基于單片機(jī)構(gòu)成環(huán)境溫濕度實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)的研究

1、.PAGE - -：.；編號(hào) 本科生畢業(yè)論文基于A(yíng)RM的數(shù)控沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)設(shè)計(jì)ARM-based CNC punch automatic feeding system design學(xué) 生 姓 名專(zhuān) 業(yè)學(xué) 號(hào)指 導(dǎo) 教 師學(xué) 院 二一三年六月 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)論文原創(chuàng)承諾書(shū)本人承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，是仔細(xì)學(xué)習(xí)了解學(xué)校的后，在教師的指點(diǎn)下，保質(zhì)保量獨(dú)立地完成了義務(wù)書(shū)中規(guī)定的內(nèi)容，不弄虛作假，不抄襲他人的任務(wù)內(nèi)容。本人在畢業(yè)設(shè)計(jì)論文中援用他人的觀(guān)念和研討成果，均在文中加以注釋或以參考文獻(xiàn)方式列出，對(duì)本文的研討任務(wù)做出重要奉獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中注明。在畢業(yè)設(shè)計(jì)論文中對(duì)進(jìn)犯任

2、何方面知識(shí)產(chǎn)權(quán)的行為，由本人承當(dāng)相應(yīng)的法律責(zé)任。本人完全了解學(xué)校關(guān)于保管、運(yùn)用畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交論文和相關(guān)資料的印刷本和電子版本；贊同窗校保管畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的復(fù)印件和電子版本，允許被查閱和借閱；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印或其他復(fù)制手段保管畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，可以公布其中的全部或部分內(nèi)容。以上承諾的法律結(jié)果將完全由本人承當(dāng)！作 者 簽 名： 年 月日長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 摘 要數(shù)控沖床送料系統(tǒng)主要用于與沖床實(shí)現(xiàn)配套，在沖孔過(guò)程中按照程序設(shè)定控制板料挪動(dòng)和沖床沖孔，實(shí)現(xiàn)沖孔的高度自動(dòng)化。本文采用目前廣泛運(yùn)用的位ARM微處置器，Samsung公司基于A(yíng)RMT的SCA作為系統(tǒng)的主控制器，

3、該處置器主要面向嵌入式設(shè)備，具有性?xún)r(jià)比高功耗低的特點(diǎn)，并且在嵌入式Linux操作系統(tǒng)下可移植性好，具有較強(qiáng)的控制才干和豐富的片內(nèi)資源。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)數(shù)控沖床的自動(dòng)送料，軟硬件構(gòu)造簡(jiǎn)單，定位精度高，操作簡(jiǎn)一方便，具有良好的人機(jī)界面。論文首先根據(jù)消費(fèi)實(shí)踐要求和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原那么，確定了送料系統(tǒng)的軟硬件總體設(shè)計(jì)方案。 關(guān)鍵字：自動(dòng)送料系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng) ARM SCABSTRACTNumerical control punch feeding system is mainly used to match with the punch,control the panel veneer to move an

4、d the punch to punch according to the settings of the programs in the process of punching, to achieve a high degree of automation of punching.In that paper, SCA,(Samsungs ARMT based controller),which is dely used as a -bit ARM microprocessor, is used as the main controller, the processor is manily f

5、or embedded devices which has a high cost-effective and low power consumption, its easy to migration in the embedded Linux operating system and has a strong control ability and rich chip resources.The system enables the machine to feed punching automatically, the structure of hardware and software i

6、s simple, and its easy to operate, the system has a high accuracy of positioning and good human-machine interface. The paper also introduces antijamming technology of the hardware and software of the system.Keywords：Automatic Feedingsystem Embedded System ARM SC目 錄 TOC o - h z u HYPERLINK l _Toc 摘 要

7、 PAGEREF _Toc h I HYPERLINK l _Toc ABSTRACT PAGEREF _Toc h II HYPERLINK l _Toc 目 錄 PAGEREF _Toc h I HYPERLINK l _Toc 第章 前言 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .嵌入式系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .沖壓消費(fèi)自動(dòng)送料安裝的概略及開(kāi)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .選題的背景和意義 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .本課題的研討現(xiàn)狀

8、PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .論文的主要內(nèi)容和構(gòu)造 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 第章 自動(dòng)送料運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原那么 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 數(shù)控沖床系統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 沖床數(shù)控自動(dòng)送料系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .沖床數(shù)控系統(tǒng)硬件構(gòu)造設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK

9、 l _Toc .沖床數(shù)控系統(tǒng)軟件構(gòu)造設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . ARM芯核簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 第章 數(shù)控技術(shù)中的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制原理 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .數(shù)控技術(shù)中常用的插補(bǔ)算法 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 粗插補(bǔ) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 精插補(bǔ) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 數(shù)字積分法的根本原理 PAGEREF _Toc h HYPE

10、RLINK l _Toc . DDA直線(xiàn)插補(bǔ)器 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .速度的控制方法 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 第章 自動(dòng)送料運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . SCA微處置器簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .存儲(chǔ)器接口電路 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .通訊模塊 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .串口通訊模塊 PAGEREF _Toc h HYPERLI

11、NK l _Toc . USB通訊 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . JTAG接口 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . LCD觸摸屏模塊 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .硬件抗干擾設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 第章 自動(dòng)送料運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . ARM軟件開(kāi)發(fā)流程及開(kāi)發(fā)工具引見(jiàn) PAGEREF _Toc

12、h HYPERLINK l _Toc .加減速控制模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .通訊模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 第章 結(jié)論及進(jìn)一步研討的建議 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .結(jié)論 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .進(jìn)一步研討的建議 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 致 謝 PAGEREF _Toc h 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)論文第章 前言

13、.嵌入式系統(tǒng)概述世紀(jì)年代末，微處置器出現(xiàn)，并隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的開(kāi)展而迅速開(kāi)展起來(lái)，以微處置器為中心的微型計(jì)算機(jī)具有體積小、本錢(qián)低、功耗低、可靠性高、計(jì)算才干強(qiáng)等特點(diǎn).人們按照各自需求將微型機(jī)嵌入到一個(gè)對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系的智能化控制，把這種嵌入到對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系智能化控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱(chēng)作嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在多數(shù)網(wǎng)站和書(shū)籍資料中，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義大多是這樣的：嵌入式系統(tǒng)是以運(yùn)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底，并且軟硬件可裁剪，從而可以順應(yīng)實(shí)踐運(yùn)用中對(duì)功能、可靠性、本錢(qián)、體積、功耗等嚴(yán)厲要求的公用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)普通由嵌入式微處置器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶(hù)的

14、運(yùn)用程序四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能，嵌入式系統(tǒng)的三個(gè)根本要素是：嵌入性、公用性與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)【】。嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有很大的不同，與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，具有以下特點(diǎn)：(l)嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定運(yùn)用，因此嵌入式CPU大多工定用戶(hù)群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，可以把PC中許多由板卡完成的義務(wù)集中在芯片內(nèi)部，通常具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)；()按照嵌入式系統(tǒng)的定義，它是某種技術(shù)過(guò)程的中心處置環(huán)節(jié)，滿(mǎn)足技術(shù)過(guò)程的時(shí)限要求，.自然具有實(shí)時(shí)處置的特性嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必需高效率的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)要精簡(jiǎn)；()嵌入式產(chǎn)品的運(yùn)用人員多為非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人士，運(yùn)用環(huán)條件往往惡劣，其強(qiáng)

