基于sep4020嵌入式多面菱体磨削控制系统设计和的研究

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1、摘要嵌入式技术是近年来发展最快的技术之一。采用嵌入式系统可以缩短研发周期，提高系统的可靠性和性价比。由于嵌入式系统具有成本低、体积小、功耗低、资源丰富、支持操作系统、软硬件可剪裁等特点，因而在数控领域中获得了广泛的应用。将嵌入式技术与数控技术相结合开发嵌入式数控系统是当今的一个研究热点。本课题论述了一种新型的多面菱体磨削控制系统设计与实施方案。在对嵌入式系统、数控系统、多面菱体磨削加工原理深入研究的基础上，完成了磨削控制系统软硬件总体方案设计。该系统采用SEP4020核心处理器，配以ATmega16辅助模块构成“ARM+单片机”双CPU型系统构架，通过扩展外围功能模块，构建硬件平台；采用µ

2、C/OS-II嵌入式实时操作系统构建软件平台，保证了系统的实时性、稳定性。本文完成了多面菱体磨削控制系统硬件系统设计。采用东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心设计的工业级ARM芯片SEP4020作为核心处理器，完成了其外围电路设计，主要包括储存器模块设计、电源电路设计、复位电路设计、LCD接口设计、JTAG接口设计、串口模块设计、步进输出模块设计、开关量输入输出模块设计。本文构建了基于µC/OS-II实时操作系统的软件开发平台，保证了系统对中断或异常的快速响应性，为应用程序的运行提供软件环境。主要包括SEP4020启动程序的设计、SEP4020平台上µC/OS-II的移植以及中断系

3、统的设计。本文完成了步进电机加减速控制算法设计及实现。首先分析了步进电机开环控制系统加减速控制的必要性，在对直线型、指数型和S型三种加减速曲线数学模型深入研究后，结合系统需求，选择直线加减速模型，该算法简单、易实现，机床响应快、效率高。针对直线加减速模型，设计了一种实现减速点自动判断的算法，并采用SEP4020的PWM模块完成了速度控制软件的方案设计与实现。结合多面菱体磨削加工工艺，本文完成了多面菱体磨削控制系统应用程序的设计与开发，实现了步进电机的三轴联动控制。磨削实验证明，该系统运行稳定可靠，满足高精度加工的同时，具有良好的开放性和维护性，实现了预期目标，具有广阔的应用前景。关键词：多

4、面菱体，SEP4020，µC/OS-II，加减速控制，磨削重庆大学硕士学位论文ABSTRACTEmbeddedtechnologyisoneofthefastestdevelopingtechnologiesinrecentyears.Theapplicationofembeddedsystemcanshortenthedevelopingcycleofproductsandimprovethereliabilityandcostperformanceofproducts.Inaddition,embeddedsystemhasthespecialtiesoflesscost,tinyvo

5、lume,lowpowerconsumption,abundantresources,supportingoperatingsystemandoffershardwareandsoftwarecustomizability.Therefore,ithasbeenwidelyusedinCNCfield.ThecombinationofembeddedtechnologyandnumericalcontroltechnologytodevelopNCsystemhasbecomeahotresearchpoint.Anoveldesignofthepolygonalprismgrinding

6、controlsystemisdiscussedinthispaper.Basedondeepstudyofembeddedsystem,numericalcontrolsystemandthegrindingprincipleofpolygonalprism,thegeneraldesignschemeisputforward.ByadoptingadualCPU-basedsystemarchitectureofARM+microcontrollerconsistofSEP4020coreprocessorandATmega16auxiliarymoduleaswellasexpand

7、ingperipheralfunctionmodules,thehardwareplatformisconstructed.Meanwhile,thesoftwareplatformisbuiltbasedonthereal-timekernelofµC/OS–II,whichensurestimelinessandstabilityofthesystem.Thehardwaresystemofthepolygonalp