Uh和Ul，它們應(yīng)保持同步，且前沿在同一時(shí)刻跳變，如圖4所示。高壓管VTH的導(dǎo)通時(shí)間tl不能太長，也不能太短，太長時(shí)，電機(jī)電流過載；太短時(shí)，動態(tài)性能改善不明顯

71、。一般可取1～3ms。（當(dāng)這個數(shù)值與電機(jī)的電氣時(shí)間常數(shù)相當(dāng)時(shí)比較合適）。</p><p>　　圖4 高低壓功率驅(qū)動接口</p><p>　　4、斬波恒流功率驅(qū)動接口</p><p>　　恒流驅(qū)動的設(shè)計(jì)思想是，設(shè)法使導(dǎo)通相繞組的電流不論在鎖定、低頻、高頻工作時(shí)均保持固定數(shù)值。使電機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩輸出特性。這是目前使用較多、效果較好的一種功率接口。圖5是斬波恒流功率接口原理

72、圖。圖中R是一個用于電流采樣的小阻值電阻，稱為采樣電阻。當(dāng)電流不大時(shí)，VT1和VT2同時(shí)受控于走步脈沖，當(dāng)電流超過恒流給定的數(shù)值，VT2被封鎖，電源U被切除。由于電機(jī)繞組具有較大電感，此時(shí)靠二極管VD續(xù)流，維持繞組電流，電機(jī)靠消耗電感中的磁場能量產(chǎn)生出力。此時(shí)電流將按指數(shù)曲線衰減，同樣電流采樣值將減小。當(dāng)電流小于恒流給定的數(shù)值，VT2導(dǎo)通，電源再次接通。如此反復(fù)，電機(jī)繞組電流就穩(wěn)定在由給定電平所決定的數(shù)值上，形成小小的鋸齒波。</

73、p><p>　　圖5 斬波恒流功率驅(qū)動接口</p><p>　　斬波恒流功率驅(qū)動接口也有兩個輸入控制信號，其中u1是數(shù)字脈沖，u2是模擬信號。這種功率接口的特點(diǎn)是：高頻響應(yīng)大大提高，接近恒轉(zhuǎn)矩輸出特性，共振現(xiàn)象消除，但線路較復(fù)雜。目前已有相應(yīng)的集成功率模塊可供采用。</p><p>　　5、升頻升壓功率驅(qū)動接口</p><p>　　為了進(jìn)一步提高

74、驅(qū)動系統(tǒng)的高頻響應(yīng)，可采用升頻升壓功率驅(qū)動接口。這種接口對繞組提供的電壓與電機(jī)的運(yùn)行頻率成線性關(guān)系。它的主回路實(shí)際上是一個開關(guān)穩(wěn)壓電源，利用頻率-電壓變換器，將驅(qū)動脈沖的頻率轉(zhuǎn)換成直流電平，并用此電平去控制開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸入，這就構(gòu)成了具有頻率反饋的功率驅(qū)動接口。</p><p>　　6、集成功率驅(qū)動接口</p><p>　　目前已有多種用于小功率步進(jìn)電動機(jī)的集成功率驅(qū)動接口電路可供選用。

75、 </p><p>　　L298芯片是一種H橋式驅(qū)動器，它設(shè)計(jì)成接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號，可用來驅(qū)動電感性負(fù)載。H橋可承受46V電壓，相電流高達(dá)2.5A。L298(或XQ298，SGS298)的邏輯電路使用5V電源，功放級使用5～46V電壓，下橋發(fā)射極均單獨(dú)引出，以便接入電流取樣電阻。L298(等)采用15腳雙列直插小瓦數(shù)式封裝，工業(yè)品等級。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6所示。H橋驅(qū)動的主要特點(diǎn)是能夠?qū)﹄姍C(jī)繞組進(jìn)行正、反兩

76、個方向通電。L298特別適用于對二相或四相步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動?！　?</p><p>　　圖6 L298原理框圖</p><p>　　與L298類似的電路還有TER公司的3717，它是單H橋電路。SGS公司的SG3635則是單橋臂電路，IR公司的IR2130則是三相橋電路，Allegro公司則有A2916、A3953等小功率驅(qū)動模塊。</p><p>　　圖7是使用L

