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《西安工业大学》 2013年
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基于FPGA的数控硬件插补系统的研究与实现

杨敬威  
【摘要】:数控硬件插补系统采用“单片机+FPGA"的结构,降低了传统硬件插补系统电路的复杂程度,同时也克服了采用软件插补速度慢、实时性差、可靠性低的缺点。还可以利用FPGA具有可反复编程的特性来实现系统的重构,便于开放式数控系统的发展要求。采用单片机作为硬件插补系统的控制核心芯片,主要用来控制数控系统的启动、停止、数据的传输等功能,其内部程序采用C语言来编写的,从而增加了程序的可读性和可移植性。将FPGA作为硬件插补系统的核心插补芯片,主要用来完成整个数控系统的插补运算工作。采用模块化的设计思想,设计了ISA总线模块、双端口RAM模块、单片机模块、FPGA插补模块、电源电压转换模块以及FPGA芯片的配置模块等。在Quartus Ⅱ9.0环境里,采用DDA插补算法的原理,运用VHDL语言编写了直线插补程序、圆弧插补程序、直线与圆弧的复合插补程序以及圆弧与圆弧的复合插补程序,然后将这些插补程序经编译和仿真后生成插补模块,并将这些插补模块连接成原理图。采用累加分频的方法在FPGA中实现了插补的加减速控制以及进给速度的控制;采用双端口RAM,从而实现了上位机与运动控制卡之间的数据通信;通过WinIO组件的引入,解决了在C++Builder中上位机软件与运动控制卡的通信软件编程的问题。 通过系统的仿真与调试,数控硬件插补系统不仅可以完成普通的直线插补和圆弧插补的功能,还可以完成直线与圆弧的复合插补和圆弧与圆弧的复合插补的功能,并且还具有加减速的功能。由于FPGA具有可反复编程的特性,可使得该数控硬件插补电路也能像软件那样方便灵活、易于修改,可随时通过改变器件的编程来实现系统的重构,或根据需要进一步完善、修改其插补功能,从而极大地方便了系统的维护和升级。
【学位授予单位】:西安工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TG659

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 綦声波,褚东升,刘滨,王军成;基于P89C51RD2 IAP功能的数据存取与软件升级[J];单片机与嵌入式系统应用;2002年11期
2 靖敏;GAL16V8用于步进电动机驱动器[J];电气时代;2002年03期
3 王家军,齐冬莲;运动控制系统的发展与展望[J];电气时代;2004年10期
4 鲁方霞;邓朝晖;;数控机床的发展趋势及国内发展现状[J];工具技术;2006年03期
5 郑德星;王琨琦;;线接触回转铣削加工及其实现研究[J];机械设计与制造;2009年06期
6 张英杰,韩庆瑶,贾桂红;现代数控系统的特点和发展趋势[J];中国制造业信息化;2004年09期
7 刘惠义,秦益,郑晓东;Windows2000/NT环境下实时系统的开发[J];计算机与现代化;2004年04期
8 马一兵;基于P89C51RD2单片机系统远程程序下载的实现[J];世界电子元器件;2003年02期
9 戴晓华,王文,王威,秦兴,陈子辰;开放式数控系统研究综述[J];组合机床与自动化加工技术;2000年11期
10 刘楚辉,邬义杰;数控系统加减速控制与程序段终点速度规划[J];组合机床与自动化加工技术;2003年09期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 周茉;基于ARM+FPGA的嵌入式数控装置研究[D];大连交通大学;2010年
2 陈宏臣;基于FPGA技术的数控插补器算法改进研究[D];西南交通大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴华波;钱春来;;基于单片机AT89LP4052的舵机控制器的设计[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2006年03期
2 康健;王国战;刘静;卢超;;PROTEUS环境下步进电机的控制研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年03期
3 华贵山;;基于单片微机测控系统中的数字滤波技术研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年05期
4 王其飞;刘敬猛;凌有铸;;一种基于ARM+FPGA新型数控系统硬件设计[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年03期
5 党学立;卢博友;郭琳;;太阳能热水器自然转换功能及技术[J];安徽农业科学;2007年04期
