运动控制,是一种自动控制技术,是当代数字控制技术的一个重要分支,它是用数字化信号对控制对象的位置、速度、加速度、转矩等进行精确控制的方法。由于对运动的控制计算量相当之大,因此传统的控制系统大都采用计算机与控制板卡实现。近年来,随着嵌入式系统的飞速发展,各种低成本、低功耗、高稳定性、强实时性的新型微控制器越来越多地出现,并将逐渐取代计算机而成为数字控制系统的“心脏”。本文所介绍的正是一种以嵌入式微控制器为核心的运动控制系统的设计方案。 本文阐述了运动控制系统的基本工作原理,在分析了多种软、硬件设计方案的基础上,最终提出了一种嵌入式气动标记机的总体设计方案,并给出了该系统的硬件结构及实际应用方法。对实现系统的微控制器及外围电路作了详细介绍,并着重讨论了基于数控理论的三轴运动控制系统的算法、软件设计及在硬件平台上的实现。 本系统以μPSD3234A-40U6芯片为中央控制单元。该芯片集成了8032内核,在外围扩展了大容量Flash存储器、PLD(可编程逻辑器件)等一些附加功能部件。本文在介绍了它的嵌入式硬件结构特点的基础上,着重分析了它的存储器结构、I/O口、CPLD模块等,并讨论了使用PSDsoft Express软件对它们进行实际操作的方法。 本系统通过USB(通用串行总线)接口与PC机进行数据传输。本文介绍了USB通信协议,并讨论了系统中所使用的USB通用接口模块USB20C的功能、连接方法、数据传输模式等。最后根据数据传输的实际需要给出了一套方便实用的通信规则,并最终实现了PC机与本系统之间高速、稳定的数据传输。 系统中使用了比较积分插补法,实现了对刀具运动轨迹的控制。本文在比较了几种常用插补算法的基础上,着重论述了比较积分法的原理以及在本系统中进行直线和圆弧插补的具体程序流程。此外,对于一些应用中所遇到实际问题的处理方法,例如圆弧插补中四象限统一编程问题、插补过程中的误差修正等,也作了较为详尽的阐述。 另外,本文还对系统中的电源、一些外围扩展电路、伺服电机系统的设置和