嵌入式数控系统(开环控制系统)课程设计报告

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1、课程设计课程名称数字控制技术题目名称开环数控系统学生学院信息工程学院专业班级12级计算机测控一班学号**********学生姓名***指导教师王桂棠2015年1月16日46嵌入式数控系统设计要求以小组为单位，每个小组完成两个项目设计。项目需要提交设计报告、项目工程和答辩。设计报告要标明每位同学负责的具体设计内容。1．开环数控系统（1）以LPC2000处理器构造数控系统并用Proteus仿真。采用2个4相8拍步进电机分别控制X和Y轴进给。分别用4个GPIO引脚通过软件编程实现环形分配器功能；（2）设计人机操作界

2、面（键盘、LCD显示器）。在键盘输入数控程序，实现平面直线和圆弧图形加工。（3）设计译码程序，把数控程序命令和参数存入内存（数据结构或变量）；（4）按照脉冲当量计算X和Y轴步进电机的坐标脉冲；（5）采用逐点比较法编写进给插补程序得到X和Y轴的进给脉冲并通过GPIO环形分配器输出，经过信号功率放大后驱动相应步进电机运动。（6）在LCD显示器显示X和Y轴进给运动图形、速度等。（7）通过键盘输入辅助操作命令，由GPIO管脚输出给LED指示灯显示。2．闭环数控系统（8）以LPC2000处理器构造数控系统并用Prote

3、us仿真。采用2个直流伺服电机（带脉冲编码盘）分别控制X和Y轴进给。分别用2个GPIO引脚通过PWM输出控制直流伺服电机的速度，用2个GPIO输入脉冲编码盘信号检测直流伺服电机的转角和速度。（9）设计人机操作界面（键盘、LCD显示器）。在键盘输入数控程序，实现平面直线和圆弧图形加工。（10）设计译码程序，把数控程序命令和参数存入内存（数据结构或变量）；（11）按照脉冲当量计算X和Y轴步进电机的坐标脉冲；（12）采用数字增量插补法编写进给插补程序得到每个插补周期X和Y轴的进给PWM输出，经过信号功率放大后驱动相

4、应伺服电机运动。46（13）在LCD显示器显示X和Y轴进给运动图形、速度等。（14）通过键盘输入辅助操作命令，由GPIO管脚输出给LED。注：各小组和同学可以自己构思题目，但内容需围绕嵌入式数控，包含上述题目类似的功能，且要事先列出题目和内容发给老师批准。46摘要数控机床的发展是伴随着电子技术、信息的发展，其发展历程经历了硬件数控（NC）阶段和计算机数控（CNC）阶段。数控机床的重要组成部分之一就是伺服系统。伺服系统的主要功能是，接受来自数控装置的指令来控制电动机驱动机床的各运动部件，从而准确地控制它们的速度

5、和位置，达到加工出所需工件的外形和尺寸的最终目标。 伺服系统由伺服电机、驱动信号控制转换电路、电工电子驱动放大模块、位置调节单元、速度调节单元、电流调节单元、检测装置等组成。在此次课程设计中，我们小组用proteus仿真设计了一个基于LPC2114的开环数控系统。关键词：数控系统、开环伺服系统、LPC2114、嵌入式系统46目录嵌入式数控系统设计要求2摘要4一、问题分析7二、核心元件的功能7三、硬件电路设计121.人机界面设计122.电机控制133.用LED灯显示电机转动的圈数134.芯片选择145.原理图连

6、接14四、程序设计151.软件流程图152.程序设计及主要功能的实现17五、功能实现181.操作说明182.功能演示18六、实验总结21七、程序清单211.主程序212.显示模块（lcd.h）233.步进电机（motor.h）314.串口输出（uart.h）335.矩阵键盘（button.h）336.插补（chabu.h）367.译码程序（check.h）408.LED显示圈数（led.h）4646一、问题分析根据题目要求，可以初步确定在此次课程设计中需要解决的几大问题如下：1.人机界面设计；2.电机控制；3

7、.插补算法；4.译码算法；。二、核心元件的功能1.LPC2114LPC2114是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-STMCPU的微控制器，并带有128/256k字节(kB)嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30%，而性能的损失却很小。由于LPC2114/2124/2212/2214较小的64和144脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、4路10位

8、ADC或8路10位ADC（64脚和144脚封装）以及多达9个外部中断使它们特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和POS机。在64脚的封装中，最多可使用46个GPIO。在144脚的封装中，可使用的GPIO高达76（使用了外部存储器）～112个（单片应用）。由于内置了宽范围的串行通信接口，它们也非常适合于通信网关、协议转换器、嵌入式软modern以及其它各种类型的应用。2.AMPIRE128X64显示