6 孙威;毛罕平;左志宇;伍德林;;基于单片机的节水灌溉自动控制器的设计[J];安徽农业科学;2007年29期
7 胡成;何雄奎;刘敬齐;;基于AT89C51的喷雾机速度计算系统[J];安徽农业科学;2008年08期
8 杨一平;胡德民;;联合收割机喂入量信号采集电路的设计与研究[J];安徽农业科学;2008年35期
9 刘纯利;方炜;;基于单片机的红外传输接口设计[J];安徽科技学院学报;2009年01期
10 季晓芳;;双汉字16×16 LED点阵广告屏的制作[J];安徽水利水电职业技术学院学报;2010年01期
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1 姚磊;金侠杰;邢科礼;张国贤;;基于FPGA的电液比例控制器的设计[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
2 廉小亲;金亮;;基于脉搏传感器的家用智能心率监控系统[A];2005年全国自动化新技术学术交流会论文集[C];2005年
3 陈广新;杨华军;;基于ARM微控制器的新型开关矩阵[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
4 詹俊;易灵芝;龙辛;;新能源发电系统中全数字控制的DC-DC变换器研制[A];中国自动化学会中南六省(区)2010年第28届年会·论文集[C];2010年
5 刘保民;谢扩军;;AD2S90芯片对直流伺服电机控制的典型应用[A];全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2010年
6 蔡红健;袁成荣;;数控木工加工中心插补运算研究[A];2009全国木材加工技术与装备发展研讨会木工机械数控新技术培训班论文集(会刊)[C];2009年
7 王盛军;;基于C8051F020 SOC爬行器控制系统设计与实现[A];2010通信理论与技术新发展——第十五届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2010年
8 王杰;;无人值守自动气象站的设计与开发[A];2010通信理论与技术新发展——第十五届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2010年
9 张江波;;基于ATmega64的LED霓虹灯控制器设计[A];2008全国LED显示应用技术交流暨产业发展研讨会文集[C];2008年
10 马学著;;大功率变频调速装置在高炉鼓风机起动中的应用[A];中国计量协会冶金分会2009年年会论文集[C];2009年
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1 何均;高平稳数控运动控制算法与系统软件开发方法研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 许彬彬;基于维修程度的数控机床可靠性建模与分析[D];吉林大学;2011年
3 凌鹤;面向回弹控制的精密直线导轨矫直技术及应用研究[D];武汉理工大学;2011年
4 王弼陡;全自动化学发光免疫分析仪测控系统的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
5 綦声波;SOPC Plus协同设计架构及在AMT中的应用研究[D];山东大学;2011年
6 李鹏;基于STEP-NC的开放式智能数控系统架构及其关键技术研究[D];山东大学;2011年
7 涂钰青;基于IEC61499标准的组件化模型集成数控系统形式化建模与验证的研究[D];华南理工大学;2011年
8 谭昕;平面二次包络环面蜗杆副数字化造型理论及仿真研究[D];武汉理工大学;2003年
9 肖本贤;多轴运动下的轮廓跟踪误差控制与补偿方法研究[D];合肥工业大学;2004年
10 赵阳培;射流电铸快速成型纳米晶铜工艺基础研究[D];南京航空航天大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨亮;基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究[D];安徽工程大学;2010年
2 陈洋;在线式瓦斯监测系统[D];山东科技大学;2010年
3 李高飞;数控选区电沉积快速成型的成型质量研究[D];浙江理工大学;2010年
4 徐玉颖;气垫式流浆箱智能解耦控制系统[D];浙江理工大学;2010年
5 胡一枫;基于FPGA的数控折边机控制系统的设计与实现[D];浙江理工大学;2010年
6 吴天柱;基于DSP转台伺服控制系统的设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 余森楠;参数曲线曲面的曲率自适应实时插补技术研究[D];大连理工大学;2010年
