作品包括:

Word版设计说明书1份，共50页，约20000字

PPT答辩一份

CAD版本图纸，共6张

程序一份

电路图一份

摘要

激光雕刻机由于其加工精度高、节能环保等优点，被广泛应用于机械加工行业。随着科技进步，用户不再只满足于使用激光雕刻机，而更好奇它的制造过程。然而工业上的激光雕刻机因其体型大、结构复杂、价格昂贵，而无法普及。因此设计经济实用、便于携带的小型激光雕刻机对激光加工行业具有重要推动作用。

本文设计的小型二维激光雕刻机基于单片机控制，采用主从式控制方式。通过比较常用的激光雕刻机的传动方式，选择同步带传动方式的机械运动结构，并对重要机械结构进行计算与校核，如步进电机、同步带及带轮的选型。通过CREO软件完成整机机械结构的搭建。关于控制系统部分的设计,包括硬件电路和软件设计。硬件电路设计的重点是步进电机驱动部分和激光驱动部分以及整体电源电路的供电。软件部分编程的重点是通过USB转串口实现计算机与单片机的通信，以及步进电机运动控制和G代码解析对激光器开关控制。

本设计采用铝型材作为整机机架,同时为滑轮充当导轨作用，采用亚克力板作为支撑架。该激光雕刻机经济实用，精度较高，符合小型化激光雕刻机的趋势，同时有利于推广，并使接触激光雕刻机的门槛降低，让越来越多的家庭和学生了解激光雕刻机。

关键词  激光雕刻；步进电机；同步带；STM32单片机

目       录

摘要 I

Abstract II

1绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2激光加工技术概述 1

1.3激光雕刻机发展现状及前景 2

1.4研究内容 2

2激光雕刻机总体方案设计 4

2.1机械结构设计 4

2.1.1整机布局方式设计 4

2.2.2传动方式的选择 5

2.2.3电机类型的选择 5

2.2控制系统设计 6

2.2.1控制结构选择 6

2.2.2单片机型号选择 7

2.2.3控制系统设计流程 8

3.激光雕刻机机械结构设计计算 10

3.1导轨选型 10

3.2激光器选型 10

3.3步进电机选型及计算 11

3.4同步带及带轮选型及计算 12

3.5整机机架结构设计 16

4激光雕刻机的硬件电路设计 21

4.1单片机控制板的设计 21

4.1.1电源电路 21

4.1.2复位电路 21

4.1.3时钟电路 22

4.1.4 BOOT选择电路 22

4.1.5下载电路 22

4.1.6 USB转串口电路 23

4.1.7其他辅助电路 24

4.2步进电机驱动电路设计 24

4.3激光驱动电路设计 26

4.4按键控制电路设计 27

4.5 OLED显示部分设计 27

4.6系统整体电源设计 28

5.激光雕刻机的控制系统软件设计 30

5.1控制系统软件开发环境 30

5.2下位机控制系统主要流程 30

5.3串口通信模块 31

5.4 G代码解析程序 32

5.5插补运算模块 34

5.5.1直线插补 34

5.5.2圆弧插补 36

5.6步进电机驱动模块 38

5.7激光器驱动模块 39

5.8对刀按键控制模块 40

结论 42

致谢 43

参考文献 44

附录 45

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