77、297(環(huán)形分配器專用芯片)和L298構(gòu)成的具有恒流斬波功能的步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。</p><p>　　圖7 專用芯片構(gòu)成的步進(jìn)電動驅(qū)動系統(tǒng)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的特點(diǎn)</p><p>　?。?）構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器系統(tǒng)的專用集成電路： </p><p>　　A、脈沖分配器集成電路：如三洋公司的PMM8713、PMM8723、PM

78、M8714等。 </p><p>　　B、包含脈沖分配器和電流斬波的控制器集成電路：如SGS公司的L297、L6506等。 </p><p>　　C、只含功率驅(qū)動（或包含電流控制、保護(hù)電路）的驅(qū)動器集成電路：如日本新電元工業(yè)公司的MTD1110（四相斬波驅(qū)動）和MTD2001（兩相、H橋、斬波驅(qū)動）。 </p><p>　　D、將脈沖分配器、功率驅(qū)動、電流控制和保護(hù)

79、電路都包括在內(nèi)的驅(qū)動控制器集成電路，如東芝公司的TB6560AHQ、MOTOROLA公司的SAA1042（四相）和ALLEGRO公司的UCN5804（四相）等。 </p><p>　?。?）“細(xì)分驅(qū)動”概述： </p><p>　　將“電機(jī)固有步距角”細(xì)分成若干小步的驅(qū)動方法，稱為細(xì)分驅(qū)動，細(xì)分是通過驅(qū)動器精確控制步進(jìn)電機(jī)的相電流實(shí)現(xiàn)的，與電機(jī)本身無關(guān)。其原理是，讓定子通電相電流并不一次升

80、到位，而斷電相電流并不一次降為0（繞組電流波形不再是近似方波，而是N級近似階梯波），則定子繞組電流所產(chǎn)生的磁場合力，會使轉(zhuǎn)子有N個新的平衡位置（形成N個步距角）。</p><p>　　第三章 繪圖機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 繪圖機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　繪圖機(jī)是跟蹤式數(shù)控繪圖機(jī)的一種。有滾筒式（鼓式）和平臺式兩類。前者繪圖紙或其它繪圖介質(zhì)固

81、定于滾筒上；繪圖筆架固定在沿與滾筒旋轉(zhuǎn)軸平行的導(dǎo)軌上，筆與紙面垂直。由兩個電機(jī)分別帶動滾筒和筆架運(yùn)動。該繪圖方式速度較快，但精度較低。后者具有桌狀繪圖臺，小型的則是板式繪圖臺。繪圖紙等介質(zhì)固定在臺面上。繪圖筆架由驅(qū)動裝置驅(qū)動，沿X 和Y方向移動，通過抬筆和落筆實(shí)現(xiàn)自動繪圖。筆式繪圖工具有墨水筆、圓珠筆、纖維筆、刻針和刻刀等，有3筆、4筆或多達(dá)8筆，以繪制彩色圖形。為完成繪圖動作的聯(lián)接，繪圖機(jī)通常帶有用于插補(bǔ)運(yùn)算的插補(bǔ)器。插補(bǔ)器具有進(jìn)行直

82、線、圓弧、二次曲線或三次曲線等插補(bǔ)功能。</p><p>　　繪圖機(jī)技術(shù)指標(biāo)主要有繪圖速度、加速度、位置精度、復(fù)位精度等。平臺式繪圖機(jī)具有大幅面、速度快、精度高和使用多種繪圖介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，適用于制圖精度要求較高的圖形繪制，亦可作為解析測圖儀的繪圖桌。</p><p>　　3.2 繪圖機(jī)的工作原理</p><p>　　繪圖機(jī)是平臺式，平臺上安裝有y軸滑臂，在滑臂上安裝

83、有筆爪滑架，由安裝在滑臂上的y軸步進(jìn)電機(jī)通過齒形帶輪、同步齒形帶驅(qū)動筆爪滑架沿y軸滑臂前后移動。y軸的滑臂一端由x軸滑架與x軸導(dǎo)向軸連接。X軸步進(jìn)電機(jī)通過齒形帶輪、同步齒形帶動驅(qū)動x軸滑架，帶動y軸滑臂同時(shí)沿x軸左、右移動。Y軸滑臂另一端右滾輪支承，繩與x軸滑架連接，通過4個滑輪作同步移動。左面筆庫上裝有6支不同顏色的繪畫筆，根據(jù)繪圖需要，通過控制電路可選用其中任何一支筆進(jìn)行繪圖。</p><p>　　繪圖紙由兩

