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1、项目编号南京工程学院大学生科技创新基金项目立 项 申 报 书项目名称： 基于单片机的PCB钻床控制系统设计负 责 人： 曹倚阳 学 号： 203100107 指导教师： 院 系： 自动化学院 联系电话： 18795991853 填表日期： 共青团南京工程学院委员会印制负责人姓 名曹倚阳 学号203100107 班 级自动化101 专 业自动化联 系 电 话18795991853 指导教师姓 名专业/研究方向职称/职务联 系 电 话负责人近年来承接、组织、参与的学术科技活动情况（含科技项目、学术论文名称、完成时间、鉴定、发展以及获奖情况等）项目组其他成员情况序号姓名学号班 级专业项目分工签名01
2、 成晓龙 203100110自动化101自动化组员02范大旭203100112自动化101自动化组员 项目组其他成员近年来承接、组织、参与的学术科技活动情况（含科技项目、学术论文名称、完成时间、鉴定、发展以及获奖情况等）研 究 项 目名 称基于单片机的PCB钻床控制系统设计 课题性质 自然科学类 人文社科类申请经费3000 一、项目的研究意义、国内外研究现状、水平和发展趋势，研究预期达到的科学技术水平、社会和经济效益。 印刷电路板是现代电子设备、电子仪器和电子计算机中必不可少的部分，印刷电路板的制造质量直接影响到电子仪器设备的可靠性和稳定性，甚至成为其成败的关键，同时它也影响电子仪器、设备的成
3、本和产品的竞争力。目前，国内已使用的印制板数控钻床大多采用的是以 8位单片机为处理器，其缺点是加工效率低、精度差。而印制板数控钻床厂家和研究单位开发模式都集中在PC机外加运动控制卡的基础上，其存在实时性、可靠性和经济性方面的问题。通过本课题研究，学生应了解PCB数控钻床的发展状况，掌握32位单片机的原理及使用方法，并完成基于32位单片机的完成钻床的控制系统设计，提高实际应用能力。 二、项目的研究内容、预计突破或解决哪些技术难题、研究的创新点。1在查阅大量的国内外文献的基础上，结合当前PCB钻床的现状，提出了本课题的设计目标。 2.PCB钻床控制系统方案设计，包括对微处理器的选择（选用的是S3C
4、2410）以及PCB钻床电机计算与选择。 3.对钻床控制系统的设计思想和实现原理进行了分析，并设计出基于ARM的PCB钻床控制系统的硬件平台，其中包括对电源电路设计、系统复位电路设计、晶振电路设计、存储系统设计、JTAG接口电路、串口通信的硬件设计、键盘、LCD及伺服电机控制电路设计。 4.PCB钻床控制系统的软件设计，包括键盘的软件设计、串口程序设计、LCD模块程序设计、电机控制功能的实现。 三、项目的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析印刷电路板是现代电子产品中必不可少的，随着印刷电路技术的发展，对其制造工艺和制造设备提出了更高的要求。在整个印制电路板的生产过程中，孔的加工是一道是十分
5、重要的工序。孔的加工占用生产时间最长，孔的位置精度和加工质量直接决定了孔的金属化和贴片等数道工序的加工，直接影响印制板的加工质量和加工成本。可见孔的加工在印制板制造工艺中的重要作用和重要地位。而数控机床钻孔是目前PCB精密孔位加工的主流技术。 国内使用的印制板数控钻床采用的是以8位单片机为处理器或是在PC机外加运动控制卡。以8位单片机为处理器的印制板数控钻床的缺点是加工效率低、精度差。而在PC机外加运动控制卡的印制板数控钻床又存在着实时性、可靠性和经济性方面的问题。本文针对两者的不足，运用32位单片机(ARM)技术来设计印制板数控钻床控制系统。 本文硬件结构以高性能低功耗的32位ARM嵌入式处
6、理器为核心，配以系统所需的外围模块。该系统不仅具有可靠性高、稳定性好、功能强的优点，而且具有良好的可移植性和可裁剪性，便于根据实际需求进行功能的扩展和裁剪。 本文完成了以下任务： 1.查阅相关资料，了解PCB数控钻床控制系统的发展，目前采用的方法以及优缺点。在此基础上，设计了基于32位单片机（ARM）的PCB钻床控制系统方案，微处理器选用的是S3C2410X处理器，机床X、Y、Z轴轴向进给电机经计算选用的是2001年西门子推出的1FK7HD交流伺服电机； 2.PCB钻床控制系统的硬件设计，其中包括对电源电路设计、系统复位电路设计、晶振电路设计、存储系统设计、JTAG接口电路、串口通信的硬件设计