15、壯性及可靠性是該類(lèi)產(chǎn)品的必備條件，為提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)的軟件普通都是固化在存儲(chǔ)器芯片中，而不是存儲(chǔ)與磁盤(pán)等載體中【】。嵌入式系統(tǒng)是硬件和軟件的綜合體，所以嵌入式系統(tǒng)可以分為硬件和軟件兩部分。()嵌入式系統(tǒng)的硬件嵌入式硬件包括處置器、存儲(chǔ)器、外設(shè)、I/O端口等，嵌入式處置器是系統(tǒng)的硬件中心。近年來(lái)，隨著大量先進(jìn)的微處置器制造技術(shù)的開(kāi)展，越來(lái)越多的嵌入式系統(tǒng)用嵌入式處置器建造，而不是用通用目的的處置器，這些嵌入式處置器是為完成特殊的運(yùn)用而設(shè)計(jì)的特殊目的的處置器，目前運(yùn)用較多的嵌入式處置器有：嵌入式微處置器(EMPU)嵌入式微處置器的根底是通用計(jì)算機(jī)中的CPU嵌入式處置器目前主要有

16、PowerPC、MIPS和ARM系列。嵌入式微控制器(MCU)嵌入式微控制器又稱(chēng)單片機(jī)，普通以某一種微處置器內(nèi)核為中心，芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM等各種必要功能和外設(shè)、微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流，目前的種類(lèi)和數(shù)量最多，比較有代表性的包括等。嵌入式DSP處置器(EDSP)DSP處置器對(duì)系統(tǒng)構(gòu)造和指令進(jìn)展了特殊設(shè)計(jì)，適宜執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高，嵌入式DSP處置器比較有代表性的產(chǎn)品是Texashistruments的TMS系列和Motorola的DSP系列。嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)SOC是隨著EDI的推行和VLSI設(shè)計(jì)的普及化及半導(dǎo)體工藝的迅速開(kāi)展，在一

17、個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)的一個(gè)更為復(fù)雜的系統(tǒng)，各種通用途置器內(nèi)核將作為SOC設(shè)計(jì)公司的規(guī)范庫(kù)，成為VLSI設(shè)計(jì)中一種規(guī)范的器件，用規(guī)范的VHDL等言語(yǔ)描畫(huà)，存儲(chǔ)在器件庫(kù)中，用戶(hù)只需定義出其整個(gè)運(yùn)用系統(tǒng)，仿真經(jīng)過(guò)后就可以制造樣品。目前有代表性的產(chǎn)品是Tricore、M-core、Neuron芯片等等【】。()嵌入式系統(tǒng)的軟件嵌入式系統(tǒng)的軟件部分主要包括嵌入式操作系統(tǒng)和運(yùn)用軟件，而嵌入式操作系統(tǒng)是中心，是嵌入式運(yùn)用的根底平臺(tái)，是銜接硬件和運(yùn)用程序的系統(tǒng)程序。操作系統(tǒng)開(kāi)展到如今，廣泛運(yùn)用的主要有：多道批處置操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)以及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。由嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)可以看出，嵌入式操作系統(tǒng)主要是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)時(shí)

18、操作系統(tǒng)是事件驅(qū)動(dòng)的，它能對(duì)外界的作用和信號(hào)在限定的時(shí)間范圍內(nèi)做出呼應(yīng)，它強(qiáng)調(diào)的是實(shí)時(shí)性、可靠性和靈敏性，與實(shí)時(shí)運(yùn)用軟件相結(jié)合成為有機(jī)的整體，起著中心作用，由它來(lái)管理和協(xié)調(diào)各項(xiàng)任務(wù)， 為運(yùn)用軟件提供良好的軟件運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境及開(kāi)發(fā)環(huán)境。.沖壓消費(fèi)自動(dòng)送料安裝的概略及開(kāi)展趨勢(shì)沖壓成形作為一門(mén)古老而又年輕的制造技術(shù)，幾乎浸透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的每一個(gè)部門(mén)。隨著我國(guó)工業(yè)的開(kāi)展，沖壓制件類(lèi)型、工藝的復(fù)雜化以及人性化消費(fèi)要求，手工送料的沖壓加工消費(fèi)由于存在著效率、速度、精度、平安等方面的一系列問(wèn)題，沖壓消費(fèi)的手工送料已逐漸由自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)所取代，從而進(jìn)一步滿(mǎn)足了沖壓消費(fèi)自動(dòng)化，大幅度提高消費(fèi)節(jié)拍、消費(fèi)質(zhì)量等的要求【】。隨

19、著電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制以及精細(xì)機(jī)械與測(cè)試技術(shù)的不斷提高和開(kāi)展，數(shù)沖壓設(shè)備與自動(dòng)送料安裝也在隨著數(shù)控機(jī)床的開(kāi)展而在迅速開(kāi)展和演化，概括起來(lái)要表如今以下一些方面：()高精度化當(dāng)代工業(yè)產(chǎn)品對(duì)精度的要求越來(lái)越高，很多精細(xì)零件的誤差范圍要求在微米內(nèi)，與之相順應(yīng)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)展的推進(jìn)下，各種加工精度補(bǔ)償技術(shù)得到了運(yùn)用開(kāi)展。作為數(shù)控自動(dòng)化的輔助安裝，自動(dòng)送料安裝的精度會(huì)直接影響產(chǎn)品的精度，追自動(dòng)送料安裝的高精度化是永久的主題，這主要表如今定位和進(jìn)給量的大小上。()高速度化提高消費(fèi)效率主要表如今提高機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速和送料的進(jìn)給量方面，如日本DIMAC公司消費(fèi)的NC伺服輥輪送料機(jī)，能實(shí)現(xiàn)延續(xù)高速送料，最高速度

20、可以達(dá)m/min，使機(jī)床的加工效率大幅提高。()高柔性化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益猛烈，利用最少的設(shè)備來(lái)消費(fèi)盡能夠多的沖壓制件，間接的降消費(fèi)本錢(qián)成為各個(gè)廠(chǎng)家竟相追求的目的之一；同時(shí)當(dāng)代產(chǎn)品的多樣化和個(gè)性化，對(duì)機(jī)床提出了更高的柔性加工要求，如在一臺(tái)沖壓設(shè)備中完成不同的模具加工等。()高自動(dòng)化自動(dòng)化是指在全部加工過(guò)程中，減少“人的介入，而能自動(dòng)地完成規(guī)定的義務(wù)，特別是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床與自動(dòng)送料安裝的結(jié)合，使其真正的高度自動(dòng)化成為能夠。()高可靠性大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)的運(yùn)用，使得數(shù)控機(jī)床越來(lái)越可靠。但是，由于運(yùn)用場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性，往往會(huì)遭到很多的干擾，所以追求高可靠性是研討的一項(xiàng)重要課題隨著我國(guó)沖壓行業(yè)的開(kāi)展，沖壓

21、設(shè)備性能與世界的接軌，沖壓消費(fèi)自動(dòng)化程度的一步提高，對(duì)沖壓消費(fèi)的送料技術(shù)也提出越來(lái)越高的要求，以滿(mǎn)足與沖壓設(shè)備的配套。()交流伺服系統(tǒng)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)近多年來(lái)，由于電力電子技術(shù)的開(kāi)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以及現(xiàn)代控制實(shí)際的運(yùn)用，交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)得到了飛速開(kāi)展。交流伺服自動(dòng)送料的動(dòng)力交流伺服電機(jī)，具有柔性化、能化的特點(diǎn)，任務(wù)性能和工藝順應(yīng)性很強(qiáng)。在我國(guó)，較先進(jìn)的動(dòng)送料安裝是深圳力豪公司的NCHF系列三合一伺服系統(tǒng)送料機(jī)，它適宜于各種五金電子、電器、玩具伺服送料及汽車(chē)零件延續(xù)沖壓加工，送料矯正；送料時(shí)可恣意設(shè)送料長(zhǎng)度，操作容易，平安及穩(wěn)定性高【】。.選題的背景和意義數(shù)控沖床送料系統(tǒng)主要用于與沖床實(shí)現(xiàn)配套，在