84、條磁性壓條壓緊固定在繪圖平板上，繪圖機(jī)通過接口接受計(jì)算機(jī)輸出的信息，經(jīng)過控制電路向x軸步進(jìn)電機(jī)和y軸步進(jìn)電機(jī)發(fā)出繪圖指令，有電動機(jī)驅(qū)動滑臂和筆爪滑架移動。同時(shí)邏輯電路控制繪圖筆作起落筆運(yùn)動，在繪圖紙上繪出所需圖形。</p><p>　　3.3 繪圖機(jī)機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)</p><p>　　小型繪圖機(jī)機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)要求簡單合理、體積小、質(zhì)量小、保證精度。為此，其主要零部件大都采用塑料壓制。如把

85、筆庫與機(jī)殼設(shè)計(jì)成一體，采用ABS塑料壓制，表面制成波紋狀、不反光且美觀大方。X軸滑架、y軸筆爪滑架、y軸滾輪支架、拔桿、齒形帶輪等形狀復(fù)雜，精度要求高，也采用了變形小、強(qiáng)度較高的增強(qiáng)聚碳酸醋塑料壓制。</p><p>　　繪圖機(jī)繪制圖形要求表面光潔，為了不污染圖紙，避免潤滑油滴在圖紙或控制電路板上，在x軸滑架和y軸筆爪滑架中采用背剛—塑料復(fù)合材料軸承，不用油或油脂潤滑。該軸承以鋼板為基體，以燒結(jié)球形青銅粉為中間層

86、，以聚四氟乙烯塑料為摩擦表面層，并牢固結(jié)合為一體的三層結(jié)構(gòu)自潤滑材料。鋼背提供機(jī)械強(qiáng)度，多空青銅是塑料與背鋼結(jié)合的煤質(zhì)，同時(shí)能傳到摩擦熱、降低工作時(shí)軸承表面溫度，增加尺寸穩(wěn)定性。塑料表面層提高了自潤滑和摩擦特性。</p><p>　　繪圖機(jī)上配有兩根同步齒形帶，這是決定繪圖機(jī)繪圖精度的重要因素之一。因繪圖機(jī)精度要求高，故采用強(qiáng)度好、耐磨性高的聚氨酶塑料制作，骨架為鋼絲繩，這樣使轉(zhuǎn)動中無空回、低噪聲、耐磨損，傳動平

87、穩(wěn)變形小。構(gòu)成y軸滑臂同步運(yùn)動的4個滑輪采用尼龍材料制成，內(nèi)孔壓上滾動軸承，與之配合傳動的不銹鋼絲繩外表面也覆有一層尼龍。使之兼有金屬和塑料兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，既有較高的強(qiáng)度又有良好的自潤滑性。</p><p>　　為了減輕x軸步進(jìn)電機(jī)負(fù)荷，y軸滑臂由兩根不銹鋼管制成。經(jīng)加工，精度高、表面滑、強(qiáng)度高、質(zhì)量小、抗腐蝕性強(qiáng)。</p><p>　　3.4 繪圖機(jī)控制系統(tǒng)及其控制軟件</p&g

88、t;<p>　　繪圖機(jī)通過x，y兩維坐標(biāo)的運(yùn)動帶動繪圖筆實(shí)現(xiàn)圖形繪制。由于CTS-8型繪圖機(jī)繪圖幅面小，繪圖精度高、速度要求低、所以采用開環(huán)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)硬件由CPU、接口電路、存儲器、驅(qū)動電路、電源、鍵盤及步進(jìn)電動機(jī)等幾大部分組成。其硬件：CPU采用Z80A微處理器，時(shí)鐘4MHz，接口部分向外提供標(biāo)準(zhǔn)的并行接口，控制信號和數(shù)據(jù)，由Z80PIO芯片實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)與繪圖機(jī)間的數(shù)據(jù)交換是以中斷方式進(jìn)行的。存儲器部分是由2KB

89、的6116RAM和32KB的兩片27128EPROM組成，RAM提供存放CPU的各種狀態(tài)和信息的緩沖區(qū)，EPROM中存放繪圖機(jī)的監(jiān)控程序，驅(qū)動電路由1Upc494C脈沖調(diào)節(jié)器和功率三極管組成。微處理器運(yùn)算后的繪圖數(shù)據(jù)，經(jīng)放大后分別送到1Upc494C和x，y軸步進(jìn)電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)兩個方向的繪圖控制。</p><p>　　面板由按鍵開關(guān)和狀態(tài)燈組成，獎牌榜開關(guān)可以確定繪圖機(jī)的工作方式或手動控制繪圖筆的運(yùn)動，面板上的狀態(tài)