8 王大为;双驱式高精度数控铣削实验系统研究与设计[D];大连理工大学;2010年
9 王星;投影屏触摸控制设备的设计[D];辽宁工程技术大学;2010年
10 陈松;深部采场矿震监测定位系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨杰;浅谈数控技术人才培养[J];承德民族职业技术学院学报;2004年04期
2 黄芳,刘孟衡;WINDOWS环境下开发实时系统的关键[J];长沙铁道学院学报;1998年03期
3 马俊涛,刘积仁;面向复用过程的自描述构件接口模型[J];东北大学学报;1999年03期
4 梁合庆;P89C51RX+/RX2单片机及其ISP/IAP技术[J];单片机与嵌入式系统应用;2001年02期
5 褚东升,刘滨,綦声波,马志强;ISP技术在智能仪器远程升级中的应用[J];单片机与嵌入式系统应用;2002年04期
6 刘滨,綦声波,杨梅,马志强;P89C51RD2的Boot ROM与ISP功能的实现[J];单片机与嵌入式系统应用;2002年06期
7 唐晓燕;梁光胜;王玮;;用Verilog实现基于FPGA的通用分频器[J];电子与电脑;2006年05期
8 陈吉红;浅论我国数控产业[J];湖南工业职业技术学院学报;2002年01期
9 谢明红;开放式模块化通用数控系统软件设计[J];华侨大学学报(自然科学版);1998年02期
10 魏仁选,周祖德,陈幼平,阳代平;可重用面向对象数控软件及其开发环境研究[J];华中理工大学学报;1999年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 张仁杰;关于除法器的FPGA算法实现[D];吉林大学;2007年
2 王广丰;基于ARM微处理器的嵌入式数控系统的设计与实现[D];南京航空航天大学;2006年
3 胡成;基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统研究[D];南京理工大学;2007年
4 冉龙明;基于ARM和FPGA的数控系统研究及实现[D];电子科技大学;2008年
5 何云霞;嵌入式Linux系统移植与实现[D];电子科技大学;2009年
6 吴晓陆;基于FPGA的USB通信系统的设计[D];大连交通大学;2010年
7 赵拯宇;基于Qt/Embedded和Qtopia的嵌入式GUI研究与实现[D];太原理工大学;2009年
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1 李连华;;基于FPGA的电子密码锁设计[J];中国科技信息;2006年01期
2 王宾;梁峰;张娜珍;司马伟昌;邵士勇;侯可勇;渠洪波;李海洋;;基于FPGA的单粒子气溶胶质谱时序控制系统[J];仪器仪表学报;2006年08期
3 贡亚丽;王文明;;基于单片机的FPGA在线配置[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2006年04期
4 常奇峰;王开福;;基于DSP和FPGA的视频采集实时处理系统设计[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);2010年02期
5 吴爱平;李勇华;;基于FPGA的电缆遥测系统接口电路设计[J];石油仪器;2010年03期
6 张卿;;基于FPGA的音乐演奏电路及电子琴的设计[J];现代经济信息;2009年16期
7 陈楠;;FPGA在DDS技术中的应用[J];广西轻工业;2011年07期
8 项雷军,杨继隆,季行建;FPGA技术在电火花成型机床控制器中的应用[J];机械与电子;2004年11期
9 杨慧芬;逻辑分析仪的试验研究[J];武汉工业学院学报;2004年04期
10 刘成臣,卢佩,张桔苹;基于FPGA的键盘给定式双路直流稳压电源设计[J];天津科技大学学报;2005年02期
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1 侯金华;;基于FPGA的SOC系统可靠性设计[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
2 张健;孙辉先;陈晓敏;安军社;;反熔丝FPGA的可靠性设计措施[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年
3 ;Design and Research of Video Fire Detection System Based on FPGA[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