22、沖孔過(guò)程中按照程序設(shè)定控制板料挪動(dòng)和沖床沖孔，實(shí)現(xiàn)沖孔的高度自動(dòng)化。該系統(tǒng)在許多行業(yè)都有著廣泛的運(yùn)用，例如，燈箱制造，飯金、瓶蓋、低壓燈飾。假設(shè)沒(méi)有采用數(shù)控沖床送料系統(tǒng)，只能將板料裁減成一條一條的，然后人工送料，存在著危險(xiǎn)、效率低、工序多資料利用率低等問(wèn)題。近年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及電力電子技術(shù)的開(kāi)展提高，交流伺服技術(shù)越來(lái)越多的運(yùn)用到?jīng)_壓消費(fèi)領(lǐng)域，使得沖壓消費(fèi)自動(dòng)化、智能化、柔性化的程度大大提高，但作為數(shù)控沖床的輔助安裝自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，不斷沒(méi)有得到應(yīng)有的注重。自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)作為沖壓加工消費(fèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的最根本的要求，它的自動(dòng)化程度高低，直接影響著沖壓消費(fèi)效率、消費(fèi)節(jié)拍以及沖壓消費(fèi)整體自動(dòng)

23、化程度，只需其自動(dòng)化程度與沖壓設(shè)備相匹配甚至高于沖壓設(shè)備，才可以實(shí)現(xiàn)沖壓消費(fèi)的完全自動(dòng)化.因此，在開(kāi)展沖壓成形設(shè)備的同時(shí)，給予送料機(jī)構(gòu)足夠的注重和研討是有著其實(shí)踐的意義。.本課題的研討現(xiàn)狀我國(guó)從年開(kāi)場(chǎng)研制數(shù)控機(jī)床，自世紀(jì)年代中期進(jìn)入適用階段，年代開(kāi)場(chǎng)，引進(jìn)日本、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)外著名數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)制造商的技術(shù)，使我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)在性能、可靠性等方面得到了迅速開(kāi)展。經(jīng)過(guò)“六五、“七五“八五及“九五，科技攻關(guān)，我國(guó)已掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的中心內(nèi)容。目前我國(guó)已有數(shù)控系統(tǒng)(含主軸與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元)消費(fèi)企業(yè)五十多家，數(shù)控機(jī)床消費(fèi)企業(yè)百余家【】。隨著電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制以及精細(xì)機(jī)械與測(cè)試技術(shù)的不斷提高和開(kāi)展，

24、數(shù)控沖壓設(shè)備與自動(dòng)送料安裝也在隨著數(shù)控機(jī)床的開(kāi)展而在迅速開(kāi)展和演化。沖壓消費(fèi)的自動(dòng)化，手工送料逐漸由自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)所取代，從而進(jìn)一步滿(mǎn)足沖壓消費(fèi)自動(dòng)化，大幅度提高消費(fèi)節(jié)拍、消費(fèi)質(zhì)量，己是“大勢(shì)所趨，但結(jié)合我國(guó)的實(shí)踐國(guó)情及消費(fèi)設(shè)備的現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里能夠還要進(jìn)展“服役，要完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化能夠還要有很長(zhǎng)的一段路要走【】。數(shù)控沖床送料系統(tǒng)由沖床、兩坐標(biāo)任務(wù)臺(tái)及數(shù)控系統(tǒng)組成，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)輸入的程序及沖孔工藝要求，控制任務(wù)臺(tái)承載著板料作相應(yīng)的挪動(dòng)，走到該沖孔的地方便控制沖床沖孔【】，根據(jù)現(xiàn)有控制系統(tǒng)的構(gòu)造方式，大致可以分成如下幾類(lèi)：(l)公用的數(shù)控系統(tǒng)國(guó)外的有法那克、西門(mén)子等數(shù)控系

25、統(tǒng)，國(guó)產(chǎn)的有武漢華中、廣州數(shù)控等，公用的數(shù)控系統(tǒng)具有控制精度高，編程才干強(qiáng)，系統(tǒng)可靠性高，待開(kāi)發(fā)的功能多等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于沖床來(lái)說(shuō)由于它是屬于點(diǎn)位控制，控制相對(duì)簡(jiǎn)單假設(shè)選用造價(jià)昂貴的公用系統(tǒng)無(wú)疑是資源上的一種浪費(fèi)。()單片機(jī)控制單片機(jī)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)用方便、價(jià)錢(qián)廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，它更善長(zhǎng)于數(shù)據(jù)計(jì)算與數(shù)據(jù)處置，普通更廣泛的被運(yùn)用于數(shù)據(jù)采集和中央控制室控制，完全由單片機(jī)控制，特別是運(yùn)動(dòng)控制臺(tái)也由單片機(jī)直接發(fā)送脈沖控制，這種方式下，單片機(jī)的負(fù)荷特別重。再者，由于單片機(jī)不是專(zhuān)門(mén)針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化控制而設(shè)計(jì)的，所以運(yùn)用到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)必需對(duì)煩瑣的接口電路進(jìn)展設(shè)計(jì)，比如輸入輸出接口電路中的禍合電路、隔離電路及驅(qū)動(dòng)電路，另

26、外工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁等干擾信號(hào)，會(huì)對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生劇烈的干擾，所以采用單片機(jī)直接進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)控制對(duì)其進(jìn)展抗干擾處置也是不得不思索的問(wèn)題。()PLC控制這種設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)單，硬件可選范圍廣，并且軟件編程容易， 直接經(jīng)過(guò)梯形圖編程即可完成相應(yīng)功能，調(diào)試普通也不會(huì)出現(xiàn)太大問(wèn)題但是這種方案系統(tǒng)造價(jià)比較高，在本錢(qián)要求嚴(yán)厲的場(chǎng)所很難思索，靈敏性也比較差，容易呵斥系統(tǒng)資源浪費(fèi)。所以這種方案普通用在比較大型的流水線(xiàn)消費(fèi)設(shè)備上，在數(shù)控沖床的自動(dòng)送料系統(tǒng)，特別是在中小型消費(fèi)線(xiàn)中，很少采用這種方案【】。經(jīng)過(guò)綜合分析以上各種控制方式的特點(diǎn)，他們可以看出現(xiàn)有自動(dòng)送料系統(tǒng)并不能很好滿(mǎn)足數(shù)控沖床的控制要求和實(shí)踐消費(fèi)需求。因此，.根據(jù)數(shù)控沖

27、床的控制特點(diǎn)，選用新型的控制器，設(shè)計(jì)出數(shù)控沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)，對(duì)于實(shí)踐工業(yè)消費(fèi)和制造具有重要意義。.論文的主要內(nèi)容和構(gòu)造本課題主要采用上下位機(jī)的方式設(shè)計(jì)自動(dòng)送料安裝，主要任務(wù)是下位機(jī)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。采用位ARM微處置器SCA作為主控制器，移植實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Linux構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)的操作平臺(tái)，運(yùn)用Qt/Embeded設(shè)計(jì)可視化圖形用戶(hù)界面，經(jīng)過(guò)ARM的PWM輸出脈沖控制X、Y軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)。本論文的各章節(jié)內(nèi)容安排如下：第一章緒論。引見(jiàn)本課題的背景和意義!數(shù)控沖床及自動(dòng)送料系統(tǒng)開(kāi)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)及論文各章節(jié)內(nèi)容的安排；第二章數(shù)控沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制器的軟!硬件總體設(shè)計(jì)；第三章運(yùn)動(dòng)控制原理。引見(jiàn)了本系統(tǒng)

