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

1、隨著科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對機械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品零件的自動化生產(chǎn)，一種以嵌入式為基礎(chǔ)的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)產(chǎn)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(nèi)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(nèi)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(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)有的較成熟的數(shù)控方案和嵌入式技術(shù)，提出了一種基于MCU和CPLD構(gòu)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(shè)計，包括數(shù)控系統(tǒng)主板設(shè)計、數(shù)控接口板設(shè)計和數(shù)控液晶驅(qū)動板設(shè)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(shè)備的協(xié)調(diào)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(shè)計，給出了各個模塊的核心設(shè)計思想和實現(xiàn)流程，對關(guān)鍵技術(shù)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(diào)試平臺，經(jīng)過反復(fù)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(jīng)過一年又兩個月的研發(fā)調(diào)試，系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性不斷地改善，系統(tǒng)運行設(shè)置不斷地優(yōu)化，界面操作的人性化程度不斷地提高。該構(gòu)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