一种迷你数控雕刻机系统的设计方案

　摘要：为了实现对迷你数控雕刻机的控制，本文提出了一种基于
ATmega128  的迷你数控雕刻机系统设计方案，并完成系统了的硬件电路设计和
软件设计。该系统的硬件电路设计部分主要是电源电压转换电路以及以
ATmega128 单片机为主控芯片的控制主板与各模块相连电路；软件设计部分主
要是利用

AVR Studio 开发环境编程，实现 ATmega128 单片机对步进电机、主轴

电机、超声波传感器等部件的控制以及实现与

PC 机握手。重点设计了利用键盘

操作板对雕刻头的初步定位系统。实际应用表明，该系统具有操作简便、安全可
靠等特点，达到了设计要求。
　　

0 引言

　　随着艺术模型、机械加工、工装模具等产业的飞速发展，对加工设备提出的
要求越来越高，雕刻机作为上述产业的重要组成部分也发生了快速的发展。
　　目前，传统雕刻机体积大、操作复杂、售价高。不仅需要专门的计算机搭载专
门的软件，还需要专业操作人员进行控制，而且传统雕刻机主要用于批量生产，
对于一些雕刻机爱好者和模具设计师想利用雕刻机雕刻单件自己设计的作品，
传统雕刻机专业性强，费用高，不切实际。此外，一些传统的雕刻机使用之前需
要人工通过转动三轴方向的手轮对雕刻头进行初步定位，精度、效率低。还有一
些高端雕刻机采用软件对雕刻头初步定位，但是设备昂贵。
　　鉴于此，精心设计了一种迷你数控雕刻机系统。该系统不仅操作简单、方便
而且雕刻头初步定位精度精确、效率高。
　　

1 系统的总体设计

　　为满足该迷你数控雕刻机系统能够在非黑色金属材料上完成图案、文字的雕
刻加工需求。设计了一款以

ATmega128 单片机为主控芯片的雕刻机系统，该系

统包括步进电机驱动器模块、

LCD12864 液晶显示模块、键盘操作板模块 、

ATmega128 单片机最小系统模块、超声波传感器、电源、串口通讯模块等几部分组
成。
　　系统结构框图如图

1 所示。

　　

　　在本系统设计中，采用了

ATMEL  公司生产的 ATmega128 单片机作为主控

芯片。该单片机属于

AVR 系列单片机中一种，拥有 128 kB 程序存储器，自带产

生

PWM 波模块，方便对步进电机、主轴电机的控制。其中，PC 机用于利用