28、采用的粗插補(bǔ)和精插補(bǔ)算法及速度控制戰(zhàn)略；第四章基于A(yíng)RM的嵌入式自動(dòng)送料運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)給伺服系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)控制器的接口電路；第五章自動(dòng)送料系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制器的軟件設(shè)計(jì)；第六章總結(jié)第章 自動(dòng)送料運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì). 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原那么基于PC構(gòu)造的數(shù)控沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)功能強(qiáng)大，但本錢(qián)過(guò)高，構(gòu)造復(fù)雜，可靠性低，不適用于中小型的數(shù)控系統(tǒng)。在進(jìn)展數(shù)控沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制研討設(shè)計(jì)時(shí)，汲取了國(guó)內(nèi)外高檔數(shù)控系功能低檔化運(yùn)用的勝利閱歷，適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用了中高檔數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想，系統(tǒng)采用犯位ARM芯片作為從CPU進(jìn)展控制，以研制適用于傳統(tǒng)數(shù)控沖床的通用型自動(dòng)送料運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為目的，對(duì)原有傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)展改造

29、，節(jié)約技術(shù)改造本錢(qián)。為了使設(shè)計(jì)合理，使系統(tǒng)最優(yōu)化和獲得最正確的設(shè)計(jì)效果，必需遵照一定的設(shè)計(jì)原那么：(l)模塊化：軟硬件設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展模塊劃分，得出模塊框架，這樣可以使系統(tǒng)層次更加明晰，設(shè)計(jì)任務(wù)更有針對(duì)性，設(shè)計(jì)時(shí)可按照模塊框架對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展設(shè)計(jì)!調(diào)試和糾錯(cuò)。()先進(jìn)性：硬件設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)功能需求選擇適用于系統(tǒng)的功能強(qiáng)大的最新芯片，這樣的芯片不僅可以保證系統(tǒng)技術(shù)新，市場(chǎng)上的生命周期長(zhǎng)，而且可以滿(mǎn)足高精度和高可靠性的要求，大大簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。()可擴(kuò)展性：設(shè)計(jì)電路時(shí)要留有余地，以便未來(lái)修正和擴(kuò)展的需求。硬件電路不像軟件那樣可以經(jīng)過(guò)修正或添加某個(gè)算法就可以晉級(jí)，它往往需求徹底交換和重

30、新設(shè)計(jì)來(lái)更新?lián)Q代。因此，在選擇芯片時(shí)，可在滿(mǎn)足實(shí)踐需求的根底上選取較大容量的型號(hào)，留有一定的存儲(chǔ)空間以便以后添加數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)電路時(shí)也要思索到系統(tǒng)開(kāi)展趨勢(shì)，預(yù)留一些接口以便未來(lái)進(jìn)展功能擴(kuò)展。()軟件功能替代硬件功能：軟件一旦被調(diào)試好，其壽命、穩(wěn)定性和擴(kuò)展性都比硬件好得多。因此，在實(shí)時(shí)性允許的條件下，可以用軟件完成的功能，就不用硬件，這樣不僅節(jié)省了本錢(qián)，而且提高了系統(tǒng)的可靠性。()可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)不可短少的一部分。從芯片、器件選擇、濾波、印刷電路板布線(xiàn)、輸入/輸出通道隔離等等各方面下功夫，最大限制地降低干擾【】。 . 數(shù)控沖床系統(tǒng)的組成數(shù)控沖床系統(tǒng)主要由數(shù)控安裝伺服系統(tǒng)和沖床本體組成

31、，構(gòu)造如圖-所示：圖- 位ARM芯片數(shù)控沖床組成框圖任務(wù)過(guò)程是經(jīng)過(guò)鍵盤(pán)把加工程序輸入給數(shù)控安裝，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處置后把控制信息送給伺服系統(tǒng)，然后完成沖頭和任務(wù)臺(tái)之間相互協(xié)調(diào)的循環(huán)運(yùn)動(dòng)。. 沖床數(shù)控自動(dòng)送料系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的中心，自動(dòng)完成用戶(hù)加工程序的輸入存儲(chǔ)處置功能、字符及圖形顯示、自診斷、數(shù)據(jù)運(yùn)算、插補(bǔ)計(jì)算以及位置控制等功能【】。其中數(shù)控機(jī)床對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的功能有數(shù)據(jù)運(yùn)算、插補(bǔ)計(jì)算、位置控制。自動(dòng)送料系統(tǒng)主要經(jīng)過(guò)伺服進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)展運(yùn)動(dòng)控制來(lái)完成自動(dòng)送料的加工過(guò)程【】。本文硬件設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于對(duì)伺服進(jìn)給系統(tǒng)中心運(yùn)動(dòng)控制卡和與伺服電機(jī)接口電路的設(shè)計(jì)。.沖床數(shù)控系統(tǒng)硬件構(gòu)造設(shè)計(jì)思索到數(shù)控沖床

32、自動(dòng)送料系統(tǒng)功能分配的合理性和任務(wù)的協(xié)調(diào)性，系統(tǒng)硬件采用位ARM芯片構(gòu)造方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的控制。CPU系統(tǒng)由犯位ARM芯片、液晶顯示器、鍵盤(pán)輸入安裝、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等構(gòu)成，擔(dān)任處置鍵盤(pán)、顯示、網(wǎng)絡(luò)通訊等非實(shí)時(shí)性任務(wù)：輸入輸出接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等構(gòu)成，擔(dān)任實(shí)時(shí)性運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)。本文重點(diǎn)完成了犯位ARM芯片設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)硬件構(gòu)造如圖-所示。圖- 上下位機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)硬件構(gòu)造圖可以與上位計(jì)算機(jī)通訊，經(jīng)過(guò)上位機(jī)編制加工數(shù)據(jù)，與RAM進(jìn)展指令的接受以及數(shù)據(jù)的交換任務(wù)。上下位機(jī)的構(gòu)造方式可大大提高人機(jī)界面的友好性，可經(jīng)過(guò)編程加工文件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜圖形的加工。.沖床數(shù)控系統(tǒng)軟件構(gòu)造設(shè)計(jì)根據(jù)數(shù)控沖床自

33、動(dòng)送料系統(tǒng)的不同設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可采用以ARM為中心的單片機(jī)控制方式，也可采用以上位機(jī)為加工數(shù)據(jù)編程的上下位機(jī)的控制方式。因此，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)可以分別設(shè)計(jì)。以ARM為中心的單片機(jī)控制軟件包括實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)、系統(tǒng)監(jiān)控、指揮整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)軟件協(xié)調(diào)任務(wù)等，包括CPU系統(tǒng)的初始化、沖床運(yùn)動(dòng)形狀和參數(shù)監(jiān)控、用戶(hù)加工程序的編輯修正等功能模塊，鍵盤(pán)輸入輸出口形狀的定時(shí)掃描、插補(bǔ)計(jì)算、任務(wù)臺(tái)X向和Y向的位控輸出、電機(jī)速度控制、數(shù)據(jù)處置等功能模塊。系統(tǒng)主要經(jīng)過(guò)C言語(yǔ)和ARM匯編相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各功能模塊的控制。以ARM為中心的單片機(jī)控制軟件沖床數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)造如圖-所示：圖- ARM單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)軟件構(gòu)造圖采用上、下位機(jī)控