90、燈由發(fā)光二極管的明暗顯示抬落筆、換筆、報(bào)警等狀態(tài)。</p><p>　　CTS-8型智能繪圖機(jī)的監(jiān)控程序主要包括初始化程序、中斷服務(wù)程序、命令執(zhí)行程序三大部分。存放于兩片EPROM中，地址0000H～3FFFH、4000H～7FFFH。初始化程序完成繪圖機(jī)中RAM緩沖區(qū)的設(shè)置、管理、劃分和接口初始化、控制面板的操作等功能。</p><p>　　中斷服務(wù)程序在繪圖機(jī)中共有兩部分：隨機(jī)數(shù)據(jù)接收

91、中斷服務(wù)程序和定時(shí)中斷服務(wù)程序。隨機(jī)數(shù)據(jù)接收中斷服務(wù)程序的功能是CPU對PIO設(shè)置方式控制字，當(dāng)計(jì)算機(jī)向繪圖機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)繪圖機(jī)產(chǎn)生中斷，在緩沖區(qū)中設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志，從PIO中接收主機(jī)送來的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)中。定時(shí)中斷服務(wù)程序的功能是根據(jù)程序中命令的要求設(shè)置繪圖定時(shí)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)繪圖機(jī)繪圖中的加減速控制。</p><p>　　命令執(zhí)行程序的功能是用于分析和執(zhí)行從計(jì)算機(jī)送到繪圖緩沖區(qū)的各種命令、參數(shù)，通過分析和計(jì)

92、算控制筆架的運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜圖形控制，其繪圖命令執(zhí)行流程圖</p><p><b>　　3.5 數(shù)據(jù)輸入</b></p><p>　　系統(tǒng)與PC及聯(lián)機(jī)運(yùn)行。按照從PC機(jī)上接受到的信息去完成任務(wù)。該系統(tǒng)與PC機(jī)有兩套通信接口，既并口通信與串口通信。其基本工作原理是由計(jì)算機(jī)傳來的二進(jìn)制數(shù)據(jù)信息，通過視頻控制器轉(zhuǎn)換成視頻信號，再由視頻接口/控制系統(tǒng)把視頻信號轉(zhuǎn)換為繪圖機(jī)驅(qū)動

93、信號，然后由掃描系統(tǒng)產(chǎn)生載有字符的信息，最后由系統(tǒng)使繪圖機(jī)繪圖到紙上。</p><p>　　繪圖機(jī)是一種自動化繪圖的設(shè)備?？墒褂?jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)以圖形的形式輸出。其筆可在x、y兩個方向自由移動，并可放下或抬起，從而在平面上繪出圖形。其品種很多，常見的有滾筒式、帶臺式、平臺式等各種筆式繪圖機(jī)。有的一臺繪圖機(jī)有二支繪圖筆、有的三支或四支繪圖筆。繪圖面也有各種尺寸。能在一幅圖上繪出多種寬度的線條和多種顏色，具有較高的速度和精

94、度。另外，還有靜電繪圖機(jī)、數(shù)字化器繪圖機(jī)以及彩色繪圖機(jī)系統(tǒng)、人機(jī)對話式繪圖系統(tǒng)等。</p><p>　　輸入數(shù)據(jù)前進(jìn)行初始化，其流程圖如下：</p><p>　　3.6 顯示部分設(shè)計(jì)</p><p><b>　　LED顯示屏</b></p><p>　　LED顯示屏（LED panel）：LED就是light emit

95、ting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡稱LED。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。</p><p>　　LED的技術(shù)進(jìn)步是擴(kuò)大市場需求及應(yīng)用的最大推動力。最初，LED只是作為微型指示燈，在計(jì)算機(jī)、音響和錄像機(jī)等高檔設(shè)備中應(yīng)用，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED顯示器正在迅速崛起，近年來逐漸擴(kuò)展到證券行情股票

