基于FPGA多轴高速高精度插补运动模块的设计与实现

模块化设计方法的设计流程

BJ-EPM240T100学习板实验教程模块化设计方法的设计流程将这种模块化设计思路运用于FPGA/CPLD设计，将大规模复杂系统按照一定规则划分成若干模块，然后对每个模块进行设计输入、综合，并将实现结果约束在预先设置好的区域内，最后将所有模块的实现结果有机地组织起来，就能完成整个系统的设计。（1）顶层模块的设计：项目管理者需要完成顶层模块的设计输入与综合，为进行Modular Design实现阶段的第一步—初始预算阶段（Initial Budgeting Phase）做准备。（2）子模块的设计：每个项目成员相对独立地并行完成各自子模块的设计输入和综合，为进行Modular Design实现阶段的第二步—子模块的激活模式实现（ActiveModule Implementation）做准备。模块化设计的实现步骤是整个模块化设计流程中最重要、最特殊的，它包含：（1）初始预算–本阶段是实现步骤的第一步，对整个Modular Design起着指导性的作用。在初始预算阶段，项目管理者需要为设计的整体进行位置布局，只有布局合理，才能够在最大程度上体现Modular Design的优势；反之，如果因布局不合理而在较后的阶段需要再次进行初始预算，则需要对整个实现步骤全面返工。（2）子模块的激活模式实现（Active ModuleImplementation）--在该阶段，每个项目成员并行完成各自子模块的实现。（3）模块的最后合并（Final Assembly）--在该阶段项目管理者将顶层的实现结果和所有子模块的激活模式实现结果有机地组织起来，完成整个设计的实现步骤。模块化设计中模块划分的基本原则为：子模块功能相对独立，模块内部联系尽量紧密，而模块间的连接尽量简单。

数控插补多轴运动控制实验指导书(学生)

数控插补多轴运动控制系统解剖实验实验学时：8 实验类型：独立授课实验实验要求：必修一、实验目的 1、通过本实验使学生掌握数控插补多轴控制装置的基本工作原理； 2、根据常用低压电器原理分析各运动控制电气元件的应用原理，分析数控插补运动实现的控制原理； 3、根据机电一体化产品的设计要求和设计流程进行运动控制系统的功能分析、机械结构分析、控制系统分析以及相关传感器选型等方面的设计内容。本实验以数控插补多轴运动控制系统为具体对象，使学生掌握机电一体化产品设计和开发的技术流程和主要内容，通过运动控制系统的实现过程掌握常用电气元件识别和原理、数控插补原理、位置伺服控制系统等的设计和实现方式。二、实验内容 1、通过数控插补多轴控制装置及其相关系统的测试和观察，分析数控插补的工作原理； 2、分析系统的功能、机械结构分析、运动关系以及相关传感器等，分析其相关的机械结构、电机及其驱动模块和传感反馈环节等； 3、根据常用低压电器原理，分析系统各运动控制电气元件的应用原理，分析数控插补运动过程实现的控制原理，并绘制相关的控制原理图和系统连接图。三、实验设备 1、多轴运动控制系统一套（含电控箱） 2、PC机一台 3、GT-400-SG-PCI 卡一块（插在PC机内部）

四、实验原理该数控插补多轴运动控制系统是依据开放式数控系统原理构建的，其以通用计算机（PC）的硬件和软件为基础，采用模块化、层次化的体系结构，能通过各种形式向外提供统一应用程序接口的系统。开放式数控系统可分为 3类：（1）CNC 在 PC中；（2）PC作为前端，CNC作为后端；（3）单 PC，双 CPU平台。本实验采用第一类，把顾高公司的 GT-400-SG-PCI 多轴运动控制卡插入PC 机的插槽中，实现电机的运动控制，完成多轴运动控制系统的控制。其优点如下：（1）成本低，采用标准 PC机；（2）开放性好，用户可自定义软件；（3）界面比传统的 CNC 友好。图1为该系统的硬件构成图，运动平台机械本体采用模块化拼装，主要由普通PC机、电控箱、运动控制卡、伺服（步进）电机及相关软件组成。其主体由两个直线运动单元（GX系列）组成。每个GX系列直线运动单元主要包括：工作台面、滚珠丝杆、导轨、轴承座、基座等部分，其结构见图2。伺服型电控箱内装有交流伺服驱动器，开关电源，断路器，接触器，运动控制器端子板，按钮开关等。步进型电控箱则装有步进电机驱动器，开关电源，运动控制器端子板，船形开关等。图1 数控插补多轴控制系统硬件构成