34、制軟件模塊分別如圖-、-所示。圖- 上位機(jī)軟件主程序模塊圖- 下位機(jī)沖床控制軟件模塊本文重點(diǎn)完成了以ARM為中心的單片機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。. ARM芯核簡(jiǎn)介ARM是Advanced RISC Machines的縮寫(xiě)，是微處置器行業(yè)的一家知名企業(yè)，是全球領(lǐng)先的/位RISC(Reduced Instruction Set Computer)微處置器知識(shí)產(chǎn)權(quán)設(shè)計(jì)供應(yīng)商。年，Acorn公司擔(dān)任技術(shù)的小組開(kāi)發(fā)了世界上第一個(gè)商用單片RISC微處置器。年月ARM公司在英國(guó)成立，全稱(chēng)是“Advanced RISC Machines Ltd.由蘋(píng)果電腦、Acorn Computer Group和VLSI T

35、echnology結(jié)合建立。ARM在市場(chǎng)上很快就因他們的“低價(jià)位的定位和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手區(qū)分開(kāi)來(lái)，而其他公司的定位于“高性能的微處置器架構(gòu)那么主要是高端任務(wù)站方面的運(yùn)用。和Intel等消費(fèi)廠(chǎng)商不同，ARM公司的產(chǎn)品并不是芯片，而主要是IP(IntelectualProPerty)，即一整套的設(shè)計(jì)成果，包括處置器體系構(gòu)造規(guī)范、詳細(xì)的電路圖、布線(xiàn)圖、分層掩膜圖等，可供芯片消費(fèi)廠(chǎng)商來(lái)消費(fèi)面向特定運(yùn)用的微處置器/微控制器芯片【】，ARM公司自年正式成立以來(lái)，在位RISC CPU開(kāi)發(fā)領(lǐng)域不斷獲得突破，其構(gòu)造己從V開(kāi)展到V。ARM公司設(shè)計(jì)一的芯核具有低功耗，低本錢(qián)等顯著優(yōu)點(diǎn)，獲得眾多半導(dǎo)體廠(chǎng)家和整機(jī)廠(chǎng)商的大力支持

36、，在位嵌入式運(yùn)用領(lǐng)域曾經(jīng)占有%以上的產(chǎn)品市場(chǎng)，在低功耗、低本錢(qián)的嵌入式運(yùn)用領(lǐng)域確立了市場(chǎng)指點(diǎn)位置【】。如今設(shè)計(jì)、消費(fèi)ARM芯片的國(guó)際大公司已超越多家，國(guó)內(nèi)中興通訊和華為通訊等公司也已購(gòu)買(mǎi)ARM公司的芯核用于通訊芯片設(shè)計(jì)。目前非常流行的ARM核有ARMTDM，ARM，ARME，ARM和Secure Core。ARM芯片還獲得了許多實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS(Real Time Operating System)供應(yīng)商的支持，比較有名的有：Windows CE，Linux，pSOS，VxWorks，Nueleus，uC/OS等。ARM系列處置器是英國(guó)ARM公司設(shè)計(jì)的主流嵌入式處置器，主要包括ARMTDM

37、I和ARME-S等系列。新一代的ARM處置器，經(jīng)過(guò)全新的設(shè)計(jì)，采用了更多的晶體管，可以到達(dá)兩倍以上于A(yíng)RM處置器的處置才干。這種處置才干的提高是經(jīng)過(guò)添加時(shí)鐘頻率和減少指令執(zhí)行周期實(shí)現(xiàn)的。(一)時(shí)鐘頻率的提高ARM處置器采用級(jí)流水線(xiàn)，而ARM采用級(jí)流水線(xiàn)。添加的流水線(xiàn)設(shè)計(jì)提高了時(shí)鐘頻率和并行處置才干。級(jí)流水線(xiàn)可以將每一個(gè)指令處置分配到個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，在每一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)有個(gè)指令在執(zhí)行。在同樣的加工工藝下，ARMTDMI處置器的時(shí)鐘頻率是ARMTDMI的.-.倍。(二)指令周期的改良指令周期的改良對(duì)于處置器性能的提高有很人的協(xié)助 。性能提高的幅度依賴(lài)于代碼執(zhí)行時(shí)指令的重疊，這實(shí)踐上是程序本身的問(wèn)題

38、。對(duì)于采用最高級(jí)的言語(yǔ)，普通來(lái)說(shuō)，性能的提高在%左右。Loads指令和Stores指令指令周期數(shù)的改良最明顯的是loads指令和stores指令。從ARM到ARM這兩條指令的執(zhí)行時(shí)間減少了%。指令周期的減少是由于A(yíng)RM和ARM兩種處置器內(nèi)的兩個(gè)根本的微處置構(gòu)造不同所呵斥的。()ARM有獨(dú)立的指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口，允許處置器同時(shí)進(jìn)展取指和讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。這叫作改良型哈佛構(gòu)造。而ARM只需數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口，它同時(shí)用來(lái)取指令和數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)。()級(jí)流水線(xiàn)引入了獨(dú)立的存儲(chǔ)器和寫(xiě)回流水線(xiàn)，分別用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器和將結(jié)果寫(xiě)回存放器。以上兩點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)周期完成loads指令和stores指令?；ユi(interlocks)技術(shù)

39、當(dāng)指令需求的數(shù)據(jù)由于以前的指令沒(méi)有執(zhí)行完而沒(méi)有預(yù)備好就會(huì)產(chǎn)生管道互鎖。當(dāng)管道互鎖發(fā)生時(shí)，硬件會(huì)停頓這個(gè)指令的執(zhí)行，直到數(shù)據(jù)預(yù)備好為止。雖然這種技術(shù)會(huì)添加代碼執(zhí)行時(shí)間，但是為初期的設(shè)計(jì)者提供了宏大的方便。編譯器以及匯編程序員可以經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)代碼的順序或者其他方法來(lái)減少管道互鎖的數(shù)量。分枝指令A(yù)RM和ARM的分枝指令周期是一樣的。而且ARMTDMI和ARME-S并沒(méi)有對(duì)分枝指令進(jìn)展預(yù)測(cè)處置。以ARME-S為例引見(jiàn)ARM處置器的主要構(gòu)造及其特點(diǎn)。ARME-S的主要特點(diǎn)如下：()bit定點(diǎn)RISC處置器，改良型ARM/Thumb代碼交錯(cuò)，加強(qiáng)性乘法器設(shè)計(jì)。支持實(shí)時(shí)(real-time)調(diào)試；()片內(nèi)指

40、令和數(shù)據(jù)SRAM，而且指令和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器容量可調(diào)；()片內(nèi)指令和數(shù)據(jù)高速緩沖器(cache)容量從K字節(jié)到M字節(jié)；()設(shè)置維護(hù)單元(protcction unit)，非常適宜嵌入式運(yùn)用中對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)展分段和維護(hù)；()采用AMBA AHB總線(xiàn)接口，為外設(shè)提供一致的地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)；()支持外部協(xié)處置器，指令和數(shù)據(jù)總線(xiàn)有簡(jiǎn)單的握手信令支持；()支持規(guī)范根本邏輯單元掃描測(cè)試方法學(xué)，而且支持BIST(built-in-self-test)；()支持嵌入式跟蹤宏單元，支持實(shí)時(shí)跟蹤指令和數(shù)據(jù)。第章 數(shù)控技術(shù)中的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制原理.數(shù)控技術(shù)中常用的插補(bǔ)算法對(duì)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，除了可以實(shí)現(xiàn)被控運(yùn)動(dòng)對(duì)一象的準(zhǔn)確定位

