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基于XBee-PRO的数控机床数据传输系统的设计与实现

作　者: 潘清眉
导　师: 鲍敏
学　校: 浙江理工大学
专　业: 机械工程
关键词: AVR ZigBee XBee-PRO 数据传输 数控机床
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 9次
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内容摘要


近年来，随着数控机床的普遍使用以及通讯技术的快速发展，机床的数据传输系统也得到了完善和发展。当前，部分数控机床数控系统都较为封闭，还存在较多依赖机床提供的RS232或者RS485串口通信接口与外界进行数据交换的通信方式。这类依靠有线方式传输或者手工输入进行数控加工程序变更的机床，很难适应多批次少量的定制化生产。不仅如此，这类机床的部分老式数控系统，存储数控文件的空间是有限的，当加工程序较多，有限的机床内存空间就无法满足需求，操作者不得不重复的进行删除和键入，加工程序代码的反复输入不仅影响程序的稳定性，也直接影响数控机床的工作效率。解决上述问题正是本课题的研究目的。本论文中数控文件从监控主机到机床的传输通过Zigbee无线通讯方案实现。本系统借用了DIGI公司的XBee-PRO模块，利用其组网能力和网络自愈机制，并在此基础上完成数据校验、数据重传以及文件同步等软件机制，简化了布线，解决节点动态加入等应用问题，增强了整个系统的灵活性。由于Zigbee的传输速率低，所以本系统是用于空闲时段的预发送，本系统为每个终端配备了一块以ATmega16L为核心的硬件模块，通过zigbee传输与更新数控代码，存储在AVR控制的flash芯片上，需要的时候，通过触摸屏将数控代码更新到数控机床里面去。在初步试验中，系统运行稳定，在ZigBee协议栈及上层通信协议的保障下，系统的无线数据传输系统稳定的完成数据传输任务，保证了监控主机与接受终端的通讯。上位机程序提供了方便的可视化操作界面，方便操作者查看操作指令文件以及对不同在线设备终端发送的数据。上位机程序能及时传达终端更新文件信息，并记载传输文件记录，提供了一个方便而又快捷有效的数据传输系统。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 课题研究背景  9
  1.2 国内外研究现状  9-12
    1.2.1 数控系统发展现状  9-10
    1.2.2 数控通信的发展现状  10-12
  1.3 数控机床的组成  12-13
  1.4 ZigBee无线通讯技术的优势  13-14
  1.5 ZigBee无线通讯技术在工业领域的应用  14-15
  1.6 论文主要内容  15-16
第二章 整体功能分析与结构设计  16-24
  2.1 整体功能需求分析  16-17
  2.2 MD5版本标记  17
  2.3 系统通讯协议的制定  17-19
    2.3.1 上层通讯协议的制定  17-18
    2.3.2 终端的接入请求与监控主机的应答  18
    2.3.3 终端的退出请求及监控主机的退出应答  18-19
    2.3.4 监控主机请求发送数据包  19
  2.4 系统重传机制的制定  19-20
  2.5 数据包的封包和拆包  20-22
  2.6 完整的数据包结构  22-24
第三章 系统硬件设计  24-38
  3.0 本系统的组网方案  24-25
  3.1 系统硬件结构图  25
  3.2 系统的通讯模块  25-26
  3.3 AVR单片机及其周边设计  26-28
  3.4 串口扩展模块以及外围电路的设计  28-30
  3.5 接口电路设计  30-31
  3.6 存储芯片  31-33
  3.7 电源电路设计  33-35
    3.7.1 24V转5V电源电路设计  33-35
    3.7.2 5V转3.3V电源电路设计  35
  3.8 JTAG仿真接口设计  35-36
  3.9 终端显示模块  36-38
第四章 终端的软件设计  38-49
  4.1 ZigBee无线网络构建通讯  38-40
    4.1.1 协调器建立网络  38
    4.1.2 终端设备加入网络  38-40
  4.2 AVR处理器的存储程序的CRC校验  40-43
  4.3 AVR与XBee-PRO模块通讯  43-44
  4.4 硬件程序的调试  44-45
  4.5 终端界面显示的实现  45-49
    4.5.1 驱动程序的设计思路  45-46
    4.5.2 通讯协议的规定  46
    4.5.3 终端界面显示  46-49
第五章 监控主机软件设计  49-60
  5.1 全局管理设计  49-50
  5.2 软件设计模式  50-54
    5.2.1 后台数据库的建立  51-52
    5.2.2 数据库管理模式  52-54
  5.3 软件使用的线程  54-57
    5.3.1 串口接收线程  55-57
    5.3.2 定时检查安全发送线程  57
  5.4 监控主机界面的实现  57-60
第六章 总结  60-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
攻读学位期间的研究成果  66

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 程序控制机床、数控机床及其加工
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