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大幅面扫描喷绘一体机的运动控制器的设计与实现

作　者: 盛家波
导　师: 田玉敏
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 扫描喷绘一体机 运动控制器 微控制器 现场可编程逻辑阵列
分类号: TP334.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着打印机市场的发展，大幅面扫描仪和大幅面喷绘机已经应用于各个领域。由于扫描喷绘一体机能够同时实现打印、扫描、复印等多种功能，对其需求也在日益增加。扫描喷绘一体机运动控制器作为一体机的执行模块，主要负责接收、解析和执行来自主控制器的命令，结合对敏感元件的检测，控制一体机机械部件的运动，使打印过程有序地进行。在对扫描喷绘一体机的工作原理、工作过程、机械机构原理等进行研究的基础上，根据扫描喷绘一体机总体设计要求，提出了扫描喷绘一体机的运动控制器的总体设计方案，设计实现了运动控制电路和软件。运动控制器硬件电路采用微控制器和现场可编程逻辑阵列相结合的方式实现，体积小，可靠性高。本文详细论述了运动控制器硬件电路的总体设计方案以及各功能模块的详细设计和实现；针对FPGA内部逻辑设计，给出了功能和时序仿真图。在FPGA内部，通过硬件编程实现了两种电机速度、加速度控制方案：基于Rom表的线性加速度和S曲线加速度。在FPGA内部采用状态机实现了光栅信号四倍频，提高了位置反馈的精度和可靠性，保证了喷头的精确定位；结合FPGA中的设计，给出了运动控制器软件的总体设计，以及各功能模块的详细设计，提出了进纸电机和走纸电机的速度同步方法。对扫描喷绘一体机的运动控制器硬件、软件的调试结果表明:所设计驱动控制器的各功能模块工作稳定，满足设计要求。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 一体机  7-8
    1.1.1 一体机的分类  7
    1.1.2 一体机的性能指标  7-8
  1.2 大幅面扫描喷绘喷一体机的发展现状  8-9
  1.3 论文的主要工作及内容安排  9-11
第二章 大幅面喷绘打印机  11-17
  2.1 大幅面扫描喷绘打印机  11-13
    2.1.1 大幅面喷绘打印机概念  11
    2.1.2 大幅面喷绘打印技术的分类  11-13
    2.1.3 大幅面喷绘打印机的优势和应用  13
  2.2 大幅面扫描喷绘一体机主体结构  13-14
  2.3 大幅面喷绘打印机的主体结构  14-17
    2.3.1 喷头小车系统  15
    2.3.2 运动控制系统  15-16
    2.3.3 数据处理系统  16-17
第三章 运动控制器硬件电路的设计与实现  17-35
  3.1 扫描喷绘一体机的运动控制器的整体设计方案  17-19
    3.1.1 运动控制器的主要功能  17-18
    3.1.2 运动控制器的整体设计方案  18-19
  3.2 运动控制器主要器件选型  19-26
    3.2.1 微控制器的选型  19-22
    3.2.2 现场可编程门阵列FPGA的选型  22-23
    3.2.3 电机芯片选型  23-25
    3.2.4 其它芯片的选择  25-26
  3.3 运动控制器硬件电路的详细设计与实现  26-35
    3.3.1 电源模块电路图  27-28
    3.3.2 MCU模块电路图  28-29
    3.3.3 FPGA模块电路  29-31
    3.3.4 敏感元件模块电路  31-32
    3.3.5 电机模块电路  32-35
第四章 运动控制器核心功能的FPGA内部逻辑实现  35-51
  4.1 电机驱动模块  35-45
    4.1.1 基于Rom表的线性加速方案的电机模块的实现  35-40
    4.1.2 基于FPGA程序的S曲线加速方案的电机模块的实现  40-45
  4.2 光栅解码及打印脉冲生成模块  45-49
    4.2.1 光栅的四倍频细分和辨向  45-46
    4.2.2 打印脉冲的控制  46-47
    4.2.3 光栅模块功能仿真  47-49
  4.3 其它模块  49-51
第五章 运动控制器的软件的设计与实现  51-63
  5.1 驱动控制软件的总体设计  51-52
  5.2 驱动控制软件详细设计  52-63
    5.2.1 软件初始化  52-54
    5.2.2 设备初始化  54-57
    5.2.3 命令接收和命令解析  57-58
    5.2.4 命令处理和状态反馈  58-63
第六章 结束语  63-65
  6.1 总结  63-64
  6.2 展望  64-65
致谢  65-67
参考文献  67-69

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 外部设备 > 输出设备
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