41、之外，還必需實(shí)現(xiàn)控制被控運(yùn)動(dòng)對(duì)象以給定的速度沿著指定的途徑運(yùn)動(dòng)，這就是輪廓控制。被控對(duì)象的運(yùn)動(dòng)軌跡大部分由直線(xiàn)和圓弧這種簡(jiǎn)單、根本的曲線(xiàn)構(gòu)成。假設(shè)實(shí)踐輪廓由其它二次曲線(xiàn)和高次曲線(xiàn)組成，也可以采用一小段直線(xiàn)或圓弧來(lái)擬合，就可滿(mǎn)足精度要求，當(dāng)然也有需求拋物線(xiàn)和高次擬合的情況，這種擬合的方法就是“插補(bǔ)。它是數(shù)控安裝根據(jù)編程時(shí)的有限數(shù)據(jù)，按照一定方法產(chǎn)生直線(xiàn)、圓弧等根本線(xiàn)形，并以此為根底完成所需求輪廓軌跡的擬合任務(wù)。因此，對(duì)于輪廓控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最重要的功能是插補(bǔ)。插補(bǔ)的義務(wù)就是根據(jù)進(jìn)給速度的要求，在輪廓起點(diǎn)和終點(diǎn)之間計(jì)算出假設(shè)干個(gè)中間點(diǎn)的坐標(biāo)值。由于每個(gè)中間點(diǎn)計(jì)算所需的時(shí)間直接影響系統(tǒng)的控制速度，而插

42、補(bǔ)中間點(diǎn)坐標(biāo)值的計(jì)算精度又影響到數(shù)控系統(tǒng)的控制精度，所以插補(bǔ)算法是整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)控制的中心。目前，各種常用的插補(bǔ)算法大致分為脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)字采樣插補(bǔ)兩類(lèi)。前者主要運(yùn)用在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)；后者主要用于交!直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的閉環(huán)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)，也可用于以步進(jìn)電機(jī)為伺服驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。目前所運(yùn)用的中高端CNC系統(tǒng)中，大多數(shù)采用數(shù)字采樣插補(bǔ)方法【】。基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)又稱(chēng)為脈沖增量插補(bǔ)，其特點(diǎn)是每次插補(bǔ)終了向每個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)輸出基準(zhǔn)脈沖序列，每個(gè)脈沖代表了最小位移，脈沖序列的頻率代表了挪動(dòng)的速度，脈沖的數(shù)量代表了位移量。基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)的實(shí)現(xiàn)方法較簡(jiǎn)單，容易用硬件實(shí)現(xiàn)。此種方法包括逐點(diǎn)比

43、較法、數(shù)字積分法(DDA)等。數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)又稱(chēng)為數(shù)字增量插補(bǔ)。其特點(diǎn)是產(chǎn)生的不是單個(gè)脈沖，而是規(guī)范二進(jìn)制字。插補(bǔ)運(yùn)算分兩步完成，第一步為粗插補(bǔ)，是在給定起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線(xiàn)之間插入假設(shè)干個(gè)點(diǎn)，即用假設(shè)干條微小直線(xiàn)段來(lái)逼進(jìn)給定曲線(xiàn)。粗插補(bǔ)在每個(gè)插補(bǔ)運(yùn)算周期中計(jì)算一次，因此，每一微小直線(xiàn)段的長(zhǎng)度和速度和插補(bǔ)周期有關(guān)。第二步是精插補(bǔ)，它是在粗插補(bǔ)算出的每一微小直線(xiàn)段的根底上再做“數(shù)據(jù)點(diǎn)密化任務(wù)。這一步相當(dāng)于對(duì)直線(xiàn)的脈沖增量插補(bǔ)，此種方法常用的有時(shí)間分割法。. 粗插補(bǔ)時(shí)間分割法是CNC系統(tǒng)中較為廣泛采用的一種粗插補(bǔ)計(jì)算方法。它是把加工一段直線(xiàn)或圓弧的整段時(shí)間細(xì)分為許多相等的時(shí)間間隔，稱(chēng)為插補(bǔ)周

44、期(單位時(shí)間間隔)。每經(jīng)過(guò)一個(gè)單位時(shí)間間隔就進(jìn)展一次插補(bǔ)計(jì)算，算出在這一間隔內(nèi)各坐標(biāo)軸的進(jìn)給量，邊計(jì)算邊加工，直到加工終點(diǎn)。采用時(shí)間分割法時(shí)，在加工某不斷線(xiàn)或圓弧的加工指令中必需給出加工進(jìn)給速度V，先經(jīng)過(guò)速度計(jì)算，將進(jìn)給速度分割成單位時(shí)間間隔的插補(bǔ)進(jìn)給量f(或稱(chēng)為輪廓步長(zhǎng))，又稱(chēng)為一次插補(bǔ)進(jìn)給量。例如，設(shè)機(jī)床的進(jìn)給速度F(mm/min)，插補(bǔ)周期T(ms)，每個(gè)插補(bǔ)周期的進(jìn)給量為FT(um)，那么FT=FT/，按上式計(jì)算除一次插補(bǔ)進(jìn)給量f后根據(jù)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡與各坐標(biāo)軸的幾何關(guān)系，就可以求出各軸在一個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)的插補(bǔ)進(jìn)給量，按時(shí)間間隔以增量方式給各軸送出一個(gè)插補(bǔ)增量，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)部分使機(jī)床完成預(yù)定軌跡

45、的加工。時(shí)間分割法又稱(chēng)為數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)，由上述分析可知，此類(lèi)算法的中心問(wèn)題是如何計(jì)算各坐標(biāo)軸的增長(zhǎng)數(shù)，有了前一插補(bǔ)周期末的動(dòng)點(diǎn)位置值和本次插補(bǔ)周期內(nèi)的坐標(biāo)增長(zhǎng)段，就很容易計(jì)算出本插補(bǔ)周期末的動(dòng)點(diǎn)命令位置坐標(biāo)值。對(duì)于直線(xiàn)插補(bǔ)來(lái)講，插補(bǔ)所構(gòu)成的輪廓步長(zhǎng)子線(xiàn)段與給定的直線(xiàn)重合，不會(huì)呵斥軌跡誤差。而在圓弧插補(bǔ)中，因要用切線(xiàn)或弦線(xiàn)來(lái)逼近圓弧，因此不可防止地會(huì)帶來(lái)輪廓誤差。其中切線(xiàn)近似具有較大的輪廓誤差而不大采用，常用的是弦線(xiàn)逼近法。. 精插補(bǔ)精插補(bǔ)的義務(wù)是將粗插補(bǔ)得到的各軸直線(xiàn)進(jìn)給量變換成進(jìn)給脈沖序列以控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。數(shù)字積分法又稱(chēng)為DDA法(Digital Differential Analyzer)，

46、其易于用硬件邏輯電路實(shí)現(xiàn)積分運(yùn)算，可以在FPGA模塊中實(shí)現(xiàn)，而不占用CPU資源；脈沖分配均勻，易于實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)直線(xiàn)插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)或描畫(huà)平面上各種函數(shù)曲線(xiàn)，精度也能滿(mǎn)足要求。. 數(shù)字積分法的根本原理根據(jù)積分的根本原理，函數(shù)X=F(t)在區(qū)間TT范圍內(nèi)的積分就是該函數(shù)曲線(xiàn)與橫坐標(biāo)T在TT內(nèi)所圍成的面積，并可近似地看成曲線(xiàn)下假設(shè)干個(gè)矩形面積之和即：S=F(t)dt=t -取的最小單位為時(shí)，那么： S= -. DDA直線(xiàn)插補(bǔ)器下以X、Y兩軸直線(xiàn)插補(bǔ)為例，設(shè)計(jì)DDA直線(xiàn)插補(bǔ)器。其任務(wù)過(guò)程為：發(fā)一個(gè)插補(bǔ)迭代脈沖，將被積增量坐標(biāo)存放器中的坐標(biāo)值與余數(shù)存放器中的余數(shù)累加一次，當(dāng)累加結(jié)果大于累加器容量時(shí)，便向相應(yīng)的坐標(biāo)

