- с возможностями, заложенными производителем 

    - с электроникой подключенной  к МК 

    - с программой, которую в него мы загрузили.

    Возможность МК действовать по нашей программе - вот суть-соль МК.   
Это главное отличие МК от "обычных" НЕ программируемых  микросхем. AVR – это семейство МК от компании ATMEL, разработанных с учетом особенностей и удобства написания программ на языке Си. Почему AVR?  
Это не дорогие, широко доступные, надежные, простые, довольно быстро считающие  большинство инструкций выполняется за 1 такт - т.е. при кварце 10 МГц выполняется до 10 млн. инструкций в секунду. 

     AVR имеют  развитую периферию, т.е. набор  аппаратуры окружающей процессор-вычислитель в одном корпусе МК или набор встроенных в МК электронных устройств, блоков, модулей [18].  

      Для управления ШД необходим промежуточный  силовой ключ для усиления импульсов  по току и контролер, обеспечивающий, как управление ШД, так и взаимодействие с ПК. Наиболее понятным и подходящим по требуемым параметрам можно считать 8-разрядный микроконтроллер фирмы AVR - AT Mega 8 с с 8 Кбайтами внутрисистемно программируемой Flash памяти, имеющего следующие отличительные способности:

8-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым потреблением; прогрессивная RISC архитектура; 130 высокопроизводительных команд; большинство команд выполняется за один тактовый цикл; 32 8-разрядных рабочих регистра общего назначения; полностью статическая работа; встроенный 2-цикловый перемножитель; энергонезависимая память программ и данных; 8 Кбайт внутрисистемно программируемой Flash памяти (In-System Self-programmable Flash); обеспечивает 1000 циклов стирания/записи; дополнительный сектор загрузочных кодов с независимыми битами блокировки; обеспечен режим одновременного чтения/записи (Read-While-Write); 512 байт EEPROM; обеспечивает 100000 циклов стирания/записи; 1 Кбайт встроенной SRAM, программируемая блокировка; обеспечивающая защиту программных средств пользователя; встроенная периферия; два 8-разрядных таймера/счетчика с отдельным предварительным делителем; один с режимом сравнения, один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предварительным делителем и режимами захвата и сравнения; счетчик реального времени с отдельным генератором; три канала PWM, 8-канальный аналого-цифровой преобразователь (в корпусах TQFP и MLF), 6 каналов с 10-разрядной точностью; 2 канала с 8-разрядной точностью; 6-канальный аналого-цифровой преобразователь (в корпусе PDIP); 4 канала с 10-разрядной точностью; 2 канала с 8-разрядной точностью; байт-ориентированный 2-проводный последовательный интерфейс; программируемый последовательный USART; последовательный интерфейс SPI (ведущий/ведомый); программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором; встроенный аналоговый компаратор; специальные микроконтроллерные функции; сброс по подаче питания и программируемый детектор кратковременного снижения напряжения питания; встроенный калиброванный RC-генератор; внутренние и внешние источники прерываний; пять режимов пониженного потребления: Idle, Power-save, Power-down, Standby и снижения шумов ADC; выводы I/O и корпуса; 23 программируемые линии ввода/вывода; 28-выводной корпус PDIP; 32-выводной корпус; TQFP и 32-выводной корпус MLF; рабочие напряжения: 2,7 - 5,5 В (ATmega8L), 4,5 - 5,5 В (ATmega8); рабочая частота: 0 - 8 МГц (ATmega8L), 0 - 16 МГц (ATmega8).

      Эти параметры во многом удовлетворяют  требования для реализации программно-аппаратного  комплекса, в связи с этим и было решено использовать именно этот микроконтроллер, как по техническим параметрам, так и по всем остальным, включая его распространенность и знакомую архитектуру команд. Назначение каждой ножки указано в Приложении 1 на рис.1.3.1.

      §1.4. Программная среда для микроконтроллера

      При написании программы для микроконтроллера использовался компилятор на C CodeVisionAVR.

      CodeVisionAVR - интегрированная среда разработки программного обеспечения для микроконтроллеров семейства Atmel AVR [17].

