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基于DSP的气动伺服控制器硬件研究与设计

作　者: 张孝阳
导　师: 李军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 气动伺服技术 DSP TMS320F2812 CPLD
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

气动控制技术是以压缩空气为工作介质进行能量和信号传递的工程技术,它不仅具有经济、安全、可靠、便于操作等优点,而且对于改善劳动条件、提高劳动生产率和产品质量,具有非常重要的作用。目前气动控制技术已成为实现工业自动化重要的技术手段之一,但传统气动系统控制方式经常无法满足许多设备的自动控制要求,因此迫切需要研究出新的控制方式。根据气动伺服控制系统的特点,提出了气动伺服控制器设计的总体方案,并在此基础上确定了气动伺服控制器的硬件设计要求。在硬件设计中完成了CPU的选型、片外存储器、A/D、D/A、RS232、ECAN局域网络、LAN通信网络,液晶显示、键盘控制、仿真、复位、电源等模块设计。并且采用CPLD协调外围器件的工作,使用Verilog HDL编程语言,编写了CPLD对AD、DA、LAN和液晶键盘的控制程序,使其能够协调工作,增加了系统的灵活性。软件调试使用集成开发环境CCS3.3作为开发工具,采用C语言编程,对各主要功能模块的控制子程序进行了开发设计,完成了片外存储器、A/D、D/A、RS232、LAN,液晶显示、键盘控制等模块的软件调试。在搭建的气动伺服控制器测试平台上对设计的气动伺服控制器的性能进行了实验研究,实验验证了控制器设计的正确性和合理性,实验结果表明本控制器采样精度高,运算速度高,通信能力强,可以满足气动伺服系统的性能要求,具有较强的工业实用价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题来源及研究意义  8-9
  1.2 电-气伺服控制系统的国内外发展概况  9-12
  1.3 数字信号处理芯片的发展与应用  12-13
  1.4 本课题主要研究内容  13-14
  1.5 本章小结  14-15
第2章气动伺服系统硬件性能要求  15-21
  2.1 气动位置伺服总体方案确定  15
  2.2 气动伺服控制器硬件要求的确定  15-16
  2.3 控制方案选择及CPU 确定  16-20
    2.3.1 控制方案确定  16-17
    2.3.2 CPU 的确定  17-19
    2.3.3 DSP 芯片的选型  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第3章气动伺服控制器的硬件设计  21-39
  3.1 时钟及电源模块设计  21-24
  3.2 外扩存储器模块设计  24-26
  3.3 模拟量输入输出模块设计  26-30
    3.3.1 A/D 转换电路  26-29
    3.3.2 D/A 转换电路  29-30
  3.4 通信模块设计  30-35
    3.4.1 控制区域网络CAN 的接口设计  31-32
    3.4.2 RS232/RS485 通信电路设计  32-33
    3.4.3 以太网接口电路设计  33-35
  3.5 人机接口模块设计  35-37
    3.5.1 液晶模块电路设计  35-37
    3.5.2 键盘电路设计  37
  3.6 数字量输入输出模块设计  37-38
  3.7 本章小结  38-39
第4章系统装配与调试  39-61
  4.1 系统电路的制作与调试  39-42
    4.1.1 系统印制电路板（PCB）的绘制  39-40
    4.1.2 可靠性及抗干扰能力研究  40-41
    4.1.3 硬件装配与调试  41
    4.1.4 硬件调试中遇到的主要问题及其解决方法  41-42
  4.2 CPLD 的Veilog HDL 语言设计  42-44
    4.2.1 CPLD 的基本原理  42-43
    4.2.2 CPLD 的开发流程  43-44
  4.3 CPLD 的系统功能实现  44-49
    4.3.1 AD7656 接口的CPLD 控制  44-45
    4.3.2 DAC7744 接口的CPLD 控制  45-47
    4.3.3 CS8900A 网络芯片接口的 CPLD 控制  47
    4.3.4 液晶接口的CPLD 控制  47-48
    4.3.5 4×4 矩阵键盘控制器的CPLD 实现  48-49
  4.4 系统子程序调试  49-59
    4.4.1 AD 采样子程序  50-51
    4.4.2 DA 输出子程序  51-53
    4.4.3 RS232/RS485 通信调试  53-54
    4.4.4 以太网通信子程序  54-56
    4.4.5 液晶显示子程序  56-57
    4.4.6 键盘子程序  57-58
    4.4.7 DI/DO 子程序  58-59
  4.5 本章小结  59-61
第5章实验分析  61-65
  5.1 气动伺服系统组成  61-62
  5.2 实验及分析  62-64
  5.3 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-70
致谢  70

基于DSP的气动伺服控制器硬件研究与设计

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