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1、编号 本科生毕业论文基于ARM的数控冲床自动送料系统设计ARM-based CNC punch automatic feeding system design学 生 姓 名专 业学 号指 导 教 师学 院 二一三年六月 毕业设计（论文）原创承诺书1本人承诺：所呈交的毕业设计（论文）基于单片机构成环境温湿度实时测控系统的研究，是认真学习理解学校的长春理工大学本科毕业设计（论文）工作条例后，在教师的指导下，保质保量独立地完成了任务书中规定的内容，不弄虚作假，不抄袭别人的工作内容。2本人在毕业设计（论文）中引用他人的观点和研究成果，均在文中加以注释或以参考文献形式列出，对本文的研究工作做出重要贡献的
2、个人和集体均已在文中注明。3在毕业设计（论文）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。4本人完全了解学校关于保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交论文和相关材料的印刷本和电子版本；同意学校保留毕业设计（论文）的复印件和电子版本，允许被查阅和借阅；学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计（论文），可以公布其中的全部或部分内容。以上承诺的法律结果将完全由本人承担！作 者 签 名： 年 月日摘 要数控冲床送料系统主要用于与冲床实现配套，在冲孔过程中按照程序设定控制板料移动和冲床冲孔，实现冲孔的高度自动化。本文采用目前广泛使用的32位ARM微处理器，Samsu
3、ng公司基于ARM920T的S3C2440A作为系统的主控制器，该处理器主要面向嵌入式设备，具有性价比高功耗低的特点，并且在嵌入式Linux操作系统下可移植性好，具有较强的控制能力和丰富的片内资源。该系统能实现数控冲床的自动送料，软硬件结构简单，定位精度高，操作简单方便，具有良好的人机界面。论文首先根据生产实际要求和控制系统设计原则，确定了送料系统的软硬件总体设计方案。 关键字：自动送料系统 嵌入式系统 ARM S3C2440ABSTRACTNumerical control punch feeding system is mainly used to match with the punch
4、,control the panel veneer to move and the punch to punch according to the settings of the programs in the process of punching, to achieve a high degree of automation of punching.In this paper, S3C2440A,(Samsungs ARM920T based controller),which is dely used as a 32-bit ARM microprocessor, is used as
5、the main controller, the processor is manily for embedded devices which has a high cost-effective and low power consumption, its easy to migration in the embedded Linux operating system and has a strong control ability and rich chip resources.The system enables the machine to feed punching automatic
6、ally, the structure of hardware and software is simple, and its easy to operate, the system has a high accuracy of positioning and good human-machine interface. The paper also introduces antijamming technology of the hardware and software of the system.Keywords：Automatic Feedingsystem Embedded Syste
7、m ARM S3C2440目 录摘 要IABSTRACTII目 录I第1章 前言11.1嵌入式系统概述11.2冲压生产自动送料装置的概况及发展趋势21.3选题的背景和意义31.4本课题的研究现状41.5论文的主要内容和结构5第2章 自动送料运动控制系统总体设计62.1 系统设计原则62.2 数控冲床系统的组成62.3 冲床数控自动送料系统的总体设计72.3.1冲床数控系统硬件结构设计72.3.2冲床数控系统软件结构设计82.3.3 ARM9芯核简介9第3章 数控技术中的插补运动控制原理123.1数控技术中常用的插补算法123.2 粗插补123.3 精插补133.3.1 数字积分法的基本原理13
8、3.3.2 DDA直线插补器133.4速度的控制方法14第4章 自动送料运动控制系统硬件设计154.1 S3C2440A微处理器简介154.2存储器接口电路154.3通讯模块164.3.1串口通讯模块164.3.2 USB通讯174.3.3 JTAG接口184.4 LCD触摸屏模块194.5硬件抗干扰设计19第5章 自动送料运动控制系统的软件设计215.1软件系统总体设计215.2 ARM软件开发流程及开发工具介绍215.3加减速控制模块设计225.4通讯模块设计23第6章 结论及进一步研究的建议256.1结论256.2进一步研究的建议25参考文献26致 谢27第1章 前言1.1嵌入式系统概述
