| 【中文题名】 | 基于ARM的数控雕刻机控制系统研究与设计 |
| 【英文题名】 | Research and Design on Control System of NC Engraving Machine Based on ARM |
| 【学科专业】 | 机械电子工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-7-13 |
| 【中关键词】 | 数控雕刻机,S3C44B0X微处理器,嵌入式系统,脉宽调制,通用串行总线, |
| 【英关键词】 | NC engraving machine,S3C44B0X microprocessor,embedded system,PWM,USB, |
| 【分类导航】 | 工业技术>金属学与金属工艺>金属切削加工及机床>程序控制机床、数控机床及其加工>> |
| 【论文摘要】 | 随着信息化、智能化、网络化的发展,数控雕刻机的应用越来越广泛,基于嵌入式系统的数控雕刻机也以多样化的形式迅速发展起来。
作者在对嵌入式系统、雕刻技术进行深入分析研究的基础上,提出了基于ARM的数控雕刻机控制系统的总体设计方案,建立了基于32位微处理器S3C44B0X的硬件平台及基于μC/OS-Ⅱ操作系统的软件平台。控制系统采用模块化设计,主要模块包括:控制核心CPU模块、存储器模块、调试接口模块、数据传输模块、人机交互模块、电机控制模块。论文研究了USB主机系统,实现了对U盘的读写操作:研究了微处理器S3C44B0X的PWM工作原理以及交流伺服电机的工作原理、控制方法,提出了基于PWM方式的电机控制方法。系统应用软件采取模块化设计,由μC/OS-Ⅱ操作系统完成各任务之间的管理调度,实现相应的控制功能。 |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪论 |
13-17 |
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1.1 嵌入式系统概述 |
13-14 |
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1.1.1 嵌入式系统定义与特点 |
13 |
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1.1.2 嵌入式系统的应用领域 |
13-14 |
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1.1.3 嵌入式系统发展现状及发展趋势 |
14 |
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1.2 雕刻技术的概况 |
14-16 |
|
1.2.1 雕刻技术的起源及发展现状 |
14-15 |
|
1.2.2 雕刻系统的分类 |
15 |
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1.2.3 雕刻机未来发展趋势 |
15-16 |
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1.3 课题提出的意义及研究内容 |
16-17 |
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第二章 系统总体方案的研究与设计 |
17-22 |
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2.1 数控雕刻机控制系统的结构与原理 |
17 |
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2.2 功能需求与规划 |
17-19 |
|
2.2.1 功能需求 |
17-19 |
|
2.2.2 功能规划 |
19 |
|
2.3 控制系统设计方法 |
19-21 |
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2.4 设计原则及扩展性 |
21-22 |
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第三章 控制系统硬件电路研究与设计开发 |
22-45 |
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3.1 S3C44B0X概述 |
22-26 |
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3.1.1 ARM核简介 |
22-23 |
|
3.1.2 S3C44B0X及片内外围简介 |
23-25 |
|
3.1.3 S3C44B0X系统管理器(System Manager) |
25-26 |
|
3.2 电源电路的设计 |
26-27 |
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3.3 存储器模块 |
27-30 |
|
3.3.1 Flash存储器 |
27-29 |
|
3.3.2 SDRAM接口电路 |
29-30 |
|
3.4 通信调试接口 |