基于FPGA的多功能数据选择器设计与实现

基于FPGA的多功能数据选择器设计与实现章军海201022020671 [摘要]传统的数字系统设计采用搭积木式的方法来进行设计，缺乏设计的灵活性。随着可编程逻辑器件(PLD)的出现，传统设计的缺点得以弥补，基于PLD的数字系统设计具有很好的灵活性，便于电路系统的修改与调试。本文采用自顶向下的层次化设计思想，基于FPGA设计了一种多功能数据选择器，实现了逻辑单元可编程、I/O单元可编程和连线可编程功能，并给出了本设计各个层次的原理图和仿真时序图；本文还基于一定的假设，对本设计的速度和资源占用的性能进行了优化。 [关键词]层次化设计;EDA;自顶向下；最大时延 0引言：在现代数字系统的设计中，EDA(电子设计自动化)技术已经成为一种普遍的工具。基于EDA技术的设计中，通常有两种设计思想，一种是自顶向下的设计思想，一种是自底向上的设计思想[1]。其中，自顶向下的设计采用层次化设计思想，更加符合人们的思维习惯，也容易使设计者对复杂系统进行合理的划分与不断的优化，因此是目前设计思想的主流。基于层次化设计思想，实现逻辑单元、I/O单元和连线可编程可以提高资源的利用效率，并且可以简化数字系统的调试过程，便于复杂数字系统的设计[2][3]。 1系统原理图构架设计 1.1系统整体设计原理本设计用于实现数据选择器和数据分配器及其复用的I/O端口和连线的可编程却换，提高系统的资源利用效率。系统顶层原理框图如图1所示，系统拥有两个地址选择端口a0、a1，一个功能选择端口ctr，还有五路I/O复用端口。其中，地址选择端口用于决定数据选择器的数据输入端和数据分配器的数据输出端；功能选择端口用于切换数据选择器和数据分配器，以及相应的I/O端口和连线；I/O复用端口数据的输入和输出，其功能表如表一所示。图1顶层模块原理图表一顶层系统功能表

模块化设计方法及其在机械设计中的应用

模块化设计方法及其在机械设计中的应用摘要：随着社会经济的发展，为了提高企业生产效率，模块化设计理念在机械设计领域日益广泛，其对于整合市场、优化结构具有重要意义。我们要树立创新意识，加强其在机械设计中的研究运用，实现模块化的转变。关键词：模块化；设计方法；机械设计随着技术的发展和经验的总结，在机械设计中，越来越多的设计方相继出现，并逐渐得到广泛的运用。在实际工作中传统的机械包装方法的弊端日益显现，越来越多不适应机械设计的需要，而模块化设计方法逐渐得到广泛的运用。 1 机械产品模块化涵义模块化就是以它的观点去对产品或者系统进行策划和生产方案，在某个限度内的一样或者存在差异的功能、相异规格的产品探究讨论，区分并设计。机械产品的模块化主要可从以下几方面进行分析：（1）功能需求集，指的是市场和客户对模块化产品基本功能要求的合集。产品的功能需求是进行产品模块化的重要内容，是产品发展的重要方向。（2）功能模块，强调的为产品里所能够充分发挥其性能因素的作用. （3）结构模块，指的是功能模块的具体结构，一般由部件或子结构模块组成。（4）模块接口，指的是描述结构模块组合时相互间的几何、物理关系的结合面，模块接口是模块组合的重要依据。（5）基础模块，通用型接口模块，能够满足基本功能，而得以实现的定向模块功能演进的模块形式。 2 模块化设计 2.1 模块划分标准为了让人们对模块化设计方法在机械设计中运用有更为详细的了解，对模块化的设计进行划分，在数控立式车床设计中，运用模块化设计方法，其中最为关键的内容是进行功能与结构分析，这是决定设计效果的关键内容。因此，设计开始前，要对模块进行处理，详细划分模块。当前，还没有任何一种标准可以作为模块划分原则。这里，依据不同侧重点，对不同模块进行划分。模块具有独立性，

基于FPGA的脉冲发生器的设计

【基础?应用】基于FP GA 的脉冲发生器的设计 ① 张　涛 (北方交通大学电子信息工程学院,北京100044)【摘　要】　以脉冲发生器为研究对象,介绍了脉冲发生器的基本原理、硬件构成和实现方法,阐述了一种基于DSP -FP G A 数字系统的PWM 控制脉冲生成方法,并给出了仿真及实测实验结果。【关键词】　脉宽调制;脉冲发生器;可编程门阵列 1　FP G A 简介 FP G A (Field Programmable G ate Array ,可编程门阵列)是美国Xinlinx 公司推出的一种采用单元型结构的新型PLD 器件。它采用CMOS 、SRAM 工艺制作,在结构上与阵列型PLD 不同,它的内部由许多独立的可编程逻辑单元构成,各逻辑单元之间可以灵活地相互连接,具有密度高、速度快、编程灵活和可重新配置等诸多优点。FP G A 已成为当前主流的PLD 器件之一。 1.1　PLD 的主要特点 (1)缩短研制周期。 (2)降低设计成本。用PLD 来设计和改造电子产品可以大幅度地减少印制板的面积和接插件,降低装配和调试费用。 (3)提高设计灵活性和可靠性。大量分立式元器件在向印制板上装配时,往往会发生由于虚焊或接触率近似于线性增加,且线性斜率较小;肝脏中大小不同的散射源对不同频率的声波存在有不同的散射效应。由于肝脏组织结构的非均匀性、复杂性及其各部分散射相关长度分布的不一致性,其散射谱随深度增加而衰减变化,并非完全呈线性关系,而呈现较复杂的关系变化。 ⑵肝叶边缘部分及表层区域,其结构散射近似呈瑞利散射特征;肝叶表层以下与肝叶中心之间的中间区域,其结构散射呈随机散射特征;肝叶中心区域,其结构散射呈扩散漫射特征,也有较强的反射。 ⑶利用区域结构散射特征谱,不仅可对各特征区域组织微结构作出粗略估计,而且可通过区域散射谱特征的变化,对生物软组织的生理病理变化的判断提供依据。综上所述,利用超声散射谱分析,可为B 超的形态学图像信息诊断提供一个组织特征的信息,在临床上是有应用前景的。参考文献 [1]Luigi Landini et al.IEEE Trans on U FFC.1990,37(5):448-456 [2]陈启敏等.声学学报.1995,Vol.21,No.4:692-699 [3]E.J.Feleppa ,et al.IEEE Annual International Conference ,EMB ,1990;12(1):337 (责任编辑:常　平) 2003年4月第19卷第2期武警工程学院学报JOURNAL OF EN GG COLL EGE OF ARMED POL ICE FORCE Apr.2003Vol.19No.2 ①收稿日期:2002-12-06作者简介:张涛(1968.07-),1994年毕业于西安交通大学工业电器自动化专业,现在北方交通大学电子信息工程学院电子与信息工程专业攻读硕士学位。

