本文關(guān)鍵詞：基于MCU和CPLD架構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： MCU CPLD 最小誤差法 數(shù)控系統(tǒng)

【摘要】：在工業(yè)裝備制造領(lǐng)域,數(shù)控機(jī)床是其核心設(shè)備。如今,評價某個國家的工業(yè)制造水平,離不開數(shù)控技術(shù)的發(fā)展層次。西方的數(shù)控機(jī)床發(fā)展得較早,當(dāng)前西方發(fā)達(dá)國家大多實現(xiàn)了高端數(shù)控,這是其工業(yè)核心競爭力的重要保有手段。國內(nèi)的數(shù)控機(jī)床還處在轉(zhuǎn)型期間,在發(fā)展高端數(shù)控的同時,也不能忽視中低檔數(shù)控機(jī)床的發(fā)展,這是因為我國的加工制造業(yè)市場廣泛,中低檔數(shù)控機(jī)床依然有著廣闊的前景。此次研究的數(shù)控系統(tǒng)即針對中低檔數(shù)控機(jī)床而言的,是一種較為新型的效率高、成本低的數(shù)控系統(tǒng)。此次研究的數(shù)控系統(tǒng)架構(gòu)為MCU(Microcontroller Unit,微控制單元)+CPLD(Complex Programmable Logic Device,復(fù)雜可編程邏輯器件),主要對系統(tǒng)的邏輯控制模塊及電源進(jìn)行設(shè)計和實現(xiàn)。系統(tǒng)的邏輯控制模塊包括雙軸伺服控制模塊、主軸編碼器模塊、手輪控制模塊,這些模塊是構(gòu)成系統(tǒng)軟件的核心組成部分,可以對加工工件進(jìn)行有效的控制。數(shù)控系統(tǒng)的精確度要求很高,所以其電源保障不可或缺。本系統(tǒng)的電源設(shè)計包括核心電源、LCD背光電路、LM358的電源電壓、掉電保護(hù)電路、系統(tǒng)抗干擾等方面的設(shè)計。本論文主要研究內(nèi)容:對數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的分析,著重分析了數(shù)控刀具的切削原理、刀具的補償原理以及插補原理,并在此基礎(chǔ)上提出幾種常見的插補算法。設(shè)計了數(shù)控系統(tǒng)的運行環(huán)境,主要對各功能模塊進(jìn)行設(shè)計。論文的核心部分為數(shù)控系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計和實現(xiàn),首先論述了MCU+CPLD的系統(tǒng)架構(gòu),并對兩者之間的通信協(xié)議進(jìn)行實現(xiàn),定義了每一個寄存器,證明了系統(tǒng)軟件最小誤差法的插補算法。最后實現(xiàn)了系統(tǒng)的邏輯控制。本數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過一段時間的研發(fā)與調(diào)試,各控制模塊的功能基本實現(xiàn),插補精度達(dá)到了um級,進(jìn)給速度最高能夠達(dá)到15m/min,系統(tǒng)的可靠性較高,可以長周期安全穩(wěn)定運行,基本能夠滿足數(shù)控機(jī)床的加工要求。
【關(guān)鍵詞】：MCU CPLD 最小誤差法 數(shù)控系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 數(shù)控系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢14-16
• 1.3 主要研究內(nèi)容與方法16
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容16
• 1.3.2 研究方法16
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)16-18
• 第二章 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)及工作原理18-30
• 2.1 相關(guān)技術(shù)指標(biāo)18
• 2.2 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)18-21
• 2.3 數(shù)控系統(tǒng)的控制原理21-22
• 2.4 系統(tǒng)的補償原理22
• 2.5 系統(tǒng)的插補原理22-29
• 2.5.1 逐點比較法24-26
• 2.5.2 數(shù)字積分插補原理26-27
• 2.5.3 最小誤差法插補原理27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第三章 系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計30-40
• 3.1 手動操作模塊的設(shè)計30-32
• 3.1.1 手輪操作模塊的設(shè)計30-31
• 3.1.2 手動處理模塊的設(shè)計31-32
• 3.2 自動運行模塊的設(shè)計32-35
• 3.2.1 運行數(shù)據(jù)儲存模塊的設(shè)計32-33
• 3.2.2 運行數(shù)據(jù)編碼模塊的設(shè)計33-34
• 3.2.3 自動運行通信模塊設(shè)計34-35
• 3.3 系統(tǒng)控制模塊的設(shè)計35-39
• 3.3.1 數(shù)控驅(qū)動模塊的設(shè)計35-36
• 3.3.2 數(shù)控邏輯模塊的設(shè)計36-37
• 3.3.3 伺服控制模塊的設(shè)計37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 系統(tǒng)的邏輯控制設(shè)計40-55
• 4.1 CPLD選型40
• 4.2 通信協(xié)議設(shè)計40-43
• 4.2.1 靜態(tài)存儲控制41-42
• 4.2.2 通信協(xié)議的地址寄存42
• 4.2.3 實現(xiàn)通信協(xié)議42-43
• 4.3 系統(tǒng)功能模塊的邏輯控制設(shè)計43-48
• 4.3.1 系統(tǒng)控制的邏輯設(shè)計43-45
• 4.3.2 自動運行的邏輯控制設(shè)計45-47
• 4.3.3 手動操作的邏輯控制設(shè)計47-48
• 4.4 系統(tǒng)的供電設(shè)計48-53
• 4.4.1 功能模塊供電設(shè)計49-50
• 4.4.2 功能模塊掉電保護(hù)設(shè)計50-51
• 4.4.3 功能模塊的抗干擾設(shè)計51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第五章 系統(tǒng)的調(diào)試與測試55-69
• 5.1 系統(tǒng)的實現(xiàn)55-59
• 5.1.1 手動操作模塊的實現(xiàn)55-56
• 5.1.2 自動運行模塊的實現(xiàn)56-58
• 5.1.3 系統(tǒng)控制模塊的實現(xiàn)58-59
• 5.2 系統(tǒng)的實驗調(diào)試59-64
• 5.2.1 系統(tǒng)運行平臺59-60
• 5.2.2 系統(tǒng)實驗調(diào)試60-64
• 5.3 系統(tǒng)現(xiàn)場測試64-66
• 5.3.1 系統(tǒng)的搭建64-65
• 5.3.2 系統(tǒng)的整機(jī)調(diào)試65-66
• 5.4 系統(tǒng)測試66-68
• 5.4.1 系統(tǒng)功能測試66-67
• 5.4.2 切削精度測試67-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 總結(jié)69
• 6.2 展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-74

