【摘 要】
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经典的计算机数控系统(CNC,ComputerizedNumerical Control)普遍采用模拟电压输出驱动伺服单元,计算机的模拟接口部分线性分立元件多、系统空间庞大、抗干扰能力较差.随着数
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经典的计算机数控系统(CNC,ComputerizedNumerical Control)普遍采用模拟电压输出驱动伺服单元,计算机的模拟接口部分线性分立元件多、系统空间庞大、抗干扰能力较差.随着数字电路技术的蓬勃发展,研究全数字化数控系统已经成为必然的趋势.该课题的研究正是利用现场可编程门阵列(FPGA,Field ProgrammableGate Array)集成度高、体积小、低功耗、高可靠性、可以在线修改等特点,以及利用VHDL语言层次化的程序设计方法、设计灵活、修改方便、可移植性好等特点,来设计数控系统的运动控制芯片.该芯片是运动控制卡的核心部分,能够同时控制4个伺服马达或步进马达的运动,它以脉冲串形式输出,能对伺服马达和步进马达进行位置控制和速度控制.该文前两章简要介绍了数控系统的现状与发展、运动控制芯片的现状与发展,以及一款运动控制芯片MCX314,目的在于了解目前国内外的数控技术及运动控制芯片技术的发展现状.然后简要介绍了蓝天数控系统,重点介绍了蓝天数控系统的轴控制单元以及数字伺服技术的现状与发展,并介绍了新型蓝天数控系统NC220.接下来便是该文重点内容,介绍了一种数字化的运动控制卡的设计方法,核心部件是卡上的基于FPGA设计的运动控制芯片.包括整体设计思想、设计原理、系统框图、以及各个组成部分的详细介绍.并且对该设计进行仿真、功能验证、下载,可以很好的实现其功能.文中对FPGA的原理、设计方法以及开发软件MAXPLUS-Ⅱ10.2、设计语言VHDL的知识都做了介绍.最后介绍了运动控制卡上的外围电路.该课题是中国科学院"十五"期间知识创新工程项目"开放式和智能化的数控系统平台"的子课题,已经应用在新型蓝天数控系统NC-220上.
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