7、、键盘、LCD及交流伺服电机控制电路设计； 3.PCB钻床控制系统的软件设计，包括键盘的软件设计、串口程序设计、LCD模块程序设计、电机控制功能的实现。 关键词 印制板；数控钻床；交流伺服电机；ARM处理器 四、研究工作条件和基础（包括前期研究工作基础，已有研究成果，现有的主要仪器设备、研究技术及协作条件等）现有研究场地为我校自动化学院创新实验室，用于该课题的32位ARM嵌入式处理器及相关硬件已经准备完毕，前期工作已经开展。五、预期研究成果1. 设计完成PCB钻床控制系统的软件，包括键盘的软件设计、串口程序设计、LCD模块程序设计、电机控制功能的实现，并可以实现相关功能。2.PCB钻床控制系统
8、的硬件设计，其中包括对电源电路设计、系统复位电路设计、晶振电路设计、存储系统设计、JTAG接口电路、串口通信的硬件设计、键盘、LCD及交流伺服电机控制电路设计； 3.相关论文1到2篇。六、考核目标软件设计成果及功能的实现情况相关论文完成情况七、主要参考文献或资料1 杜君文 邓广敏.数控技术.天津:天津大学出版社，2002 2 张琪.蓬勃发展的中国电子信息产业.半导体技术，2003.5：5-9 3 周凯.中国21世纪数控技术产业发展途径探讨J.中国机械工程.1999,(10):10. 4 陈烨.超高速数控机床控制系统的发展J.制造技术与机床.2000,(5)：12-14. 5 孙志永 赵砚江.数
9、控系统.北京:机械工业出版社，2002 6 王爱玲 张吉堂 吴雁.现代数控原理及控制系统.北京：国防工业出版社，2002 7 任玉田 焦振学 王宏甫.机床计算机数控技术.北京：北京理工大学出版社，1999 8 谢武 陈晓剑 邸允柱.我国数控机床竞争力现状及对策研究.经济师，2002(12)：66-67. 9 丁雪生.国产数控机床竞争力分析.世界制造技术与装配市场.2004 10 何松尧.PCB工业用CNC钻铣床技术的现状与发展趋势.机械与电子.1997 11 叶桂昀.自动控制元件.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2002 12 张清 周艳玲 刘炳山.数控机床进给系统交流伺服电机选择.PDF：1-
10、3 13 凌志浩 张文超 俞金寿.嵌入式系统结构及其发展概述.自动化仪表.2003（4）：1-5. 14 王田苗.嵌入式系统设计与实例开发(第二版).北京:清华大学出版社，2003 15 何立民.嵌入式系统的定义与发展历史，单片机与嵌入式系统应用，2004 16 Waync Wolf What and Why about Architecture for Embedded Systems.http:/www4.nCSU.edu/-efg/wcae/2000/submissions/wolf.pdf 17 魏庆福 郑文波.嵌入式系统的技术发展和我们的机遇.自动化博览.2002 18 What I
11、s an Embedded System?. http:/ 19 雷亚平 沈春林.杨忠二嵌入式系统的组成.航空计算技术.2003 20 周立功等.A Rlvl嵌入式系统基础教程.北京:北京航空航天大学出版社，2005 21 马义德 刘映杰 张新国.嵌入式系统的现状及发展前景.信息技术，2001 22 李佳.ARM系列处理器应用技术完全手册.北京：人民邮电出版社，2006 23 于明 范书瑞 曾祥烨.ARM9嵌入式系统设计与开发教程.北京：电子工业出版社，2006 24 周立功.MagicARM2410教学实验书.广州致远电子有限公司，2006八、经费预算支 出 科 目金 额（元）计 划 根 据
12、S3c2410型微处理器 300300*1ARM开发平台 1000 仿真器+开发板ARM9核心板 300 300*1其他元器件300具体价格资料及打印费300粗略计算总经费 3000 元，其中申请 3000 元，自筹 元项目组意见（项目的意义、项目组成员的学术水平、完成本项目的条件、填报内容的真实性等）项目组成员都有比较强的实践能力，学业水平突出，都有比较好的专业基础。PCB钻床控制系统不仅具有可靠性高、稳定性好、功能强的优点，而且具有良好的可移植性和可裁剪性，便于根据实际需求进行功能的扩展和裁剪，有较强的实际意义。项目负责人签字： 指导教师签字： 年 月 日 年 月 日院系专家组意见（项目的意义、项目组成员的学术水平、完成本项目的条件、填报内容的真实性等）专家评审组组长： （部门盖章） 年 月 日学校大学生科技创新基金指导委员会意见：专家评审组组长： （团委代章） 年 月 日第 3 页 共 6 页