96、機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、PDA以及手機(jī)領(lǐng)域。 </p><p>　　LED顯示器集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理于一體，以其色彩鮮艷、動態(tài)范圍廣、亮度高、壽命長、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，成為最具優(yōu)勢的新一代顯示媒體，目前，LED顯示器已廣泛應(yīng)用于大型廣場、商業(yè)廣告、體育場館、信息傳播、新聞發(fā)布、證券交易等，可以滿足不同環(huán)境的需要。</p><p><b>　　LED顯示器結(jié)構(gòu)</b&g

97、t;</p><p>　　基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個條狀發(fā)光二極管芯片按圖12排列而成的。可實(shí)現(xiàn)0～9的顯示。其具體結(jié)構(gòu)有“反射罩式”、“條形七段式”及“單片集成式多位數(shù)字式”等 </p><p><b>　　LED顯示器結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　（1）反射罩式數(shù)碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段式外殼，將單個LED貼在與反射罩的七個

98、反射腔互相對位的印刷電路板上，每個反射腔底部的中心位置就是LED芯片。在裝反射罩前，用壓焊方法在芯片和印刷電路上相應(yīng)金屬條之間連好φ30μm的硅鋁絲或金屬引線，在反射罩內(nèi)滴入環(huán)氧樹脂，再把帶有芯片的印刷電路板與反射罩對位粘合，然后固化。</p><p>　?。?）條形七段式數(shù)碼管屬于混合封裝形式。它是把做好管芯的磷化鎵或磷化鎵圓片，劃成內(nèi)含一只或數(shù)只LED發(fā)光條，然后把同樣的七條粘在日字形“可伐”框上，用壓焊工藝

99、連好內(nèi)引線，再用環(huán)氧樹脂包封起來。</p><p>　?。?）單片集成式多位數(shù)字顯示器是在發(fā)光材料基片上（大圓片），利用集成電路工藝制作出大量七段數(shù)字顯示圖形，通過劃片把合格芯片選出，對位貼在印刷電路板上，用壓焊工藝引出引線，再在上面蓋上“魚眼透鏡”外殼。它們適用于小型數(shù)值儀表中。</p><p>　?。?）符號管、米字管的制作方式與數(shù)碼管類似。</p><p>　

100、　（5）矩陣管（發(fā)光二極管點(diǎn)陣）也可采用類似于單片集成式多位數(shù)字顯示器工藝方法制作。</p><p><b>　　LED顯示器分類</b></p><p>　?。?）按字高分：筆畫顯示器字高最小有1mm（單片集成式多位數(shù)碼管字高一般在2～3mm）。其他類型筆畫顯示器最高可達(dá)12.7mm（0.5英寸）甚至達(dá)數(shù)百mm。</p><p>　?。?）按

101、顏色分有紅、橙、黃、綠等數(shù)種。</p><p>　?。?）按結(jié)構(gòu)分，有反射罩式、單條七段式及單片集成式。</p><p>　?。?）從各發(fā)光段電極連接方式分有共陽極和共陰極兩種。</p><p><b>　　LED顯示器的參數(shù)</b></p><p>　　由于LED顯示器是以LED為基礎(chǔ)的，所以它的光、電特性及極限參數(shù)意

102、義大部分與發(fā)光二極管的相同。但由于LED顯示器內(nèi)含多個發(fā)光二極管，所以需有如下特殊參數(shù)： </p><p><b>　　1．發(fā)光強(qiáng)度比 </b></p><p>　　由于數(shù)碼管各段在同樣的驅(qū)動電壓時(shí)，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強(qiáng)度不同。所有段的發(fā)光強(qiáng)度值中最大值與最小值之比為發(fā)光強(qiáng)度比。比值可以在1.5～2.3間，最大不能超過2.5。 </p>&

103、lt;p><b>　　2．脈沖正向電流 </b></p><p>　　若筆畫顯示器每段典型正向直流工作電流為IF，則在脈沖下，正向電流可以遠(yuǎn)大于IF。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大。</p><p>　　第四章 串行通信設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 異步通信</b></p><

104、;p>　　異步通信是一種很常用的通信方式。異步通信在發(fā)送字符時(shí)，所發(fā)送的字符之間的時(shí)間間隔可以是任意的。當(dāng)然，接收端必須時(shí)刻做好接收的準(zhǔn)備（如果接收端主機(jī)的電源沒有加上，那么發(fā)送端發(fā)送字符就沒有意義，因?yàn)榻邮斩烁緹o法接收）。發(fā)送端可以在任意時(shí)刻開始發(fā)送字符，因此必須在每一個字符的開始和結(jié)束的地方加上標(biāo)志，即加上開始位和停止位，以便使接收端能夠正確地將每一個字符接收下來。異步通信的好處是通信設(shè)備簡單、便宜，但傳輸效率較低（因?yàn)殚_始

