基于嵌入式處理器的數(shù)控系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著科學技術和社會生產的不斷發(fā)展，對機械產品的質量和生產率提出了越來越高的要求。在機械的制造業(yè)中，單件以及小批數(shù)目生產的零件占零件加工總量的80％左右，為了實現(xiàn)多品種、小批量產品零件的自動化生產，一種以嵌入式為基礎的數(shù)控系統(tǒng)應運而生，并以驚人的速度向前發(fā)展，成為一種靈活的、能適應產品頻繁改型的新型開放式數(shù)控系統(tǒng)。因此，開發(fā)新型嵌入式數(shù)控系統(tǒng)成為本課題研究的主要內容。
　　 本文首先介紹了數(shù)控系統(tǒng)的基本概念和分類，以及數(shù)控系統(tǒng)的國

2、內外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，對數(shù)控系統(tǒng)的工作原理進行了分析，其中包括數(shù)控系統(tǒng)的加工流程、數(shù)控插補原理、刀具補償原理和進給速度控制原理，然后結合國內外現(xiàn)有的較成熟的數(shù)控方案和嵌入式技術，提出了一種基于MCU和CPLD構架的數(shù)控系統(tǒng)，給出了本數(shù)控系統(tǒng)的硬件框圖，并詳細介紹了數(shù)控系統(tǒng)的硬件設計，包括數(shù)控系統(tǒng)主板設計、數(shù)控接口板設計和數(shù)控液晶驅動板設計，并對部分電路原理和接口進行了詳細分析說明。其中主板系統(tǒng)采用STM32F13ZET6作為主MCU處理器

3、，為其配備了SRAM和FLASH的存儲電路，并通過FSMC總線與控制CPLD相連，實現(xiàn)對兩軸伺服電機、主軸變頻器、手輪和主軸編碼器以及其它輔助設備的協(xié)調控制，本系統(tǒng)的X軸精度0.5μm，Z軸精度1μm，切削速度5～6000mm/min。
　　 然后給出了一種基于FSMC總線的STM32和CPLD之間的通訊模式，自定了本系統(tǒng)專用的CPLD寄存器地址協(xié)議，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速傳輸，大大提高了本數(shù)控系統(tǒng)的實時性。接著闡述了主控CPLD的邏

4、輯設計，給出了各個模塊的核心設計思想和實現(xiàn)流程，對關鍵技術的解決方法進行了詳細的說明。最后介紹了本數(shù)控系統(tǒng)的調試平臺，經過反復地測試和數(shù)據(jù)比較，本數(shù)控系統(tǒng)的精度完全可以達到工業(yè)機械加工的精度要求，速率方面也能滿足當前的機械加工效率，且穩(wěn)定性較好。
　　 該數(shù)控系統(tǒng)在經過一年又兩個月的研發(fā)調試，系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性不斷地改善，系統(tǒng)運行設置不斷地優(yōu)化，界面操作的人性化程度不斷地提高。該構架的數(shù)控系統(tǒng)與以前的基于PC機的數(shù)控系統(tǒng)相比具有