产品抛光机械设计

论文编号:JX109  附任务书,开题报告,答辩稿,所有电路原理图,PCB,PIC_ADC程序,Nios 程序,字数:19351.页数:60

摘    要
随着大规模集成电路的飞速发展，片上系统的实现成为可能，以IP(Intellectual Property)芯核为标志的基于FPGA\CPLD的现代EDA技术逐渐成为复杂电路系统设计的主要方法之一，IP核也成为知识经济的一个重要特征。
本方案设计一种以可编程片上系统（SOPC）为设计手段，以高度集成的大规模FPGA为基础，实现基于SOPC系统的抛光机运动控制。本设计主要探讨抛光机运动控制的设计、硬件电路的原理设计，运用ALTERL公司功能强大的开发环境在该公司Cyclone II 系列EP2C5Q208C8型号的FPGA芯片上构建SOPC系统并自主设计IP核，运用Verilog HDL语言在QuartusII平台上编写智能PWM模块及其它组件，由Nios II软核处理器作数据处理与控制核心，控制PWM模块、数据采集模块、键盘及显示模块，由软件实现手动和自动加工功能，并控制抛光机组实现抛光机头四个自由度运动，工作台转动，夹具X、Y两个平面运动，可完成工件任何角度的圆弧加工。

关键词：抛光机；运动控制；SOPC技术；FPGA

毕业设计任务：
机械手及抛光机的结构和原理分析；
机械手及抛光机结构及传动方案设计；
机械手及抛光机运动控制方案设计；
完成基于SOPC系统的运动控制软件设计；
完成硬件电路设计；
完成整机系统运行调试；
完成设计说明书；

  目    录
摘    要 I
Abstract II

第1章 绪 论 1
1.1 课题背景 1
1.2 本课题的提出和完成的具体任务 2
本章小结 2
第2章 抛光机运动控制方案设计 3
2.1 产品抛光机机构方案设计 3
2.2 方案讨论与确定 6
2.2.1 数控系统现状 6
2.2.2 数控系统的运动控制卡 7
本章小结 7
第3章 SOPC系统架构 8
3.1 FPGA简介 8
3.2片上可编程系统SOPC 8
3.3嵌入式Nios II 32位微处理器 9
3.4 Verilog HDL语言简介 10
3.5 Quartus II 10
3.5 SOPC builder 10
3.6 Nios II IED开发环境 12
3.7 ModelSim SE仿真平台 12
本章小结 12
第4章 基于SOPC的抛光机运动控制系统 13
4.1可定制IP核 13
4.1.1 NIOS Ⅱ模块系统设计 13
4.1.2 PLL 模块 14
4.2 FPGA的高精度轴驱动 15
4.3 FPGA并发执行 15
4.4系统工作原理 15
本章小结 16
第5章 控制系统设计与实现 17
5.1 PWM控制 17
5.1.1伺服系统 17
5.1.2 PWM的伺服系统驱动器 17
5.1.3 FPGA的PWM模块设计 18
5.1.4 Nios II对PWM的控制 19
5.2 传感器 20
5.2.1传感器应用 20
5.2.2 PIC单片机简介 20
5.2.3 PIC单片机对传感器的控制 20
5.2.4 PIC单片机对PWM模块的控制 23
5.2.5 Nios II对数据的采集 23
5.3 手动设置 25
5.3.1操作面板 25
5.3.2手动调整 25
5.4 智能加工的实现 26
5.4.1 Nios II 控制核心 26
5.4.2 Nios II 运动控制的加工原理 27
5.4.3 Nios II 直线与弧形的加工原理 29
5.5 LCD液晶显示 29
5.5.1 12864 液晶 29
5.5.2 12864 液晶接口 30
5.5.3 12864驱动程序 34
5.6辅助功能 34
5.6.1 LED状态显示 34
5.6.2其他辅助功能 34
本章小结 35
第6章 系统硬件设计 36
6.1 FPGA芯片内部电路设计 36
6.2 FPGA外部电路设计 37
本章小结 41
第7章 模块调试 42
本章小结 42

结束语 43
参考文献 44
致谢 45
附录 46