105、位和停止位的開銷所占比例較大）。</p><p>　　異步通信也可以是以幀作為發(fā)送單位。接收端必須隨時(shí)做好接收幀的準(zhǔn)備。這時(shí)，幀的首部必須設(shè)有一些特殊的比特組合，使得接收端能夠找出一幀的開始。這也稱為幀定界。幀定界還包含確定幀的結(jié)束位置。這有兩種方法。一種是在幀的尾部設(shè)有某種特殊的比特組合來標(biāo)志幀的結(jié)束。或者在幀首部中設(shè)有幀長度的字段。需要注意的是，在異步發(fā)送幀時(shí)，并不是說發(fā)送端對幀中的每一個字符都必須加上開始位

106、和停止位后再發(fā)送出去，而是說，發(fā)送端可以在任意時(shí)間發(fā)送一個幀，而幀與幀之間的時(shí)間間隔也可以是任意的。在一幀中的所有比特是連續(xù)發(fā)送的。發(fā)送端不需要在發(fā)送一幀之前和接收端進(jìn)行協(xié)調(diào)（不需要先進(jìn)行比特同步）。 每個字符開始發(fā)送的時(shí)間可以是任意的t0 0 1 1 0 1 1 0起始位結(jié)束位t每個幀開始發(fā)送的時(shí)間可以是任意的以字符為單位發(fā)送以幀為單位發(fā)送幀開始幀結(jié)束</p><p><b>　　4.2 同步通信&

107、lt;/b></p><p>　　同步通信是一種比特同步通信技術(shù)，要求發(fā)收雙方具有同頻同相的同步時(shí)鐘信號，只需在傳送報(bào)文的最前面附加特定的同步字符，使發(fā)收雙方建立同步，此后便在同步時(shí)鐘的控制下逐位發(fā)送/接收。 </p><p>　　沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，傳輸線處于MARK狀態(tài)。為了表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始，發(fā)送方先發(fā)送一個或兩個特殊字符，該字符稱為同步字符。當(dāng)發(fā)送方和接收方達(dá)到同步后，就可以一個

108、字符接一個字符地發(fā)送一大塊數(shù)據(jù)，而不再需要用起始位和停止位了，這樣可以明顯地提高數(shù)據(jù)的傳輸速率。采用同步方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，在發(fā)送過程中，收發(fā)雙方還必須用一個時(shí)鐘進(jìn)行協(xié)調(diào)，用于確定串行傳輸中每一位的位置。接收數(shù)據(jù)時(shí)，接收方可利用同步字符使內(nèi)部時(shí)鐘與發(fā)送方保持同步，然后將同步字符后面的數(shù)據(jù)逐位移入，并轉(zhuǎn)換成并行格式，供CPU讀取，直至收到結(jié)束符為止。 </p><p>　　常用的芯片有8251、8274、mc6850以

109、及支持FREESCALE的POWERPC核的CPU。同步通信實(shí)現(xiàn)的硬件和軟件成本較高，也是同步通信未廣泛應(yīng)用的原因之一。</p><p>　　4.3 通信過程及其協(xié)議</p><p>　　計(jì)算機(jī)通信是一種以數(shù)據(jù)通信形式出現(xiàn)，在計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與終端設(shè)備之間進(jìn)行信息產(chǎn)生、處理、傳輸、交換、存儲的工具。它是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相融合的產(chǎn)物，在軍隊(duì)指揮自動化系統(tǒng)、武器控制系統(tǒng)、信

110、息處理系統(tǒng)、決策分析系統(tǒng)、情報(bào)檢索系統(tǒng)以及辦公自動化系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 </p><p>　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合而形成的一種新的通信方式，主要是滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?。它將不同地理位置、具有?dú)立功能的多臺計(jì)算機(jī)終端及附屬硬件設(shè)備（路由器、交換機(jī)）用通信鏈路連接起來，并配備相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)軟件，以實(shí)現(xiàn)通信過程中資源共享而形成的通信系統(tǒng)。它不僅可以滿足局部地區(qū)的一個企業(yè)、公司、學(xué)校和辦公機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)、