47、軸方向發(fā)出溢出進(jìn)給脈沖，并將余數(shù)存入余數(shù)存放器中。經(jīng)過(guò)n次累加后，X軸與Y軸分別或同時(shí)到達(dá)直線(xiàn)終點(diǎn)。四軸聯(lián)動(dòng)與以上討論的兩軸聯(lián)動(dòng)的精插補(bǔ)運(yùn)算原理一樣，只需同時(shí)設(shè)計(jì)四個(gè)積分器就可實(shí)現(xiàn)。.速度的控制方法在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，加減速控制普通采用軟件實(shí)現(xiàn)，這樣給系統(tǒng)帶來(lái)較大的靈敏性。從速度控制的時(shí)序來(lái)看，加減速控制分為如下兩種： (l)前加減速控制前加減速控制是指加減速控制放在插補(bǔ)之前，其原理是：首先調(diào)用加減速控制模塊由該模塊根據(jù)加減速控制曲線(xiàn)及NC程序指令所給定的進(jìn)給速度對(duì)加工軌跡進(jìn)展加減控制，得到當(dāng)前插補(bǔ)周期的合成進(jìn)給速度，然后調(diào)用插補(bǔ)模塊根據(jù)合成速度進(jìn)展相關(guān)理，得到當(dāng)前插補(bǔ)周期的合成進(jìn)給量，最后把合

48、成進(jìn)給量分配到各軸。前加減速控制的優(yōu)點(diǎn)是：由于僅對(duì)合成進(jìn)給速度進(jìn)展控制，因此，它不會(huì)影響實(shí)插補(bǔ)輸出的位置精度。前加減速控制的缺陷是：需求預(yù)測(cè)減速點(diǎn)，而這個(gè)減速點(diǎn)要根實(shí)踐刀具位置與當(dāng)前被加工的加工軌跡的終點(diǎn)之間的間隔 來(lái)確定，所以完成預(yù)測(cè)減速的任務(wù)量較大。()后加減速控制后加減速控制是指加減速控制放在插補(bǔ)之后，其原理是：首先調(diào)用插補(bǔ)模塊，經(jīng)模塊利用NC程序指令所給定的進(jìn)給速度對(duì)加工軌跡進(jìn)展相關(guān)處置后，得到當(dāng)前插補(bǔ)期的合成進(jìn)給量，然后將合成進(jìn)給量分配到各軸，最后各軸獨(dú)立調(diào)用加減速控制模塊現(xiàn)加減速控制。與前加減速控制不同，后加減速控制是當(dāng)插補(bǔ)為零時(shí)，各軸經(jīng)過(guò)延伸一定的時(shí)間漸接近當(dāng)前被加工的加工軌跡的

49、終點(diǎn)，它不需求預(yù)測(cè)減速點(diǎn)，因此，計(jì)算量較小。后減速的缺陷是：由于它對(duì)各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸分別進(jìn)展控制，所以在加減速控制以后，實(shí)踐坐標(biāo)軸的合成位置能夠不準(zhǔn)確。但是，這種影響僅存在于加減速過(guò)程中，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入勻速形狀時(shí)，這種影響就不存在了。本數(shù)控系統(tǒng)的加減速控制采用加減速曲線(xiàn)模型為直線(xiàn)的前加減速控制，其緣由有方面：一方面，處置器的計(jì)算才干完全可以滿(mǎn)足前加減速控制的計(jì)算；另一方面，高精度是數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)展的重要趨勢(shì)，而后加減速控制在加減速控制過(guò)程中，影響加工精度這樣數(shù)控機(jī)床在延續(xù)加工假設(shè)干個(gè)長(zhǎng)度較小的加工段時(shí)，假設(shè)不斷沒(méi)有進(jìn)入勻速形狀，會(huì)導(dǎo)致加工段的精度較低。第章 自動(dòng)送料運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì). SCA微處置器簡(jiǎn)

50、介目前ARM所提供的/位嵌入式RISC內(nèi)核主要有以下幾個(gè)系列：ARM、ARM、ARME、ARM和SecurCore，Intel的StrongARM和Xscale等。其中每一類(lèi)又根據(jù)其各自包含的功能模塊而分成多種構(gòu)成。每個(gè)系列的產(chǎn)品設(shè)計(jì)都盡量遵照高性能、低功耗的原那么以滿(mǎn)足用戶(hù)日益復(fù)雜的運(yùn)用需求。SC微處置器是一款由Samsung半導(dǎo)體公司推出的高性能、低功耗、高集成度并具有工業(yè)級(jí)溫度范圍和性能的微處置器，該產(chǎn)品采用.微米制成的CMOS處置器。C基于A(yíng)RM公司的ARMT處置器核，是一款高度集成的芯片，內(nèi)核速度為MHz，內(nèi)核電壓為.V，采用/位ARMTRJSC中心。該處置器主要面向嵌入式設(shè)備，具有

51、性?xún)r(jià)比高、功耗低的特點(diǎn)，并且在嵌入式Linux操作系統(tǒng)下可移植性好，具有較強(qiáng)的控制才干和豐富的片內(nèi)資源【】。SC芯片提供了一套比較完好的通用系統(tǒng)的外圍設(shè)備，并且使得這個(gè)系統(tǒng)耗費(fèi)最小。片上集成的功能主要包括以下幾個(gè)方面【】：.V內(nèi)核供電，.V/.V/.V存儲(chǔ)器供電，.V外部FO供電，具備KB的I-Cache和KB的DCache/MMU微處置器。外部存儲(chǔ)控制器(SDRAM控制和片選邏輯)、 LCD控制器(最大支持K色STN和K色TFT)，提供通道LCD公用DMA，通道DMA并有外部懇求引腳，通道UA衛(wèi)T(UDAI.，字節(jié)TxFIFO，和字節(jié)RxFIFO)，通道SPI，通IC-BUS接口(多主支持)

52、，通IC-BUS音頻編解碼器接口，AC解碼器接口兼容SD主接口協(xié)議.版和MMC卡協(xié)議.兼容版，端口USB主機(jī)八端口USB設(shè)備(.版)，通道PWM定時(shí)器和通道內(nèi)部定時(shí)器/看門(mén)狗定時(shí)器，通道比特ADC和觸摸屏接口具有日歷功能的RTC，相機(jī)接口(最大*%像素的投入支持*像素的投入，支持縮放)，個(gè)通用I/O口和通道外部中斷源，具有普通，慢速，空閑和掉電方式，具有PLL片上時(shí)鐘發(fā)生。.存儲(chǔ)器接口電路Flash存儲(chǔ)器又稱(chēng)閃存,它是一種可在系統(tǒng)(In-System)進(jìn)展電擦寫(xiě),掉電后信息不喪失的存儲(chǔ)器.它具有低功耗、大容量、擦寫(xiě)速度快、可整片或分扇區(qū)在系統(tǒng)編程(燒寫(xiě))、擦除等特點(diǎn),并且可由內(nèi)部嵌入的算法完成

53、對(duì)芯片的操作,因此其在各種嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的運(yùn)用。作為一種非易失性存儲(chǔ)器,Flash在系統(tǒng)中用于存放程序代碼、常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需求保管的用戶(hù)數(shù)據(jù)等。NANDFlash儲(chǔ)存器的銜接圖如以下圖-所示：圖- NANDFlash儲(chǔ)存器銜接圖與Flash存儲(chǔ)器相比較,SDRAM存儲(chǔ)器不具有掉電堅(jiān)持?jǐn)?shù)據(jù)的特性,但其存取速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Flash存儲(chǔ)器,具有隨機(jī)讀/寫(xiě)的特點(diǎn),因此,SDRAM在系統(tǒng)中主要用作程序的運(yùn)轉(zhuǎn)空間,數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),CPU首先從復(fù)位地址x處讀取啟動(dòng)代碼,在完成系統(tǒng)的初始化后,程序代碼普通應(yīng)調(diào)入SDRAM中運(yùn)轉(zhuǎn),以提高系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度;同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)用程序、用戶(hù)堆棧及運(yùn)

