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试述嵌入式嵌入式三轴数控系统和设计

收藏本文 2024-04-09 点赞:34206 浏览:157988 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:开放式数控系统是当今数控技术领域探讨的热点,嵌入式数控系统是一种新型的开放式数控系统。通过阅读大量国内外相关文献,吸收其中先进论述思想与技术,本论文提出了基于嵌入式平台的嵌入式三轴数控系统的设计案例。设计了基于意法半导体Cortex-M3芯片STM32F103ZE和NPM公司的专用运动制约芯片PCL6045B,以及μC/OS-Ⅱ操作系统的嵌入式三轴数控系统。该数控系统将G代码解释、插补、位置设置、速度设置等数控系统的主要功能任务模块化,以而有效解决了数控系统可靠性、实时性的不足。本论文的主要探讨内容和结果如下:1、阐述嵌入式三轴数控系统需要实现的功能以及要求,介绍了微处理器STM32F103ZE以及运动制约专用芯片PCL6045B,并提出系统的总体结构与设计案例。2、介绍系统的硬件设计,包括FC静态存储制约器、STM32F103ZE与PCL6045B的总线连接方式,以及电源模块、通信接口模块、总线模块等。3、编写系统API函数库, PCL6045B芯片的数控功能都是通过配置相应寄存器实现的,系统将这些寄存器操作封装成对应的函数,形成API函数库,这些库函数用于对数控系统的操作,包括基本设置、速度制约、加速度制约等函数。4、设计一种数控加工程序G代码解释算法,设计一个与数控加工程序相对应的数据结构体,存储G代码信息,并将其作为中间代码存入数据缓冲区,完成了G代码解释模块的软件实现。5、移植μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统于本嵌入式三轴数控系统,并依据数控系统的功能设计了任务模块,实现诸如串口通信任务、速度制约任务、G代码解释任务等的设计,最后设计了任务调度算法对这些任务进行调度。6、对系统进行了功能测试,包括电路测试、寄存器读写测试、匀速运动测试、直线插补测试和G代码解释模块测试等。关键词:嵌入式三轴数控系统论文μC/OS-Ⅱ论文API函数库论文G代码解释论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-10

    第1章 绪论10-19

    1.1 探讨背景和作用10-11

    1.2 数控系统概述及其进展走势11-12

    1.2.1 数控系统概述11

    1.2.2 数控系统进展走势11-12

    1.3 嵌入式系统概述及特点12-14

    1.3.1 嵌入式系统概述12-13

    1.3.2 嵌入式系统的特点13-14

    1.4 嵌入式数控技术探讨近况14-17

    1.5 本论文主要探讨内容17-18

    1.6 本章小结18-19

    第2章 嵌入式三轴数控系统总体架构设计19-25

    2.1 系统功能要求19-20

    2.2 ARM Cortex-M3 处理器 STM32F103ZE20-22

    2.3 PCL6045B 运动制约专用芯片22-23

    2.4 嵌入式数控系统总体结构设计23-24

    2.5 本章小结24-25

    第3章 嵌入式三轴数控系统硬件电路设计与开发25-33

    3.1 嵌入式三轴数控系统的硬件结构设计25-26

    3.2 嵌入式三轴数控系统的硬件设计26-32

    3.2.1 STM32F103xx 静态存储器制约器(FC)26-28

    3.2.2 STM32F103ZE 与 PCL6045B 的总线连接28-29

    3.2.3 电源模块29-30

    3.2.4 通信接口模块30-31

    3.2.5 电机制约信号模块31-32

    3.2.6 人机交互模块32

    3.3 本章小结32-33

    第4章 嵌入式三轴数控系统软件模块设计33-53

    4.1 嵌入式三轴数控系统 API 接口的设计33-42

    4.1.1 PCL6045B 读写操作34-36

    4.1.2 读写操作基本函数库36-37

    4.1.3 基本设置 API 函数37-38

    4.1.4 直线、圆弧插补 API 函数38-40

    4.1.5 位置、速度变更 API 函数40-41

    4.1.6 原点、回零 API 函数41-42

    4.2 数控系统 G 代码解释42-48

    4.2.1 G 代码特点浅析42

    4.2.2 G 代码解释功能浅析42-45

    4.2.3 G 代码解释的算法实现45-48

    4.3 液晶显示48-52

    4.3.1 串口通信协议48-49

    4.3.2 液晶接口函数49-52

    4.3.3 汉字库52

    4.4 本章小结52-53

    第5章 基于μC/OS-Ⅱ 嵌入式三轴数控系统软件的设计53-67

    5.1 基于μC/OS-Ⅱ 的嵌入式三轴数控系统软件框架53-54

    5.2 μC/OS-Ⅱ 操作系统的特点与移植54-62

    5.2.1 μC/OS-Ⅱ 的移植55-57

    5.2.2 任务管理57-58

    5.2.3 信号量58-60

    5.2.4 事件标志组60-62

    5.3 嵌入式数控系统运用任务的设计62-66

    5.3.1 嵌入式数控系统任务模块划分62

    5.3.2 嵌入式数控系统任务设计62-64

    5.3.3 嵌入式数控系统任务调度算法实现64-66

    5.4 本章小结66-67

    第6章 嵌入式三轴数控系统测试67-74

    6.1 系统硬件实物部分67-69

    6.2 嵌入式三轴数控系统的测试69-70

    6.3 系统调试结果70-73

    6.3.1 寄存器读写测试70

    6.3.2 匀速运动测试70-71

    6.3.3 直线插补测试71-72

    6.3.4 G 代码解释模块测试72-73

    6.4 本章小结73-74

    第7章 总结与展望74-76

    7.1 探讨工作总结74

    7.2 展望74-76

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