随着数控技术的发展,推动了社会对数控专业人才的需求,传统的人才培养模式存在许多弊端,为了更好更经济地培养数控技术人员,本文开发了一套适用于数控初级教育的开放式数控实验平台。平台的结构简单、模块开放、控制方便、适用于高等院校和高职院校进行数控技术的实验教学。系统由PC机、单片机控制板、步进电机驱动器、反馈装置及X-Y工作台等部件组成。本文主要对单片机控制板和步进电机驱动电路进行了模块化设计、制作和实验调试,并深入分析了步进电机的驱动原理和控制方法。建立了包含步进电机、PID控制算法、PWM脉宽调制技术在内的闭环控制系统的数学模型,验证了基于Matlab/Simulink仿真平台的数控仿真系统的可行性。系统硬件设计采用Altium Designer软件平台设计了基于STC89C54单片机控制板的开放式数控仿真系统的硬件电路,包括主控芯片电路、电源电路、电机驱动电路、限位电路、按键电路、编码器接口电路、RS485通信电路和辅助电路。借助Altium Designer强大的原理图库和器件封装库设计制作了单片机控制板的PCB板。系统软件设计利用ARM公司的集成开发工具keil C51开发了适用于X-Y工作台的开放式数控系统的控制程序,完成了通信技术、插补技术、步进电机控制技术及C语言编译技术的研究。利用逐点比较法的圆弧插补原理,构建了适用于X-Y工作台走整圆轨迹的C语言控制程序,并利用keil C51的在线调试模块进行仿真调试。系统经过整合与调试,确定了控制系统的运行参数。基于keil C51编译了圆弧插补算法的C语言控制程序,分析了在程序驱动下的X-Y工作台的运行轨迹与NC规则下的插补轨迹的重合度,验证了开放式数控实验仿真平台的实用价值。