几种运动控制系统的比较

运动控制的实现方法 1、以模拟电路硬接线方式建立的运动控制系统早起的运动控制系统一般采用运算放大器等分离器件以硬接线的方式构成，这种系统的优点：（1）通过对输入信号的实时处理，可实现系统的高速控制。（2）由于采用硬接线方式可以实现无限的采样频率，因此，控制器的精度较高并且具有较大的带宽。然而，与数字化系统相比，模拟系统的缺陷也是很明显的：（1）老化与环境温度的变化对构成系统的元器件的参数影响很大。（2）构成系统所需的元器件较多，从而增加了系统的复杂性，也使得系统最终的可靠性降低。（3）由于系统设计采用的是硬接线的方式，当系统设计完成之后，升级或者功能修改几乎是不可能的事情。（4）受最终系统规模的限制，很难实现运算量大、精度高、性能更加先进的复杂控制算法。模糊控制系统的上述缺陷使它很难用于一些功能要求比较高的场合。然而，作为控制系统最早期的一种实现方式，它仍然在一些早期的系统中发挥作用；另外，对于一些功能简单的电动机控制系统，仍然可以采用分立元件构成。 2、以微处理器为核心的运动控制系统微处理器主要是指以MCS-51、MCS-96等为代表的8位或16位单片机。采用微处理器取代模拟电路作为电动机的控制器，所构成的系统具有以下的优点：（1）使电路更加简单。模拟电路为了实现逻辑控制需要很多的元器件，从而使电路变得复杂。采用微处理器以后，大多数控制逻辑可以采用软件实现。（2）可以实现复杂的控制算法。微处理器具有较强的逻辑功能，运算速度快、精度高、具有大容量的存储器，因此有能力实现较复杂的控制算法。（3）灵活性和适应性强。微处理器的控制方式主要是由软件实现，如果需要修改控制规律，一般不需要修改系统德硬件电路，只需要对系统的

家具模块化设计方法实例分析

家具模块化设计方法实例分析 1前言当前，消费者对家具的个性化需求日益凸显，如何满足这种需求已经成为越来越多家具企业发展的关键。要做到既符合现代机械化生产的发展主流，又节约成本，且能提高产品的市场竞争力。这确实为难了不少的家具企业。有一坐企业尝试通过从销售终端满足个性化，但众多形态各异、尺寸繁多的家具定单从销售端传送至生产和设计部门，却带来了新的矛盾：设计任务艰巨、生产设计难排、产品质量难以保证，甚至由于部件尺寸的相近导致出错率增加、生产效率低下。有一些敢于吃螃蟹的企业尝试从设计入手，通过标准零部件的设计、组合成新产品来满足这种“个性化”“的需求。但遗憾的是，这种做法并未带来预期的效果，单一的产品导致了销售客额和顾客满意率的下降。所以，如何实现产品的个性化？是从销售端，还是从设计与生产端着手呢？这是家具企业必须根据企业现状做出回答的问题。定制是从销售端解决问题，而模块化设计是从设计端解决问题，旨在通过设计具有标准性和通用性的功能模块，达到组合成多样化的家具的目的。毫无疑问，模块化设计在家具业具有很大的发展潜力，它既能解决个性化需求的问题，还能做到低成本与高效率。模块化设计属于方法学的范畴，在其他工业行业中已经得到了长足的发展。由于家具消费环塘和制造环境的变化，模块化设计以其特有的优势，开始在家具行业尤其是办公家具中应用。而对于民用家具，

