简易机械雕刻机中的运动控制_许贤泽.pdf

第 17卷第 4期 2004 年 ev nno ati of h 叮伍 al V l17N 4 J ly2004 简易机械雕刻机中的运动控制许贤泽张东明张立英( 1武汉大学电子信息学院湖北武汉 4300 79) 摘要本文论述了用复杂可编程逻辑控制器 C PLD实现三维机械雕刻机的运动控制方法包括控制系统结构模块实现擂补运动加减速控制等其 C PLD采用U SB总线与上位 PC机进行通信给出了 VH DL语言程序和仿真结果验证关键词 CPL D ;VHDL; 三维机械雕刻机运动控制 U S B总线中图分类号 TP3 73 文献标识码 B 文章编号 100 2 6673 ( 2(X) 4) 05094 02 O 引言近年来的基于 C NC( C哪 ut N m ri al C tro l) 的机械雕刻机作为一种机电一体化高科技产品应用相当广泛随着市场需求的不断扩大以及模具工业的迅速发展除首饰标牌和工艺品的模具制造需要雕刻以外很多日常生活用品如服饰用品钟表零件的模具也大量需要雕刻加工 IlJ 目前国内市场上的三轴机械雕刻系统多采用专用的运动控制卡来实现对三轴驱动步进电机的控制价格比较高集成电路的蓬勃发展使得数字电路的应用出现非常大的发展空间目前采用一片价格低廉的集成电路芯片可以实现复杂的逻辑运算利用片内高频率计数器经分频后可产生多频率驱动脉冲使用 CPLD ( CmP lex P脚 m mb lLo gi D i) 的设计软件可将设计好的程序烧写人 C PLD器件使开发费用和时间大大缩短因此研究一种采用 CPL D芯片来代替运动控制卡实现对三轴驱动步进电机的控制具有一定的实用价值机象象象象象象象象象应应应用程序序序序序序序序序序步步步步步步步步步步步进电机机运运运运运运运运运动动动 B驱动动动函数库库库驱驱驱驱驱驱驱驱驱驱驱驱驱动器器控制器器器器器器器器器器 888 内核核核核圈 1 三维机械雕刻机控制系统 Figl T h 沈d 七山 i alM ec b i回 C C t lSys tm C PLD芯片 CP LD的运动控制程序用 VH DL语言编写接收数据和命令并具体实现雕刻机的运动控制功能 US B总线具有易于使用数据传输快速可靠灵活成本低省电和不占用过多的PC 资源(如端口地址扩展槽)等优点 US B芯片采用 CyP re ss公司的 ANZ1 3 lQ C 该芯片带有 805 1内核并参与 US B协议转换减少了驱动程序开发的工作量三维机械雕刻机运动控制系统三维机械雕刻机的运动控制系统如图 1所示整个控制系统软件分为应用程序运动函数库 US B驱动程序 8051 固件及 C PLD 的运动控制程序应用程序采用基于W indo w 的 VC 来编写用户通过应用程序界面来设置雕刻速度和启停控制并可以直观了解雕刻的进度运动函数库以 VC 动态链接库的形式编写完成圆弧粗插补功能应用程序通过 US B驱动程序来和设备进行数据交换 805 1固件除完成 US B协议转换功能外接受应用程序发来的数据和指令把它发送给收稿日期 20 0 4 06 18 2 EPM 7128程序模块 21 EPM 7,28程序模块结构 EP 几1712 8程序模块如图 2所示接口逻辑单元实现 C PLD与单片机( E Z USB)的接口阅通过编程实现片