      CodeVisionAVR включает в себя следующие  компоненты:

компилятор  языка Си для AVR; компилятор языка  ассемблер для AVR; генератор начального кода программы, позволяющего произвести инициализацию периферийных устройств; модуль взаимодействия с отладочной платой STK-500; модуль взаимодействия с программатором; терминал.

      Выходными файлами CodeVisionAVR являются:

HEX, BIN или  ROM-файл для загрузки в микроконтроллер  посредством программатора; COFF - файл, содержащий информацию для отладчика; OBJ – файл.

      CodeVisionAVR является коммерческим программным  обеспечением. Существует бесплатная ознакомительная версия с ограничением ряда возможностей.

      По  состоянию на апрель 2008 года последней  является версия 1.25.9.

      Данные  взяты с википедии [24].

      Код программы изначально разрабатывался на языке Си. Для языка Си характерны лаконичность, современный набор конструкций управления потоком выполнения, структур данных и обширный набор операций.

      Си (англ. C) — стандартизованный процедурный язык программирования, разработанный в начале 1970-х годов сотрудниками Bell Labs Кеном Томпсоном и Денисом Ритчи как развитие языка Би. Си был создан для использования в операционной системе (ОС) UNIX. С тех пор он был портирован на многие другие операционные системы и стал одним из самых используемых языков программирования. Си ценят за его эффективность; он является самым популярным языком для создания системного программного обеспечения. Его также часто используют для создания прикладных программ. Несмотря на то, что Си не разрабатывался для новичков, он активно используется для обучения программированию. В дальнейшем синтаксис языка Си стал основой для многих других языков. Данные взяты с википедии [24].

      §1.5. Программная среда для модуля управления станком ЧПУ на уровне ПК

      При написании программного модуля управления станком ЧПУ была выбрана за основу программная среда Borland C++Builder 6. Borland C++ Builder - выпущенное недавно компанией Borland средство быстрой разработки приложений, позволяющее создавать приложения на языке C++, используя при этом среду разработки и библиотеку компонентов Delphi. В настоящей статье рассматривается среда разработки C++ Builder и основные приемы, применяемые при проектировании пользовательского интерфейса.

      Останавливаться на подробном описании текущей среды  разработки управляющего модуля не будем, так как существуют множество учебных пособий и справочников по работе в Borland C++ Builder. При создании комплекса использовались материалы учебников [3],[5] и [6].

      Также при разработке, написании и усовершенствовании программного комплекса использовались ранее полученные навыки и  статьи из сети Интернета, взятые с источников [18], [17], а также с различных форумов.

      При написании программ, как для контроллера, так и для модуля управления, немалое  значение имел комплекс тестирования пакета PROTEUS - симулятор электронных устройств, поддерживает микроконтроллеры   AVR, 8051,  Microchip PIC10, PIC16, PIC18, Philips 
ARM7, Motorola MC68HC11 [23], полная система проектирования. Возможность тестирования, начиная от идеи до результатов работы устройства и файлов для платы.

      Большую роль в подобных системах играет успешное создание CAM-системы, предназначенной для решения задачи формирования управляющих программ для обработки деталей на станках с ЧПУ. То есть формирование управляющих блоков данных из исходной информации. В текущей работе, исходной информацией является файлы изображений, файлы векторных отверстий, которые необходимо конвертировать в требуемый формат команд.

      В настоящее время CAM-система представляет собой сложный программный комплекс. За последнее десятилетие сменилось несколько поколений CAM-систем.

      По  мнению экспертов, современная отечественная  CAM-система, способная противостоять лучшим западным образцам, должна иметь следующие характеристики [25]. 

1. Развитые  средства импорта  геометрических моделей.

      Если  представление геометрической модели в формате STL или VDA имеет определенные недостатки, связанные с точностью представления модели, а формат STFP еще не нашел должного распространения, то применение стандарта IGES вполне способно решить эту проблему. В настоящее время стандарт IGES является общепризнанным и обеспечивает передачу любой геометрической информации. Его поддерживают все современные системы автоматизированного проектирования.

2. Поддержка трехмерных объектов в NURBS-представлении.