近年来个性化需求与家具企业的生产矛盾日益突出，有关模块化设计的探索才刚刚开始。鉴于国内尚无系统的家具模块化设计理论来指导企业的实践，本文着重以衣橱为例，详细具体地分析单个家具的非模块化设计过程，以进一步明确家具模块化设计的必要性和可操作性。 2 设计概念及设计方法家具模块化设计指的是在对家具进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列的家具功能模块，通过功能模块的选择与组合构成不同的家具，以满足市场多样化需求的设计方法。与传统的设计方法相比较，家具模块化设计呈现出许多新特征。首先，它是针对模块和家具产品系统的设计，既要设计模块，又要设计家具成品。其次，它以标准化、通用化的零部件快速组合成家具，能实现家具的多样化。模块化设计不同于标准化设计，标准化设计带来的是单一的产品，而模块化设计则不然，在设计之初就考虑模块可组合成产品的多样性。因此模块化设计是在标准化设计基础之上，实现产品多样化的一种方法。根据家具模块化设计的概念，笔者提出从三个层次展开家具的模块化设计。第一层次是家具模块化总体设计。这个阶段主要是进行模块化系统的总体策划，确定模块化实施的范围。良好的模块化总体设计，是模块化设计得以实现的基础。第二层次是家具模块设计，这是模块化设计系统具体化的过程，是承上启下的环节。模块化设计的好坏，直接影响到模块化家具组合的最终效果。第三层次是家具模块化产品设计。这个阶段主要是选择模块，评价模块可能组合方式的合理

基于FPGA的模拟IIC接口设计与实现

研究生课程论文课程名称基于FPGA的模拟IIC接口设计与实现授课学期2012 学年至2013 学年第一学期学院电子工程学院专业电子与通信工程学号2012011603 姓名任课教师交稿日期2013.01.10 成绩阅读教师签名日期广西师范大学研究生学院制

基于FPGA的模拟I2C接口设计与实现摘要：本文论述了I2C总线的基本协议，以及基于FPGA 的模拟I2C 总线接口模块的设计,在QuartusII软件中用Verilog HDL语言编写了部分I2C总线接口功能的程序代码，生成原理图模块。并连接好各个模块，进行了时序仿真。最后，下载到FPGA的板运行测试。关键词：I2C 接口FPGA Verilog 1课题研究意义、现状及应用分析目前市场上主流的嵌入式设备主要是微处理器、DSP等，但FPGA 以其独有的高抗干扰性、高安全性正在逐步取得开发公司的青睐，在FPGA上开发I2C势在必行。并且利用EDA 工具设计芯片实现系统的功能，已经成为支撑电子设计的通用平台，并逐步向支持系统级的设计方向发展。模块化的设计思想在软件设计过程中越来越被重视。I2C总线是Philips 公司推出的双向两线串行通讯标准，具有接口线少、通讯效率高等特点。因此，基于FPGA的I2C总线设计有着广泛的应用前景。

2课题总体方案设计及功能模块介绍本设计主要分三大模块，分别是I2C 总线接口模块、按键输入控制模块、数码管显示模块。I2C总线模块集成了I2C协议用于和总线相接EEPROM的通信；按键输入控制模块用于控制I2C模块的页读、页写、字节读、字节写功能；数码管显示模块用于显示通过I2C总线读取EEPROM中的数据。 3I2C接口设计原理 I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10 Kbps的最大传输速率支持40个组件。I2C总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。 3.1总线的构成 I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率100kbps。各种被控制电路均并联在这条总线上，但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都

产品模块化设计

当今制造业企业一方面必须利用产品的批量化、标准化和通用化来缩短上市周期、降低产品成本、提高产品质量，另一方面还要不断地进行产品创新使产品越来越个性化，满足客户的定制需求。这样，如何平衡产品的标准化、通用化与定制化、柔性化之间的矛盾，成为赢得竞争的关键能力。平台化、模块化的产品设计和生产可以在保持产品较高通用性的同时提供产品的多样化配置，因此平台化、模块化的产品是解决定制化生产和批量化生产这对矛盾的一条出路。以下总结了推行模块设计过程需要关注的要点： 1 产品模块化设计各个部门远景目标： 1）产品开发：产品开发过程分解为平台开发和产品开发过程，专门的团队进行平台的设计和优化，新产品的开发由平台通过变量配置实现； 2）产品制造：产品制造部门按照产品平台分配产线和装配资源； 3）供应链管理：实现零库存，根据模块的要求选择能够承接模块设计和开发的供应商； 4）市场部门：实现按订单制定产品开发和制造计划。 2 模块化实施过程： 1）产品系列平台划分，采用“产品型号组方法”则是对整个目标市场划分所进行的全部变型型号的规划和开发。新产品规划要

定义一组变型型号。配置应当与市场定位关联，其实际定义应当与产品性能的部分关联，并体现出不同变型型号之间的差异。 2)产品模块划分，可以采用MFD方法进行模块划分，步骤包括： a 定义客户需求,利用卡诺模型区分客户需求与满意度关系、使用QFD方法定义客户需求与产品性能的对应关系； b 选择技术方法，定义产品功能树，使用波氏方法选择技术方法；使用DPM矩阵描述技术方法与产品性能的对应关系； c 产生模块概念，定义模块驱动与技术解决方案的对应关系，最理想的模块技术解决方法是可以自己组合成一个模块，至少可以作为一个模块的基础; 不够优化的技术解决方法应该和其他技术解决方法整合在一起组成模块。 d 评估模块概念,定义模块接口，优化模块接口。 e 模块优化，创建模块规格说明，进行模块优化，进行经济和技术上的评价。 3）选项变量定义；在一个平台上定义许可的选项/选项集，定义选项之间的关系和约束。 3 模块化设计考核指标 1）部署通用产品结构的型号组/ 全部型号组； 2）通用模块实例/ 全部的模块实例； 3）CAD/PDM系统中零部件族的利用率；