9、20世纪70年代末，微处理器出现，并随着计算机技术和半导体技术的发展而迅速发展起来，以微处理器为核心的微型计算机具有体积小、成本低、功耗低、可靠性高、计算能力强等特点.人们按照各自需求将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制，把这种嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的计算机系统称作嵌入式计算机系统。在多数网站和书籍资料中，对嵌入式系统的定义大多是这样的：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，从而能够适应实际应用中对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序
10、四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能，嵌入式系统的三个基本要素是：嵌入性、专用性与计算机系统【1】。嵌入式系统与通用计算机系统有很大的不同，与通用计算机系统相比，具有以下特点：(l)嵌入式系统通常是面向特定应用，因此嵌入式CPU大多工定用户群设计的系统中，能够把PC中许多由板卡完成的任务集中在芯片内部，通常具有低功耗、体积小、集成度高等特点；(2)按照嵌入式系统的定义，它是某种技术过程的核心处理环节，满足技术过程的时限要求，.自然具有实时处理的特性嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率的设计，系统要精简；(3)嵌入式产品的使用人员多为非计算机专业人士，使用环条件往往恶劣，其健壮
11、性及可靠性是该类产品的必备条件，为提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统的软件一般都是固化在存储器芯片中，而不是存储与磁盘等载体中【2】。嵌入式系统是硬件和软件的综合体，所以嵌入式系统可以分为硬件和软件两部分。(1)嵌入式系统的硬件嵌入式硬件包括处理器、存储器、外设、I/O端口等，嵌入式处理器是系统的硬件核心。近年来，随着大量先进的微处理器制造技术的发展，越来越多的嵌入式系统用嵌入式处理器建造，而不是用通用目的的处理器，这些嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器，目前使用较多的嵌入式处理器有：嵌入式微处理器(EMPU)嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU嵌入式处理器目前主要
12、有PowerPC、68000、MIPS和ARM系列。嵌入式微控制器(MCU)嵌入式微控制器又称单片机，一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM等各种必要功能和外设、微控制器是目前嵌入式系统工业的主流，目前的品种和数量最多，比较有代表性的包括8051等。嵌入式DSP处理器(EDSP)DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，适合执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高，嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是Texashistruments的TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。嵌入式片上系统(SOC)SOC是随着EDI的推广和VLSI设
13、计的普及化及半导体工艺的迅速发展，在一个硅片上实现的一个更为复杂的系统，各种通用处理器内核将作为SOC设计公司的标准库，成为VLSI设计中一种标准的器件，用标准的VHDL等语言描述，存储在器件库中，用户只需定义出其整个应用系统，仿真通过后就可以制作样品。目前有代表性的产品是Tricore、M-core、Neuron芯片等等【3】。(2)嵌入式系统的软件嵌入式系统的软件部分主要包括嵌入式操作系统和应用软件，而嵌入式操作系统是核心，是嵌入式应用的基础平台，是连接硬件和应用程序的系统程序。操作系统发展到现在，广泛使用的主要有：多道批处理操作系统、分时操作系统以及实时操作系统。由嵌入式系统的特点可以看
14、出，嵌入式操作系统主要是实时操作系统，实时操作系统是事件驱动的，它能对来自外界的作用和信号在限定的时间范围内做出响应，它强调的是实时性、可靠性和灵活性，与实时应用软件相结合成为有机的整体，起着核心作用，由它来管理和协调各项工作， 为应用软件提供良好的软件运行环境及开发环境。1.2冲压生产自动送料装置的概况及发展趋势冲压成形作为一门古老而又年轻的制造技术，几乎渗透到国民经济的每一个部门。随着我国工业的发展，冲压制件类型、工艺的复杂化以及人性化生产要求，手工送料的冲压加工生产由于存在着效率、速度、精度、安全等方面的一系列问题，冲压生产的手工送料已逐步由自动送料机构所取代，从而进一步满足了冲压生产自
15、动化，大幅度提高生产节拍、生产质量等的要求【4】。随着电子、计算机、自动控制以及精密机械与测试技术的不断提高和发展，数冲压设备与自动送料装置也在随着数控机床的发展而在迅速发展和演变，概括起来要表现在以下一些方面：(1)高精度化当代工业产品对精度的要求越来越高，很多精密零件的误差范围要求在微米内，与之相适应，在计算机技术发展的推动下，各种加工精度补偿技术得到了应用发展。作为数控自动化的辅助装置，自动送料装置的精度会直接影响产品的精度，追自动送料装置的高精度化是永恒的主题，这主要表现在定位和进给量的大小上。(2)高速度化提高生产效率主要表现在提高机床主轴的转速和送料的进给量方面，如日本DIMAC公司生产的NC伺服辊轮送料机，能实现连续高速送料，最高速度可以达100m/min，使机床的加工效率大幅提高。(3)高柔性化市场竞争的日益激烈，利用最少的设备来生产尽可能多的冲压制件，间接的降生