      Представление кривых и поверхностей в виде рациональных сплайнов, или NURBS обеспечивает высокую точность и компактность хранения данных. Кроме того, новейшие стойки ЧПУ будут иметь встроенные средства интерполяции по NURBS-кривым. По этой причине большинство существующих систем, работающих с аппроксимированными объектами, столкнется с необходимостью существенной доработки.

3. Поддержки трехмерных моделей любой сложности.

      Современные CAM-системы позволяют создавать поверхностные и твердотельные модели высокой сложности (например, кузовные детали автомобиля). Обработка таких моделей возможна при отсутствии количественных и качественных ограничений в САМ-системе.

4. Средства доступа к элементарным объектам модели.

        Реальная модель состоит из множества поверхностей. Система должна позволять оперировать отдельными поверхностями (или их группами), что необходимо для достижения оптимальных технологических решений.

5. Средства модификации геометрической модели.

      Для обработки технологической оснастки используется геометрическая модель изделия. При этом зачастую необходимо модифицировать исходную модель. В оптимальном варианте система должна иметь полноценные средства ЗD-моделирования, однако выполнение этого требования существенно влияет на стоимость системы.

6. Функции построения вспомогательных геометрических объектов.

      Оптимальная организация процесса обработки может потребовать выполнения операций над ограниченными зонами модели, или же, напротив, выделить «островки», для которых обработка запрещена. Система должна иметь средства, необходимые для построения контуров границ. Современные системы не имеют ограничений, как на количество таких границ, так и на их вложенность. Кроме того, контуры могут использоваться для управления траекторией движения инструмента.

7. Широкий спектр способов обработки.

      Возможность выбора оптимального метода обработки  позволяет существенно облегчить  работу технолога и сократить  время обработки на станке. В недалеком  прошлом САМ-системы могли обходиться обработкой поверхности по изопараметрическим линиям. Сегодня модели, для которых этот способ применим, относятся к простейшим. Обработка реальных моделей требует наличия более сложных алгоритмов, обеспечивающих, например, перемещение инструмента вдоль кривых, полученных пересечением плоскостей с квазиэквидистантными поверхностями.

8. Автоматический контроль на подрезание.

      Построение  квазиэквидистантных поверхностей позволяет исключить зарезания  при расчете траектории движения инструмента. Однако с точки зрения математического аппарата – это  наиболее сложная часть программы, если не учитывать аппроксимированные модели.

9. Средства автоматической идентификации зон недоработки.

      Наличие таких средств позволяет заметно  облегчить работу технолога.

10. Развитые средства управления параметрами технологических операций.

      Режим выполнения операции может существенно изменяться в зависимости от выбранных параметров. Многообразие средств настройки позволяет даже при небольшом количестве способов обработки получить большое число вариантов обработки. Однако большое количество настраиваемых параметров существенно усложняет освоение и использование системы, поэтому представляется необходимым наличие средств автоматического определения значений параметров технологической операции в зависимости от габаритов модели, метода обработки, инструмента и т.д.

11. Поддержка различных типов режущего инструмента.

      Система не должна накладывать ограничений  на форму используемого инструмента. Выполнение этого требования существенно усложняет алгоритмы построения траектории перемещения инструмента.

12. Средства моделирования процесса и результата обработки.

      Система формирует модель обработанной детали и ее фотореалистичное изображение. Это позволяет технологу оперативно проконтролировать результаты работы и своевременно обнаружить ошибки.

13. Постпроцессор со средствами настройки на произвольный формат управляющей программы.

      Задача  трансляции данных из промежуточного формата (например, CLDATA) не является особенно сложной. Однако многообразие систем числового программного управления порождает проблему обеспечения совместимости с произвольным оборудованием. Средства настройки должны быть доступны на уровне пользователя.

14. Средства динамической визуализации.

        Характерной чертой современных  систем является наличие развитых средств визуализации трехмерной модели. Использование таких технологий, как OpenGL или DirectX, позволяет добиться скорости генерации до нескольких кадров в секунду без использования дорогих аппаратных ускорителей, что позволяет динамически управлять ракурсом и масштабом изображения. Для решения этой задачи необходимо выполнить триангуляцию исходной модели, что не всегда просто при условии поддержки широкого набора форм представления трехмерных объектов.