摘要：设计了一款CNC(Computer Numerical Control数控机床)简易的写字机,是一款具有趣味、拓展性和学习性的开发平台。可以便捷快速的在平面上完成书写任务，同时具有绘画功能;本系统采用Arduino UNO型单片机构成中央系统处理模块，对其他系统控制模块进行控制;在上位机计算机上对所需书写和绘画内容进行软件处理，转化成以坐标形式的G代码，GRBL Controller控制软件通过串口将G代码发送到下位机控制器。步进电机选用A4988控制芯片，步进电机每次接收一个脉冲信号就控制写字机笔头移动一步。从而实现纸平面上的书写工作。笔头的上升和下降由舵机控制。同时，本系统能够继续拓展发展，Z轴更换激光器将能实现激光雕刻工作。大大丰富了兴趣爱好者的开发想象能力。

关键词：写字机; Arduino系统; A4988驱动芯片  

目录

摘要

Abstract

1绪论-3

1.1课题研究的背景-3

1.2课题研究的目的和意义-4

1.3 国内外研究现状-4

1.4 论文设计的主要内容-4

2工作原理和系统结构-5

2.1中央处理模块-5

2.2串口通信模块-5

2.3电机驱动模块-5

2.4机械传动结构模块-6

3系统硬件设计与实现-7

3.1中央控制和数据处理模块-7

3.1.1Arduino UNO主要技术参数-8

3.1.2Arduino UNO的引脚及其功能-9

3.2串口通信模块-11

3.2.1串口通信模块芯片选择-11

3.2.2 ATmega16U2芯片主要性能特征-12

3.2.3 ATmega16U2各个引脚及其功能-13

3.3电机驱动模块-15

3.3.1电机驱动芯片的种类与选择-15

3.3.1电机驱动芯片选择-15

3.3.2步进电机工作模式的选择-16

3.3.3 A4988芯片的引脚及功能-17

3.3.4 A4988驱动芯片极限参数-19

3.3.5 A4988芯片相关的电气性能介绍-19

3.4机械传动结构模块-21

3.5两相四线步进电机-22

3.5.1 步进电机的选用介绍-22

3.5.2 步进电机相关参数概念-23

3.5.3 步进电机主要特点-23

3.5.4 步进电机主要特性-24

3.6舵机-24

3.6.1 舵机的选型-24

3.6.2 工作原理-24

3.6.3 PWM控制-24

3.6.4 工作注意事项-25

3.6.5舵机技术参数-26

4系统软件介绍-27

4.1Arduino IDE介绍-27

4.2控制软件GRBL Controller-27

4.3下位机的主要程序流程-29

5系统调试-31

5.1硬件调试-31

5.1.1调试方法-31

5.2.2调试结果-31

5.2软件调试-32

总结-33

致谢-34

参考文献-35