本文關(guān)鍵詞：基于STM32的嵌入式數(shù)控插補(bǔ)控制器的研究與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著數(shù)控設(shè)備及其衍生產(chǎn)品的發(fā)展,有一部分制造行業(yè)如消失模制造、模型制造和雕刻制造業(yè)等,越來越青睞于輕量級數(shù)控成型設(shè)備。與傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床相比,這類輕量級數(shù)控系統(tǒng)成本低廉,硬件結(jié)構(gòu)簡單,數(shù)控功能依靠軟件實(shí)現(xiàn),如G代碼的譯碼與插補(bǔ)執(zhí)行。研究嵌入式數(shù)控插補(bǔ)控制器對輕量級數(shù)控設(shè)備開發(fā)有重要意義。首先,本文從嵌入式數(shù)控插補(bǔ)控制器的需求分析入手,規(guī)劃了整體設(shè)計框架。對整個框架進(jìn)行了分層設(shè)計,數(shù)控軟件層由譯碼模塊和插補(bǔ)模塊組成。OS層和硬件層集中體現(xiàn)在嵌入式平臺的設(shè)計過程中,在嵌入式平臺設(shè)計中對硬件環(huán)境和操作系統(tǒng)的任務(wù)進(jìn)行了設(shè)計。接著,本文對嵌入式插補(bǔ)控制器的數(shù)控軟件層進(jìn)行了具體的研究與設(shè)計,數(shù)控軟件層包含譯碼模塊和插補(bǔ)模塊。譯碼模塊對中間變量進(jìn)行了結(jié)構(gòu)體封裝,易于擴(kuò)展對更多指令的支持。插補(bǔ)模塊先基于經(jīng)典的逐點(diǎn)比較法實(shí)現(xiàn)了二維平面跨任意象限的直線和圓弧插補(bǔ),再對極坐標(biāo)下的一類曲線的插補(bǔ)算法進(jìn)行了研究,以彌補(bǔ)嵌入式數(shù)控平臺插補(bǔ)線型單一的問題和避免了在圓弧插補(bǔ)跨象限處理和逆時針順時針處理時繁瑣的判斷問題。然后,研究設(shè)計了基于STM32的嵌入式數(shù)控硬件和軟件框架,通過移植UCOS系統(tǒng),提高了插補(bǔ)控制器的系統(tǒng)擴(kuò)展性,通過移植FATFS文件管理系統(tǒng),加強(qiáng)了插補(bǔ)控制器對G代碼文件的管理能力。將譯碼和插補(bǔ)模塊整合到嵌入式平臺后,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了插補(bǔ)控制器的功能。最后,為擴(kuò)展插補(bǔ)控制器的使用場景,本文進(jìn)行了上位機(jī)設(shè)計。上位機(jī)主要進(jìn)行執(zhí)行過程中相關(guān)參數(shù)顯示,G代碼的預(yù)覽與編輯,以及將G代碼文件通過自定義協(xié)議傳輸?shù)较挛粰C(jī)的SD卡,也具備實(shí)時在線譯碼和執(zhí)行的功能。該嵌入式數(shù)控插補(bǔ)控制器在應(yīng)用中,可以對嵌入式平臺SD卡中G代碼和PC上的G代碼進(jìn)行譯碼與插補(bǔ)執(zhí)行,運(yùn)行狀態(tài)可以同時在STM32和PC上顯示,插補(bǔ)控制器的擴(kuò)展性好,結(jié)構(gòu)簡單易于維護(hù),在小型數(shù)控設(shè)備中有應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控 G代碼 STM32 譯碼 插補(bǔ)算法
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-12
• 1.1 課題來源8
• 1.2 課題研究背景及意義8-9
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容11
• 1.5 本章小結(jié)11-12
• 第2章 嵌入式數(shù)控插補(bǔ)控制器整體設(shè)計方案12-17
• 2.1 嵌入式插補(bǔ)控制器系統(tǒng)需求分析和整體框架12-14
• 2.2 插補(bǔ)控制器的數(shù)控軟件層設(shè)計方案14-15
• 2.3 STM32嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方案15-16
• 2.4 上位機(jī)軟件設(shè)計方案16
• 2.5 本章小結(jié)16-17
• 第3章 插補(bǔ)控制器的數(shù)控軟件層設(shè)計17-33
• 3.1 插補(bǔ)控制器的G代碼譯碼17-22
• 3.1.1 控制器G代碼的譯碼原理17-18
• 3.1.2 譯碼算法中的中間代碼結(jié)構(gòu)體設(shè)計18-20
• 3.1.3 插補(bǔ)器譯碼的算法實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證20-22
• 3.2 插補(bǔ)控制器的插補(bǔ)算法研究22-32
• 3.2.1 跨象限逐點(diǎn)比較法的實(shí)現(xiàn)22-25
• 3.2.2 跨象限逐點(diǎn)比較法的模擬與仿真25-26
• 3.2.3 一種極坐標(biāo)下的弧線插補(bǔ)算法的研究26-28
• 3.2.4 極坐標(biāo)插補(bǔ)算法的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證28-30
• 3.2.5 極坐標(biāo)插補(bǔ)算法特點(diǎn)分析30-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 第4章 插補(bǔ)控制器的STM32嵌入式系統(tǒng)設(shè)計33-55
• 4.1 STM32嵌入式平臺硬件設(shè)計33-38
• 4.1.1 STM32主控制芯片概述33-34
• 4.1.2 基于STM32的數(shù)控主控制板設(shè)計34-35
• 4.1.3 主要硬件模塊的設(shè)計35-38
• 4.2 STM32嵌入式平臺軟件構(gòu)架設(shè)計38-44
• 4.2.1 STM32數(shù)控平臺整體軟件構(gòu)架設(shè)計38-39
• 4.2.2 FATFS文件系統(tǒng)讀取SD文件的機(jī)制39-42
• 4.2.3 UCOSIII操作系統(tǒng)的任務(wù)管理機(jī)制42-44
• 4.3 UCOSIII操作系統(tǒng)下的任務(wù)設(shè)計44-49
• 4.3.1 G代碼譯碼任務(wù)45-46
• 4.3.2 插補(bǔ)執(zhí)行任務(wù)46-47
• 4.3.3 串口掃描任務(wù)與串口數(shù)據(jù)處理任務(wù)47-49
• 4.3.4 按鍵掃描任務(wù)與按鍵處理任務(wù)49
• 4.4 系統(tǒng)驗(yàn)證49-54
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境50-51
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果51-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 上位機(jī)設(shè)計55-61
• 5.1 上位機(jī)功能設(shè)計55
• 5.2 PC與插補(bǔ)控制器之間串口數(shù)據(jù)通訊55-58
• 5.3 上位機(jī)工作界面58-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 第6章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 全文總結(jié)61-62
• 6.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 致謝66-67
• 附錄67

【相似文獻(xiàn)】

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