关键词：80C51单片机 数控车床 步进电机 驱动电路

数控机床是一种典型的机电一体化产品，它综合了电子计算机、自动控制、自动检测、液压与气动及精密机械等方面的技术，该系统能逻辑的处理具有使用数字号码或者其它符号编码指令规定的程序，可以自动完成信息的输入、译码、运算，从而控制机床的运动和加工过程。数控车床是数控机床中的一种，它与普通车床一样主要用来加工轴类或盘类转体零件，如车削圆柱、圆锥、圆弧和各种螺纹等。与普通车床相比，数控车床的加工精度高、加工质量稳定、效率高、适应性强、操作劳动强度低，是目前使用较为广泛的一种数控机床。

一 系统硬件设计

（一） 计算机数控（CNC）的组成及作用

1．数控（CNC）系统的组成

CNC数控系统由程序、输入输出设备、CNC装置、可编程控制器件（PLC）、主驱动装置和进给驱动装置等组成。系统的框图如下：

CNC系统框图

2．CNC装置的结构

数控系统的核心是CNC装置，CNC装置由软件和硬件组成，它们的主要功能是：（1）正确识别和解释数控加工程序；（2）对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理，完成各种输入输出任务。

CNC装置的软件部分包括管理软件和控制软件，管理软件由零件程序的输入输出程序、显示程序和诊断程序等组成；控制程序由译码程序、刀具补偿计算程序、速度控制程序、插补运算程序和位置控制程序等组成。

硬件部分包括中央处理器、存储器、输入输出接口部分，如图所示：

3．CNC装置的工作过程

CNC装置以存储器方式工作，它的工作是在硬件的支持下，执行软件的全过程。在CNC机床上，加工过程中的操作均由数控系统完成。其工作过程如下：首先要将加工零件上的几何信息和工艺信息数字化，即将刀具与工件的相对运动轨迹用代码按规定的规则和格式编程加工程序，数控系统则按照程序的要求，进行相应的运算、处理，然后发出控制命令，使各坐标轴、主轴以及辅助动作相互协调运动，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。

（二） 系统硬件结构及框图

系统硬件主要是基于步进电机的控制，通过对步进电机每相线圈中的电流相序的切换使步进电机做步进式回转，因此利用80C51单片机的软件来实现其线圈脉冲的分配，主要是通过硬件扩展并行接口芯片8155的PB口来控制X轴和Z轴，步进电机通过键盘输入数控车床的零件加工程序，并做出相应的显示，然后经过系统程序的编译并调用直线圆弧插补程序发出脉冲信号，经光电隔离放大驱动步进电机，从而使步进电机带动工作台、刀架完成零件的加工。