30-32 |
|
3.4.1 串行接口电路 |
31-32 |
|
3.4.2 调试端口JTAG模块 |
32 |
|
3.5 人机交互模块 |
32-37 |
|
3.5.1 键盘输入接口电路设计 |
32-34 |
|
3.5.1.1 键盘界面设计 |
33 |
|
3.5.1.2 键盘电路设计 |
33-34 |
|
3.5.2 液晶显示 |
34-37 |
|
3.5.2.1 S3C44B0X内置LCD控制器 |
35-36 |
|
3.5.2.2 EPSON EG1147简述 |
36-37 |
|
3.5.2.3 S3C44B0X与EPSON EG1147硬件电路设计 |
37 |
|
3.6 电机驱动控制模块 |
37-40 |
|
3.6.1 步进电机与交流伺服电机 |
37-38 |
|
3.6.2 MSMA022A1C型交流伺服电机简介 |
38-40 |
|
3.6.2.1 编码器及驱动器的连接 |
38-39 |
|
3.6.2.2 驱动接口电路的研究与设计 |
39-40 |
|
3.7 控制系统抗干扰设计 |
40-44 |
|
3.7.1 干扰对雕刻机产生的影响 |
40-41 |
|
3.7.2 抑制干扰的设计方法 |
41-44 |
|
3.7.2.1 电源干扰的抑制 |
41-42 |
|
3.7.2.2 I/O通道干扰的抑制 |
42-43 |
|
3.7.2.3 空间干扰的抑制 |
43-44 |
|
3.8 其他电路设计 |
44-45 |
|
第四章 数据通信的研究与设计 |
45-60 |
|
4.1 USB体系结构概述 |
45-46 |
|
4.1.1 USB关键字 |
45-46 |
|
4.1.2 USB系统的描述 |
46 |
|
4.2 USB通信协议 |
46-48 |
|
4.2.1 数据通信协议简介 |
46-47 |
|
4.2.2 USB数据传输 |
47-48 |
|
4.2.3 USB标准设备描述符 |
48 |
|
4.3 嵌入式USB主机系统规划 |
48-51 |
|
4.3.1 USB主机嵌入式化的必要性 |
48-49 |
|
4.3.2 USB主机系统的结构与功能 |
49-50 |
|
4.3.3 USB主机控制器 |
50 |
|
4.3.4 USB主机嵌入式化的主要思想 |
50-51 |
|
4.4 嵌入式USB主端控制器开发 |
51-60 |
|
4.4.1 SL811HS简介 |
51-53 |
|
4.4.2 SL811HS硬件电路研究 |
53-54 |
|
4.4.3 SL811HS硬件系统的PCB设计 |
54-55 |
|
4.4.4 嵌入式USB主机系统软件设计与开发 |
55-60 |
|
4.4.4.1 SL811HS初始化 |
56-57 |
|
4.4.4.2 SL811HS的读写 |
57-58 |
|
4.4.4.3 外设的检测 |
58 |
|
4.4.4.4 数据通信的实现 |
58-60 |
|
第五章 基于μC/OS-Ⅱ系统软件设计 |
60-77 |
|
5.1 功能需求分析 |
60 |
|
5.2 系统软件结构规划 |
60-61 |
|
5.3 系统软件平台的建立 |
61-63 |
|
5.3.1 嵌入式操作系统简介 |
61-62 |
|
5.3.2 嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ |
62-63 |
|
5.3.3 嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ在S3C44B0X上的移植 |
63 |
|
5.4 系统各模块的具体实现 |
63-74 |
|
5.4.1 基本控制模块 |
63-64 |
|
5.4.2 雕刻机数据处理 |
64 |
|
5.4.3 插补控制 |
64-66 |
|
5.4.3.1 插补的概念 |
64 |
|
5.4.3.2 插补的分类 |
64-65 |
|
5.4.3.3 直接函数计算插补方法 |
65-66 |
|
5.4.4 人机交互的实现 |
66-70 |
|
5.4.4.1 人机界面功能 |
66 |
|
5.4.4.2 键盘接口模块 |
66-68 |
|
5.4.4.3 液晶显示 |
68-70 |
|
5.4.5 电机控制的实现 |
70-74 |
|
5.4.5.1 S3C44B0X PWM定时器概述 |
70-72 |
|
5.4.5.2 S3C44B0X PWM定时器工作原理 |
72 |
|
5.4.5.3 S3C44B0X PWM定时器操作 |
72-73 |
|
5.4.5.4 PWM的具体实现例程 |
73-74 |
|
5.5 软件抗干扰设计 |
74-77 |
|
5.5.1 开关量输入/输出的软件抗干扰设计 |
74-75 |
|
5.5.2 指令冗余 |
75 |
|
5.5.3 软件陷阱 |
75-76 |
|
5.5.4 程序运行监视系统 |
76-77 |
|
总结 |
77-78 |
|
参考文献 |
78-80 |
|
作者攻读硕士期间发表的学术论文 |
80-81 |
|
附录 |
81-84 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.379024 |