家具模块化设计方法实例分析(1).doc

家具模块化设计方法实例分析 1 前言当前，消费者对家具的个性化需求日益凸显，如何满足这种需求已经成为越来越多家具企业发展的关键。要做到既符合现代机械化生产的发展主流，又节约成本，且能提高产品的市场竞争力。这确实为难了不少的家具企业。有一坐企业尝试通过从销售终端满足个性化, 但众多形态各异、尺寸繁多的家具定单从销售端传送至生产和设计部门，却带来了新的矛盾：设计任务艰巨、生产设计难排、产品质量难以保证，甚至由于部件尺寸的相近导致出错率增加、生产效率低下。有一些敢于吃螃蟹的企业尝试从设计入手，通过标准零部件的设计、组合成新产品来满足这种个性化”的需求。但遗憾的是，这种做法并未带来预期的效果，单一的产品导致了销售客额和顾客满意率的下降。所以，如何实现产品的个性化？是从销售端，还是从设计与生产端着手呢？这是家具企业必须根据企业现状做出回答的问题。定制是从销售端解决问题，而模块化设计是从设计端解决问题，旨在通过设计具有标准性和通用性的功能模块，达到组合成多样化的家具的目的。毫无疑问，模块化设计在家具业具有很大的发展潜力，它既能解决个性化需求的问题，还能做到低成本与高效率。模块化设计属于方法学的范畴，在其他工业行业中已经得到了长足的发展。由于家具消费环塘和制造环境的变化，模块化设计以其特有的优势，开始在家具行业尤其是办公家具中应用。而对于民用家具, 近年来个性化需求与家具企业的生产矛盾日益突出，有关模块化设计的探索才刚刚开始。鉴于国内尚无系统的家具模块化设计理论来指导企业的实践，本文着重以衣橱为例，详细具体地分析单个家具的非模块化设计过程，以进一步明确家具模块化设计的必要性和可操作性。 2 设计概念及设计方法家具模块化设计指的是在对家具进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列的家具功能模块，通过功能模块的选择与组合构成不同的家具，以满足市场多样化需求的设计方法。与传统的设计方法相比较，家具模块化设

第五章运动控制插补原理及实现

运动控制插补原理及实现数控系统加工的零件轮廓或运动轨迹一般由直线、圆弧组成，对于一些非圆曲线轮廓则用直线或圆弧去逼近。插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，通过计算，将工件的轮廓或运动轨迹描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给指令。数控系统常用的插补计算方法有：逐点比较法、数字积分法、时间分割法、样条插补法等。逐点比较法，即每一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，视该点在给定规矩的上方或下方，或在给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向，使之趋近给定轨迹。直线插补原理图3—1是逐点比较法直线插补程序框图。图中n是插补循环数，L是第n个插补循环中偏差函数的值，Xe，Y。是直线的终点坐标，m是完成直线插补加工刀具沿X，y轴应走的总步数。插补前，刀具位于直线的起点，即坐标原点，偏差为零，循环数也为零。在每一个插补循环的开始，插补器先进入“等待”状态。插补时钟发出一个脉冲后，插补器结束等待状态，向下运动。这时每发一个脉冲，触发插补器进行一个插补循环。所以可用插补时钟控制插补速度，同时也可以控制刀具的进给速度。插补器结束“等待”状态后，先进行偏差判别。若偏差值大于等于零，刀具的进给方向应为+x，进给后偏差值成为Fm-ye；若偏差值小于零，刀具的进给方向应为+y，进给后的插补值为Fm+xe。。进行了一个插补循环后，插补循环数n应增加l。最终进行终点判别，若n

基于fpga的eeprom设计

二线制I2C CMOS 串行EEPROM 的FPGA设计姓名：钱大成学号：080230114 院系：物理院电子系 2011年1月1日

一、课程设计摘要：（1）背景知识： A、基本介绍：二线制I2C CMOS 串行EEPROM AT24C02/4/8/16 是一种采用CMOS 工艺制成的串行可用电擦除可编程只读存储器。 B、I2C （Inter Integrated Circuit）总线特征介绍： I2C 双向二线制串行总线协议定义如下：只有在总线处于“非忙”状态时，数据传输才能被初始化。在数据传输期间，只要时钟线为高电平，数据线都必须保持稳定，否则数据线上的任何变化都被当作“启动”或“停止”信号。图1 是被定义的总线状态。· ①总线非忙状态（A 段）数据线SDA 和时钟线 SCL 都保持高电平。 ②启动数据传输（B 段）当时钟线（SCL）为高电平状态时，数据线（SDA）由高电平变为低电平的下降沿被认为是“启动”信号。只有出现“启动”信号后，其它的命令才有效。