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;多種數(shù)控系統(tǒng)鉆孔循環(huán)編程的比較[J];計算機(jī)輔助設(shè)計與制造;2000年11期

2 孫季初;用于高速加工的數(shù)控系統(tǒng)[J];世界制造技術(shù)與裝備市場;2000年03期

3 韓江,趙福民,王治森,吳焱明;網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)的概念及其技術(shù)內(nèi)容[J];中國機(jī)械工程;2001年10期

4 李雪文;數(shù)控系統(tǒng)特殊故障排除三例[J];機(jī)床電器;2001年04期

5 陸紅偉,汪木蘭;數(shù)控系統(tǒng)實驗裝置的研制[J];南京工程學(xué)院學(xué)報;2001年01期

6 張運泰,王利;多種數(shù)控系統(tǒng)鉆孔循環(huán)編程的比較[J];機(jī)械工人.冷加工;2001年01期

7 ;數(shù)控系統(tǒng)的種類和用途[J];機(jī)械工人.冷加工;2001年05期

8 李瑩,王炳升;開放化的數(shù)控系統(tǒng)[J];機(jī)械工人.冷加工;2001年11期

9 李宏勝;現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)特點與發(fā)展趨勢[J];制造業(yè)自動化;2002年11期

10 賴國庭,吳玉厚,富大偉,張俊萍;數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢及若干問題的探討[J];機(jī)械與電子;2002年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 丁文飛;孫永全;郭建英;;數(shù)控系統(tǒng)故障模式模糊風(fēng)險分析[A];2009年全國機(jī)械可靠性技術(shù)學(xué)術(shù)交流會暨第四屆可靠性工程分會成立大會論文集[C];2009年

2 鄒方;薛漢杰;劉強(qiáng);;數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)支持技術(shù)[A];《制造業(yè)自動化與網(wǎng)絡(luò)化制造》學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

3 鄒方;薛漢杰;劉強(qiáng);;數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)支持技術(shù)[A];先進(jìn)制造技術(shù)論壇暨第三屆制造業(yè)自動化與信息化技術(shù)交流會論文集[C];2004年

4 陳道君;米玉華;;840D數(shù)控系統(tǒng)用于兩地控制的改造技術(shù)[A];第二屆全國信息與電子工程學(xué)術(shù)交流會暨第十三屆四川省電子學(xué)會曙光分會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

5 林波;周尚榮;林培輝;;基于數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化通信的對比研究[A];先進(jìn)制造技術(shù)論壇暨第五屆制造業(yè)自動化與信息化技術(shù)交流會論文集[C];2006年

