论文摘要
运动控制器是运动控制系统的核心部件,是通过对由电机驱动的执行机构等设备进行运动控制,以实现预定运动轨迹目标的装置。随着运动控制技术的不断进步和完善,开放式、高性能、低成本、通用嵌入式运动控制器的发展成为市场的必然需求。当前市场上的运动控制器主要是基于PC总线的运动控制卡,需要插入计算机主板的PCI或者ISA插槽,因此难以独立运行和小型化。针对这些问题,本论文设计了以微控制器（MCU）和可编程逻辑器件（PLD）为核心的三轴运动控制器。并且详细介绍了该控制器的软硬件设计。嵌入式三轴运动控制器在硬件电路设计中采用了抗干扰技术及模块化设计思想,简化了系统的结构,降低了成本,提高了系统的可靠性,而且编程灵活方便,使系统具有更强的适应性。控制器的硬件主要包括以微控制器和可编程逻辑器件组成的控制器核心以及外围接口电路。其中微控制器主要完成插补运算,并发出脉冲控制电机进行运动,完成运动轨迹控制;可编程逻辑器件主要完成控制器的逻辑控制功能。外围接口电路的设计主要包括外围存储电路设计、人机接口电路设计、通信模块的设计等,完成相应的数据存储、人机交互和数据通信的功能。论文介绍了各芯片主要的功能和用法,并给出了具体的硬件原理图。在运动控制器的软件设计方面,本文基于windows操作系统,采用C语言为开发工具,运用面向对象和模块化的编程思想,将所有指令分为运动控制类、制动类、位置和状态查询类、中断管理四大类。并且为每一类指令详细编写了功能相对独立、以参数传递为主、符合调用习惯的API函数。用户可以根据所提供的API函数库,设计出各具特色的专用运动控制系统。另外,还运用VC++6.0的强大可视化功能为本嵌入式运动控制器编写了友好的人机交互界面,使用户能够通过上位机对运动控制系统进行调试和控制。论文将所设计的嵌入式控制器成功应用于气动打标机中,验证了所设计的嵌入式运动控制器的有效性。总之,本文完成了嵌入式三轴运动控制器的设计,运动控制API函数的编写,并且通过应用研究说明了硬件平台和软件结构的正确性,为今后嵌入式多轴运动控制器的开发打下了良好的技术基础。