③停止数据传输（C 段）当时钟线（SCL）为高电平状态时，数据线（SDA）由低电平变为高电平的上升沿被认为是“停止”信号。随着“停在”信号出现，所有的外部操作都结束。 ④数据有效（D 段）在出现“启动”信号以后，在时钟线（SCL）为高电平状态时数据线是稳定的，这时数据线的状态就要传送的数据。数据线（SDA）上的数据的改变必须在时钟线为低电平期间完成，每位数据占用一个时钟脉冲。每个数传输都是由“启动”信号开始，结束于“停止”信号。 ⑤应答信号每个正在接收数据的EEPROM 在接到一个字节的数据后，通常需要发出一个应答信号。而每个正在发送数据的EEPROM 在发出一个字节的数据后，通常需要接收一个应答信号。EEPROM 读写控制器必须产生一个与这个应答位相联系的额外的时钟脉冲。在EEPROM 的读操作中，EEPROM 读写控制器对EEPROM 完成的最后一个字节不产生应答位，但是应该给EEPROM 一个结束信号。 C、3. 二线制I2C CMOS 串行EEPROM读写操作 ① EEPROM 的写操作（字节编程方式）所谓EEPROM 的写操作（字节编程方式）就是通过读写控制器把一个字节数据发送到EEPROM 中指定地址的存储单元。其过程如下：EEPROM 读写控制器发出“启动”信号后，紧跟着送4 位I2C 总线器件特征编码1010 和3 位EEPROM 芯片地址/页地址XXX 以及写状态的R/W 位(=0)，到总线上。这一字节表示在接收到被寻址的EEPROM 产生的一个应答位后，读写控制器将跟着发

FANUC高速高精加工的参数调整

F A N U C高速高精加工的参数调整 This manuscript was revised by the office on December 22, 2012

图使用伺服HRV控制后的效果速度回路和位置回路的高增益，可以改善伺服系统的响应和刚性。因此可以减小机床的加工形状误差，提高定位速度。由于这一效果，使得伺服调整简化。HRV2控制可以改善整个系统的伺服性能。伺服用HRV2调整后，可以用HRV3改善高速电流控制，因此可进行高精度的机械加工。若伺服HRV控制与CNC的预读（Look-ahead）控制，AI轮廓控制，AI纳米轮廓控制和高精度轮廓控制相结合，会大大改善加工性能。关于这方面的详细叙述，请见节“高速、高精加工的伺服参数调整”。２图伺服HRV控制的效果实例 ⑵适用的伺服软件系列号及版本号 90B0/A（01）及其以后的版本（用于15i，16i，18i和21i，但必须使用320C5410伺服卡）。 ⑶调整步骤概况 HRV2和HRV3控制的调整与设定大致用以下步骤：

高速高精运动控制补偿及参数校准技术

华中科技大学硕士学位论文高速高精运动控制补偿及参数校准技术姓名：朱凯申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：李小清 2011-01-14

摘要随着现代制造业的迅速发展，高速度、高精度已成为现代运动控制追求的主要目标，开展高速高精运动控制的研究，对我国数字化装备制造业水平和竞争力的提升有着重大的意义。本文将着重对高速高精运动控制补偿及参数校准技术展开深入研究与实践。数控机床工作台采用直线电机和主轴旋转电机的复合运动，实现高速、高精、多自由度的运动性能，其控制为多刚体、多变量、强耦合的非线性系统控制。对此，本文根据高速高精运动控制系统的性能要求，设计了系统硬件体系和软件构架。其中，系统硬件采用基于PCI总线的IPC+8136卡结构，软件包括人机界面、任务调度、信息交换缓冲、插补处理及位置控制等；针对复杂的曲线曲面加工中存在的小线段“拐点”问题，采用柔性度较好的S型曲线加减速控制来避免运动过程中产生的冲击，建立小线段高速加工速度、加速度衔接模型，对连续小线段衔接处的拐点速度及加速度约束条件进行讨论，同时对小线段速度进行插补预处理，以满足高速高精运动控制的要求；结合机床工作台通用的运动控制结构，研究了对控制精度具有较大影响的外部扰动因素，并设计了适用于高速高精的伺服运动控制结构，对其中的参数校准技术进行深入研究。针对驱动系统的非理想因素，提出轨迹点前馈补偿校准技术，详细阐述前馈质量和前馈延时系数校准算法，推导出加速度前馈校准流程，极大的提高控制系统的高速响应特性；机床在运动过程中不可避免的存在谐振，通过计算系统传递函数，分析系统性能评价指标，设计Notch陷波滤波器参数，抑制机械谐振，提高加工精度；采用带二阶低通滤波的PID反馈控制器，基于积分误差最小的灵敏度约束方法对控制参数进行整定，抑制高频噪声，提高系统稳定性；研究伺服电机Cogging力/力矩产生机理，提出伺服电机齿槽推力波动的校准补偿，降低Cogging力/力矩对运动精度的影响。最后，搭建高速高精运动控制补偿及参数校准技术试验平台，进行了PID调节、Notch滤波和小线段S型曲线加减速插补算法验证试验。试验表明本文方法可行有效。关键词：高速高精小线段前馈补偿陷波滤波PID反馈

