產品拋光機械設計

機械論文編號:JX109  附任務書,開題報告,答辯稿,所有電路原理圖,PCB,PIC_ADC程序,Nios 程序,字數:19351.頁數:60

畢業設計任務：
機械手及拋光機的結構和原理分析；
機械手及拋光機結構及傳動方案設計；
機械手及拋光機運動控制方案設計；
完成基于SOPC系統的運動控制軟件設計；
完成硬件電路設計；
完成整機系統運行調試；
完成設計說明書；

摘    要
隨著大規模集成電路的飛速發展，片上系統的實現成為可能，以IP(Intellectual Property)芯核為標志的基于FPGA\CPLD的現代EDA技術逐漸成為復雜電路系統設計的主要方法之一，IP核也成為知識經濟的一個重要特征。
本方案設計一種以可編程片上系統（SOPC）為設計手段，以高度集成的大規模FPGA為基礎，實現基于SOPC系統的拋光機運動控制。本設計主要探討拋光機運動控制的設計、硬件電路的原理設計，運用ALTERL公司功能強大的開發環境在該公司Cyclone II 系列EP2C5Q208C8型號的FPGA芯片上構建SOPC系統并自主設計IP核，運用Verilog HDL語言在QuartusII平臺上編寫智能PWM模塊及其它組件，由Nios II軟核處理器作數據處理與控制核心，控制PWM模塊、數據采集模塊、鍵盤及顯示模塊，由軟件實現手動和自動加工功能，并控制拋光機組實現拋光機頭四個自由度運動，工作臺轉動，夾具X、Y兩個平面運動，可完成工件任何角度的圓弧加工。

關鍵詞：拋光機；運動控制；SOPC技術；FPGA

目    錄
摘    要 I
Abstract II

第1章 緒 論 1
1.1 課題背景 1
1.2 本課題的提出和完成的具體任務 2
本章小結 2
第2章 拋光機運動控制方案設計 3
2.1 產品拋光機機構方案設計 3
2.2 方案討論與確定 6
2.2.1 數控系統現狀 6
2.2.2 數控系統的運動控制卡 7
本章小結 7
第3章 SOPC系統架構 8
3.1 FPGA簡介 8
3.2片上可編程系統SOPC 8
3.3嵌入式Nios II 32位微處理器 9
3.4 Verilog HDL語言簡介 10
3.5 Quartus II 10
3.5 SOPC builder 10
3.6 Nios II IED開發環境 12
3.7 ModelSim SE仿真平臺 12
本章小結 12
第4章 基于SOPC的拋光機運動控制系統 13
4.1可定制IP核 13
4.1.1 NIOS Ⅱ模塊系統設計 13
4.1.2 PLL 模塊 14
4.2 FPGA的高精度軸驅動 15
4.3 FPGA并發執行 15
4.4系統工作原理 15
本章小結 16
第5章 控制系統設計與實現 17
5.1 PWM控制 17
5.1.1伺服系統 17
5.1.2 PWM的伺服系統驅動器 17
5.1.3 FPGA的PWM模塊設計 18
5.1.4 Nios II對PWM的控制 19
5.2 傳感器 20
5.2.1傳感器應用 20
5.2.2 PIC單片機簡介 20
5.2.3 PIC單片機對傳感器的控制 20
5.2.4 PIC單片機對PWM模塊的控制 23
5.2.5 Nios II對數據的采集 23
5.3 手動設置 25
5.3.1操作面板 25
5.3.2手動調整 25
5.4 智能加工的實現 26
5.4.1 Nios II 控制核心 26
5.4.2 Nios II 運動控制的加工原理 27
5.4.3 Nios II 直線與弧形的加工原理 29
5.5 LCD液晶顯示 29
5.5.1 12864 液晶 29
5.5.2 12864 液晶接口 30
5.5.3 12864驅動程序 34
5.6輔助功能 34
5.6.1 LED狀態顯示 34
5.6.2其他輔助功能 34
本章小結 35
第6章 系統硬件設計 36
6.1 FPGA芯片內部電路設計 36
6.2 FPGA外部電路設計 37
本章小結 41
第7章 模塊調試 42
本章小結 42

結束語 43
參考文獻 44
致謝 45
附錄 46