54、轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)也都放在SDRAM中【】。SDRAM儲(chǔ)存器的銜接圖如圖-所示：圖- SDRAM儲(chǔ)存器銜接圖由于SC最小尋址單位為一字節(jié),而AMLVDB選用Mbit的存儲(chǔ)方式,最小存儲(chǔ)單位是字節(jié),所以用SC的ADDR-ADDR與AMLVDB的地址總線(xiàn)A-相連,ADDR不與NOR Flash芯片相連。BYTE是NOR Flash芯片讀寫(xiě)方式的選擇,高電平對(duì)應(yīng)bit方式,低電平對(duì)應(yīng)bit方式,本文運(yùn)用的是bit方式,直接接.V電源。NOR Flash的讀寫(xiě)方式根本與內(nèi)存一樣,可以直接在其地址范圍內(nèi)進(jìn)展讀寫(xiě),這樣將啟動(dòng)程序拷貝到NORFlash里面,上電后便可以直接運(yùn)轉(zhuǎn)【】。圖-為NORFlash儲(chǔ)存器的銜接圖

55、：圖- NORFlash儲(chǔ)存器銜接圖.通訊模塊通訊模塊主要實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的通訊以及程序的調(diào)試,本文主要設(shè)計(jì)了三種通訊模塊,串口通訊、USB通訊以及JTAG接口。串口通訊電路圖如-所示：.串口通訊模塊幾乎一切的微控制器、PC都提供串行接口,運(yùn)用電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)引薦的RS-C規(guī)范,這是一種很常用的串行數(shù)據(jù)傳輸總線(xiàn)規(guī)范。由于串行通訊方式具有運(yùn)用線(xiàn)路少、本錢(qián)低的特點(diǎn),特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí),防止了多條線(xiàn)路特性的不一致而被廣泛采用。在進(jìn)展串行通訊時(shí),要求通訊雙方都采用一個(gè)規(guī)范接口,使不同的設(shè)備可以方便地銜接起來(lái)并進(jìn)展通訊。RS接口是目前最常用的一種串行通訊接口,它是在年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)結(jié)合貝

56、爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠(chǎng)家及計(jì)算機(jī)終端廠(chǎng)家共同制定的用于串行通訊的規(guī)范。串口通訊電路圖如-所示：圖- 串口通訊銜接圖RS-C規(guī)范采用芯或芯接口,以芯接口最為常見(jiàn)。要完成最根本的串行通訊功能,實(shí)踐上只需求RXD、TXD和GND即可。但RS-C規(guī)范所定義的高低電平信號(hào)和嵌入式系統(tǒng)接口的LVTTL電路所定義的高低電平不同,LVTTL的邏輯“對(duì)應(yīng).V,邏輯“對(duì)應(yīng)V.V,而RS-C規(guī)范采用負(fù)邏輯方式,邏輯“對(duì)應(yīng)-V-V,邏輯“對(duì)應(yīng)巧+V+lV。. USB通訊USB是在年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司結(jié)合提出的。USB用一個(gè)針插頭作為規(guī)范插頭,采用菊花鏈方式可以把一切的外設(shè)銜接起來(lái),最

57、多可以銜接個(gè)外部設(shè)備,并且不會(huì)損失帶寬。USB具有傳輸速度快(USB.Lshi Mbps,USB.是Mbps,USB.是Gbps),運(yùn)用方便,支持熱插拔,銜接靈敏,獨(dú)立供電等優(yōu)點(diǎn)。在本文中,主要經(jīng)過(guò)USB接口將上位機(jī)的加工代碼傳送到下位機(jī)當(dāng)中,故采用USBHost接口,SCA自帶端口USB主機(jī)八端口USB設(shè)備(.版)。. JTAG接口JTAG(Joini Test Action Group)是一種國(guó)際規(guī)范測(cè)試協(xié)議,主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展仿真、調(diào)試,JTAG技術(shù)是是一種嵌入式調(diào)試技術(shù),它在芯片內(nèi)部封裝了測(cè)試電路,經(jīng)過(guò)公用的JTAG測(cè)試工具對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)展測(cè)試。目前大多數(shù)比較復(fù)雜的器件都支

58、持JTAG協(xié)議,如ARM,DSP,FPGA等。規(guī)范的JTAG接口是線(xiàn):TMS、TCK、TDI、TDO,分別為方式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出。JTAG測(cè)試允許多個(gè)器件經(jīng)過(guò)JTAG接口串連在一同,構(gòu)成一個(gè)JTAG鏈,能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)器件分別測(cè)試。JTAG接口還常用于ISP(In-SystelnProgrammble,在線(xiàn)編程)功能,如對(duì)Flash器件進(jìn)展編程等經(jīng)過(guò)JTAG接口,可對(duì)芯片內(nèi)部的一切器件進(jìn)展訪(fǎng)問(wèn),因此是開(kāi)發(fā)調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)約高效的手段。目前JTAG接口的銜接有兩種規(guī)范,即針接口和針接口。接口電路圖如圖-所示：圖- JTAG接口電路. LCD觸摸屏模塊為了操作上的方便,人們用觸摸屏

59、來(lái)替代鼠標(biāo)或鍵盤(pán)。任務(wù)時(shí),首先用手指或其它物體觸摸觸摸屏,然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來(lái)定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示器屏幕前面,用于檢測(cè)用戶(hù)觸摸位置,接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)安裝上接納觸摸信息,并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo),再送給CPU,它同時(shí)能接納CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行。按照觸摸屏的任務(wù)原理和傳輸信息的介質(zhì),觸摸屏普通分為四種,電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線(xiàn)式以及外表聲波式。電阻式非常配合的電阻薄膜屏,這是一種多層的復(fù)合薄膜,它以一層玻璃或硬塑觸摸屏是利用壓力感應(yīng)進(jìn)展控制。四線(xiàn)電阻式觸摸屏的特點(diǎn)：高解析度

60、,高速傳輸反響；外表硬度處置,減少擦傷、刮傷及防化學(xué)處置；具有光面及霧面處置；一次校正,穩(wěn)定性高,永不漂移【】。.硬件抗干擾設(shè)計(jì)工業(yè)環(huán)境中的干擾普通是以脈沖方式進(jìn)入微機(jī)系統(tǒng),渠道主要有三條:()空間干擾(場(chǎng)干擾),電磁信號(hào)經(jīng)過(guò)空間輻射進(jìn)入系統(tǒng)；()過(guò)程通道干擾,干擾經(jīng)過(guò)與系統(tǒng)相連的前向通道、后向通道及與其它系統(tǒng)的相互通道進(jìn)入；()供電系統(tǒng)干擾,電磁信號(hào)經(jīng)過(guò)供電線(xiàn)路進(jìn)入系統(tǒng)。在輸入和輸出通道上采用光電隔離器來(lái)進(jìn)展信息傳輸是很有益處的,它將微機(jī)系統(tǒng)與各種傳感器、開(kāi)關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)從電氣上隔分開(kāi)來(lái),很大一部分干擾將被阻撓。在輸入輸出通道上應(yīng)采用一過(guò)壓維護(hù)電路,以防引入高電壓,損傷微機(jī)系統(tǒng)。過(guò)壓維護(hù)電路由