(二维数控平台控制系统设计08.docVIP

基于ARM嵌入式系统的二维平台设计 摘要 随着移动设备的流行和发展，嵌入式系统已经成为一个热点。它并不是最近出现的新技术，只是随着微电子技术和计算机技术的发展，微控制芯片功能越来越大，而嵌入微控制芯片的设备和系统越来越多，从而使得这种技术越来越引人注目。它对软硬件的体积大小、成本、功耗和可靠性都提出了严格的要求。嵌入式系统的功能越来越强大，实现也越来越复杂，随之出现的就是可靠性大大降低。最近的一种趋势是一个功能强大的嵌入式系统通常需要一种操作系统来给予支持，这种操作系统是已经成熟并且稳定的，可以是嵌入式的Linux，WINCE等等。本文所要研究的就是基于ARM嵌入式系统的二维平台设计系统的设计与实现。本设计采用了飞利浦的32位ARM微处理器LPC2104作为核心处理器。 目录 1. 课程设计任务书 4 1.1 课程设计任务 4 1.2 课程设计目的 4 1.3 课程设计要求 4 1.4 课程设计内容 4 1.5 设计的目的与意义 4 1.6 设计内容 4 1.7 课程设计进度安排 5 1.8 课程设计考核办法 6 2. 硬件设计 7 2.1 LPC2104芯片介绍及设计 7 2.2 电源电路设计 9 2.3 系统复位电路 9 2.4 系统时钟电路 10 2.5 UART通用异步串行接口电路 11 2.6 JTAG调试接口设计 12 2.7 限位开关电路 13 2.8 X、Y轴驱动电路 14 2.9 引脚图 14 2.10 两相混合式步进电机细分驱动器 SH-20403 15 3. 系统电源电路设计 18 3.1 多输出电路设计 18 3.1.1 确定多路输出的技术指标 18 3.1.2 确定反馈电路 18 3.1.3 电路设计 20 3.2 多路输出式高频变压器的设计 20 3.3 多路输出单片开关电源的改进方案 22 4. 软件设计 24 4.1 工作原理 24 4.2 直线插补原理 24 4.3 圆弧插补原理 28 4.4 总程序流程图设计 31 4.5 UART通用异步串行通信的实现思路 32 4.5.1 引脚描述 32 4.5.2 结构 32 4.6 JTAG调试接口的系统仿真调试 34 4.6.1 调试框图 34 4.6.2 调试设置及操作 34 4.6.3 固化程序 36 5. 参考文献 37 课程设计任务书 题目：二维平台的直线插补和圆弧插补软硬件设计 课程设计任务 本课题根据步进电机工作原理，运用ARM系统，设计基于步进电机的直线插补功能和圆弧插补功能的ARM控制实现。该系统以ARM为核心，结合相关的输入和输出接口电路，通过步进驱动器驱动步进电机转动并带动机械传动机构推动二维平台按照设计的要求运动。 课程设计目的 通过本次课程设计使学生掌握： 1）步进电机的工作原理。 2）步进电机驱动器使用方法。 3）微机接口技术与I/O通道电路的设计及实现方法； 4）电源电路的设计； 5）控制程序的设计及实现方法。 课程设计要求 1、运行所设计的程序，步进电机带动二维平台进行直线插补。 2、运行所设计的程序，步进电机带动二维平台进行圆弧插补。 课程设计内容 1、系统硬件接线图，包括相应的输入和输出接口电路； 2、软件程序，主要流程图； 设计的目的与意义 通过设计，培养自己综合运用所学知识、独立分析和解决实际问题的能力，培养创新意识和创新能力，并获得科学研究的基础训练，加深对ARM芯片的了解；熟悉ARM芯片各个引脚的功能，工作方式，计数/定时，I/O口，中断等相关原理，巩固学习嵌入式的相关内容知识。 设计内容 利用ARM芯片模拟实现直线、圆弧插补。自行选择所需ARM芯片，查阅相关文献资料，熟悉所选ARM芯片，了解所选ARM芯片各个引脚功能，工作方式，计数/定时，I/O口，中断等相关原理，通过软硬件设计实现利用ARM芯片完成交通灯的模拟控制。 总体设计框图 图1.1总体设计框图 课程设计进度安排 周次 工作日 工作内容 第 一 周 1 布置课程设计任务，学习和研究相关资料 2 掌握与课程设计相关器件的使用方法 3 完成总体设计方案 4 选择硬件设计需要的芯片 5 完成硬件电路的连接，电路要切实可行 第 二 周 1 电源电路的设计，电路要切实可行 2 人机接口与仿真接口设计 3 软件设计，画出主要流程图 4 完成课程设计报告 5 答辩 课程设计考核办法 本课程设计满分为100分，从课程设计平时表现、课程设计报告及课程设计答辩三个方面进行评分，其所占比例分别为20%、40%、40%。 硬件设计 根据设计任务要求，自行选择电子元件，画出电气原理图，并调试。一个完整的系统除了主控芯片以外，还需配