基于FPGA芯片的最小系统设计

黑龙江大学本科生毕业论文（设计）档案编码：学院：电子工程学院专业：电子信息工程年级：2007 学生姓名：王国凯毕业论文题目：基于FPGA 的电梯自动控制系统设计

摘要本文在介绍了在当前国内外信息技术高速发展的今天，电子系统数字化已成为有目共睹的趋势。从传统的应用中小规模芯片构成电路系统到广泛地应用单片机，直至今天FPGA 在系统设计中的应用，电子设计技术已迈人了一个全新的阶段。FPGA 利用它的现场可编程特性，将原来的电路板级产品集成为芯片级产品，缩小体积，缩短系统研制周期，方便系统升级，具有容量大、逻辑功能强，提高系统的稳定性，而且兼有高速、高可靠性。越来越多的电子设计人员使用芯片进行电子系统的设计,通过基于FPGA 电梯系统开发设计，说明了FAPG 芯片研究的动机和研究意义。关键词 FPGA；电梯系统；FLEX10K；JTAG；模块设计

Ab s t ract This paper introduces the rapid development of information technology around the world today. Digitalized electronic systems have become the trend. From the traditional application of small and medium-chip circuitry to Microcontroller and FPGA application in system design, electronic design technology is stepping into a new field. By using its field programmable features, FPGA changes the original circuit board-level products to the chip-level integration products. Now FPGA has advantages of reduced the size, shorten development cycle, facilitated in system upgrades, highly capacity, strong logic functions, stable system and high speed. More and more electronic designers use FPGA to design electronic systems. This paper shows the motivation and significance of designing by FPGA through the elevator FPGA system design. Ke ywo r d FPGA; Mini-System; FLEX10K; JTAG；Module design

FANUC高速高精加工的参数调整

铣床、加工中心高速、高精加工的参数调整 (北京发那科机电有限公司王玉琪) 使用铣床或加工中心机床加工高精度零件（如模具）时，应根据实际机床的机械性能对CNC 系统（包括伺服）进行调整。在FANUC的AC 电机的参数说明书中叙述了一般调整方法。本文是参数说明书中相关部分的翻译稿，最后的“补充说明”叙述了一些实际调试经验和注意事项，仅供大家参考。对于数控车床，可以参考此调整方法。但是车床CNC系统无G08和G05功能，故车床加工精度（如车螺纹等）不佳时，只能调整HRV参数和伺服参数。Cs控制时还可调整主轴的控制参数。目录使用αi电机…………………………………………………P 2 使用α电机……………………………………………………P22 补充说明………………………………………………………P24 ⑴概述 i系列CNC（15i/16i/18i）的伺服因为使用了HRV2和HRV3控制（21i为选择功能），改善了电流回路的响应，因此可使速度回路和位置回路设定较高而稳定的增益值。速度回路和位置回路的高增益，可以改善伺服系统的响应和刚性。因此可以减小机床的加工形状误差，提高定位速度。由于这一效果，使得伺服调整简化。HRV2控制可以改善整个系统的伺服性能。伺服用HRV2调整后，可以用HRV3改善高速电流控制，因此可进行高精度的机械加工。 “高速、高精加工的伺服参数调整”。２ ⑵适用的伺服软件系列号及版本号 90B0/A（01）及其以后的版本（用于15i，16i，18i和21i，但必须使用320C5410伺服卡）。 ⑶调整步骤概况

HRV2和HRV3控制的调整与设定大致用以下步骤： ① 电流回路的周期从以前的250μs降为125μs。电流响应的改善是伺服性能改善的基础。 ② 进行速度回路增益的调整时，对于速度回路的高速部分，应该使用速度环比例项的高速处理功能。电流环控制周期时间的降低使电流响应得以改善，使用振荡抑制滤波器使可消除机械的谐振，这样可提高速度回路的振荡极限。 ③ 机床可在某个频率下产生谐振。此时，用消振滤波器消除某一频率下的振荡是非常有效的。 ④ 当伺服系统的响应较高时，可能会出现加工的形状误差取决于CNC指令的扰动周期的现象。这种现象可用精细加/减速功能消除。速度环使用尽可能高的回路增益可以改善整个伺服系统的性能。 ⑤ 使用预读功能的前馈，可以消除伺服的时滞，从而可减小加工的形状误差。一般，前馈系数为97%—99%。 ⑥*6）当提高了速度回路的响应时，可以设定较高的位置增益。较高的位置增益可减小加工误差。 3 ⑦ 若要求进一步改善伺服性能，可使用HRV3，以此设定更高的速度回路增益。表3.4.1 使用HRV2，3时的标准伺服参数（刚性高的加工中心机床）