4 董雪;费建军;白娇杨;;基于FPGA的智能火灾报警系统的设计与研究[A];天津市电视技术研究会2012年年会论文集[C];2012年
5 肖松;李跃华;张金林;;基于FPGA局部动态可重构的抗SEU容错系统研究[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(下册)[C];2010年
6 王玮;钱伟康;应怀樵;;基于FPGA的PXI高速数据采集系统硬件设计[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
7 钱伟康;梁利娟;王丽丽;;一种基于FPGA的CAN总线船舶监控系统[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年
8 杨学友;叶振忠;刘常杰;李博文;;一种高速智能化视觉传感器设计[A];第三次全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2002年
9 鲁艳;雷维嘉;谢显中;;基于Avalon接口的交织编码技术的FPGA实现[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年
10 许超;肖铁;施柏鑫;;基于FPGA的电子内窥镜视频处理系统[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 海英;赛灵思发布新型FPGA芯片方案[N];人民邮电;2009年
2 ;实现FPGA产品差异化[N];中国电子报;2011年
3 ;FPGA为消费电子提供安全保证[N];中国电子报;2011年
4 本报记者 赵艳秋 冯晓伟 冯健;FPGA:市场应用广 门槛需降低[N];中国电子报;2009年
5 本报记者 冯晓伟;FPGA格局难改 新兴企业胜算几何?[N];中国电子报;2009年
6 ;异步架构FPGA实现业界最高速度[N];中国电子报;2009年
7 ;突破功耗和成本限制设计中国需要的FPGA[N];中国电子报;2009年
8 ;通信仍是FPGA最大市场[N];中国电子报;2009年
9 本报记者 梁红兵;赛灵思:降低FPGA应用门槛[N];中国电子报;2010年
10 华北光电技术研究所 刘刚;FPGA+DSP升级热像设计[N];中国电子报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张承畅;多FPGA系统的关键问题及应用研究[D];重庆大学;2011年
2 李鹏;基于元构件的FPGA硬件构件设计技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
3 余慧;时分交换的新型FPGA互连结构研究[D];复旦大学;2011年
4 谢丁;FPGA互连结构评估系统研究与实现[D];复旦大学;2011年
5 王忠明;SRAM型FPGA的单粒子效应评估技术研究[D];清华大学;2011年
6 廖永波;SOC软硬件协同方法及其在FPGA芯片测试中的应用研究[D];电子科技大学;2010年
7 唐玉兰;伪布尔可满足性算法及其在FPGA布线中的研究应用[D];江南大学;2010年
8 邬贵明;FPGA矩阵计算并行算法与结构[D];国防科学技术大学;2011年
9 薛晓勇;新型存储器在FPGA中应用的关键技术研究[D];复旦大学;2011年
10 隋文涛;FPGA布局算法研究[D];清华大学;2011年
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1 周志娟;相移波束形成的FPGA实现[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 陆俊;基于FPGA技术的高速插补系统的设计与研究[D];南京理工大学;2011年
3 许冲;激光脉冲定距算法研究与FPGA实现[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 叶忠彬;基于FPGA的数字频率合成系统的设计与实现[D];电子科技大学;2011年
5 彭涵阳;无串扰超声测距系统的激励方法及基于FPGA的设计与实现[D];天津大学;2010年
6 杜国女;基于FPGA的音乐景观灯的设计与实现[D];兰州交通大学;2011年
7 隆志远;基于FPGA和光电耦合的旋转机械非接触双向信号传输系统[D];南京航空航天大学;2010年
8 袁臻;电动多叶光栅通讯部分的FPGA实现[D];上海交通大学;2009年
9 刘开健;基于FPGA的实时图像处理系统的设计与实现[D];昆明理工大学;2008年
10 刘钰力;基于FPGA的SHA256高效数字加密系统[D];兰州大学;2011年
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