6 王太勇;李宏偉;汪文津;趙巍;李波;;基于嵌入式架構(gòu)自治模型的數(shù)控系統(tǒng)智能化平臺的研究[A];全面建設(shè)小康社會：中國科技工作者的歷史責(zé)任——中國科協(xié)2003年學(xué)術(shù)年會論文集（上）[C];2003年

7 劉清建;王太勇;劉振忠;吳榮宗;王潤;;數(shù)控系統(tǒng)在機(jī)狀態(tài)監(jiān)測與遠(yuǎn)程監(jiān)控研究[A];機(jī)械動力學(xué)理論及其應(yīng)用[C];2011年

8 雒補清;;西門子802D數(shù)控系統(tǒng)典型故障分析研究[A];2009年促進(jìn)中部崛起專家論壇暨第五屆湖北科技論壇——裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇論文集（下）[C];2009年

9 韓向春;李浩;;數(shù)控系統(tǒng)程序編輯器的設(shè)計與實現(xiàn)[A];《制造業(yè)自動化與網(wǎng)絡(luò)化制造》學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

10 韓向春;李浩;;數(shù)控系統(tǒng)程序編輯器的設(shè)計與實現(xiàn)[A];先進(jìn)制造技術(shù)論壇暨第三屆制造業(yè)自動化與信息化技術(shù)交流會論文集[C];2004年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 功山;數(shù)控系統(tǒng)確立“十一五”目標(biāo)[N];中國工業(yè)報;2006年

2 徐虹;多通道模塊數(shù)控系統(tǒng)問世[N];科技日報;2005年

3 金石;日數(shù)控系統(tǒng)漲價 臺機(jī)床業(yè)面臨成本壓力[N];中國工業(yè)報;2011年

4 亓娟;泰鋼能源數(shù)控系統(tǒng)運行穩(wěn)定[N];中國冶金報;2012年

5 喬立;誰將是中國數(shù)控系統(tǒng)第一品牌[N];中國機(jī)電日報;2002年

6 蘇靜 繆金元;數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)智能化開放式[N];中國航天報;2000年

7 見習(xí)記者 嚴(yán)曼青;中低端數(shù)控系統(tǒng) 從獨行俠到眾人行[N];機(jī)電商報;2005年

8 李本禹;中國要發(fā)展自己的高端數(shù)控系統(tǒng)[N];機(jī)電商報;2005年

9 本報記者 胥娟;國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)路在何方[N];機(jī)電商報;2005年

10 趙立新;中國機(jī)床呼喚“中國大腦”數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)共圖發(fā)展大計[N];機(jī)電商報;2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃祖廣;基子功能安全的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計方法及關(guān)鍵技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2015年

2 王濤;數(shù)控系統(tǒng)的可靠性設(shè)計理論和方法研究[D];天津大學(xué);2008年

3 王文斌;嵌入式可重構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];上海大學(xué);2007年

4 喬巍巍;數(shù)控系統(tǒng)可靠性建模及熵權(quán)模糊綜合評價[D];吉林大學(xué);2008年

5 余順周;編譯型數(shù)控系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

6 劉清建;數(shù)控系統(tǒng)運動控制及運行優(yōu)化[D];天津大學(xué);2010年

7 金新娟;面向服務(wù)的動態(tài)可配置數(shù)控系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

8 岳東峰;數(shù)控系統(tǒng)功能安全關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

9 楊磊;基于工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)控系統(tǒng)實時性問題研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

10 任清榮;基于以太網(wǎng)的數(shù)控系統(tǒng)數(shù)字接口技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 葉蕾;基于uC/OS-II和ARM9的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)接口研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 徐愷;國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)通信機(jī)制及軟件研究與實現(xiàn)[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

3 劉娜娜;基于UMAC的鏜銑加工中心的數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];沈陽理工大學(xué);2015年

4 王明陽;基于UMAC的超精密車銑復(fù)合機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的研制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 馬軍;數(shù)控機(jī)床VMC850E的數(shù)控系統(tǒng)改造[D];電子科技大學(xué);2014年

6 鄧林;基于DSP和1553B總線的航空發(fā)動機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2014年

7 OH和;高壓氣瓶專用螺紋數(shù)控機(jī)床電氣設(shè)計[D];北京工業(yè)大學(xué);2014年

8 周志敏;基于開放性數(shù)控系統(tǒng)的黃金鏈珠車花機(jī)床的研制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

9 王兵強(qiáng);基于運動控制卡的數(shù)控實驗臺數(shù)控系統(tǒng)研究[D];青島大學(xué);2015年

10 趙偉;基于ARM和FPGA的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的研究實現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2013年

，

本文編號：528004