控制运动轨迹的插补原理

教学课题控制运动轨迹的插补原理教学课时 2 教学目的掌握逐点比较插补法原理（直线插补，圆弧插补）及插补运算教学难点插补运算教学重点插补原理教学方法讲授图示公式分析教具准备电脑黑板粉笔教材教学过程教学步骤（流程）教学内容设计意图及依据新课学习一、逐点比较插补法原理（一种边走边找的近似法）原理：数控装置在加工轨迹的过程中，逐点计算和判别加工偏差，以控制坐标进给方向，从而按规定的图形加工出合格的工件。 1.偏差判别：判别加工点对规定几何轨迹的偏差位置，然后决定机床滑板的走向。 2.进给：控制机床滑板进给一步，向规定的轨迹逼近，缩小偏差。 3.偏差计算：计算加工点对规定轨迹的偏差，作为下一步判别走向的依据。 4.终点判断：判断是否到达程序的加工终点。若到达，则停止插补。否则，继续重复上述过程，直至加工出所要求的轮廓形状。 5.逐点比较法插补的工作流程图11-15 二、直线插补，圆弧插补 1.平面直线插补 ①.加工偏差判别式图11-16 解析教材，理清思路抓重点

tanαi = Y i/X i，tanα = Y e/X e 比较αi与α的大小只需比较tanαi与tanα的大小即可。因为 Tanαi- tanα= Y i/X i- Y e/X e =（X e Y i-X i Y e）/X i X e 由于X i X e＞0 所以只需比较X e Y i与X i Y e的大小。设 F ij = X e Y i- X i Y e则有 F ij =0时，加工点M（X i，Y i）在直线上 F ij ＞0时，加工点M（X i，Y i）在直线上方 F ij ＜0时，加工点M（X i，Y i）在直线下方 ②.偏差计算第一象限偏差与进给的关系 F≥0时X轴正方向进给，F i+1，j=F i，j-Y e F＜0时Y正方向进给，F i，j+1=F i，j+X e ③.终点判断（两种判断方法） a.利用动点所走过的总步数是否等于坐标之和来判断。 b.取点坐标Xe和Ye的较大者作为终判计数器的初值，并称此值为长轴，另一个值为短轴。 2.平面圆弧插补 ①.加工偏差判别式图11-17 R M＞R 加工点M在圆外，为缩小偏差，应控制机床滑板向圆图示、公式讲解逐点比较插补法原理及偏差计算

FPGA设计方案

FPGA课程设计题目：全天候温度纪录仪的设计与FPGA实现姓名：学号：院系：信息科学与工程学院专业：计算机技术

摘要本设计有效的克服了传统的数字温度计的缺点，采用自上而下的设计思路，绘制出了系统结构流程图，最后又在硬件上通过对其进行调试和验证。基于FPGA在Quartus II13.0软件下应用Verilog HDL语言编写程序,采用ALTRA公司Cyclone- IV系列的EP4CE40F23I7 芯片进行了计算机仿真，并给出了相应的仿真结果。该电路能够实现很好的测温功能。关键字：数字温度计；FPGA；Quartus II130.；Verilog HDL；EP4CE40F2317 Abstract This design effectively overcomes the traditional digital thermometer’s wea knesses and takes a top-down approach to design flow chart of system, and fi nally pass the circuits to the hardware to debug and verify it. This design is b ased on FPGA using Verilog HDL language to write program in Quartus II sof tware, adopting EP4CE40F23I7 chip of Cyclone- IV series of ALTRA company for computer simulation and at the same time showing the corresponding sim ulation result. This circuit is able to carry out excellent temperature- measurem ent function. KeyＷords:Digital thermometer；FPGA；Quartus II 13.0；Verilog HDL ；EP4CE40F2317

数控机床高精度轨迹控制的基本思

摘要：针对数控技术和装备向高速高精度发展的需求，研究开发了一种新的高精度轨迹控制技术。其核心内容是以高频高分辨率采样插补生成刀具运动轨迹，通过新型转角—线位移双位置闭环控制保证希望轨迹的准确实现，并以信息化轨迹校正消除机械误差和干扰对轨迹精度的影响，从而保证所控制的机床可在生产环境中长期高精度运行。由此构成的新型数控系统已在多种国产数控机床上进行了应用，取得了良好效果。关键词：数控机床高精度轨迹控制 0、前言数控机床是实现先进制造技术的重要基础装备，它关系到国家发展的战略地位。因此，立足国内实际，加速发展具有较强竞争能力的国产高精度数控机床，不断扩大市场占有率，逐步收复失地，便成为我国数控机床研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。为完成这一任务，必须攻克若干关键技术，但其中最关键的一项是数控机床的高精度轨迹控制技术。因此，我们近年来结合生产实际，从高速高精度插补、高速高精度伺服控制和信息化轨迹校正等诸方面，对高速高精度轨迹控制技术进行了系统研究，并以此为基础加强了新型数控系统和高精度数控机床的开发。本文将介绍所取得的部分结果。 1、数控机床高精度轨迹控制的基本思想随着科学技术的进步和社会经济的发展，对机床加工精度的要求越来越高。如果完全靠提高零部件制造精度和机床装配精度的传统方法来设计制造高精度数控机床，势必大幅度提高机床的成本，在有些情况下甚至不可能。面对这一现实，我们对以低成本实现高精度的途径进行了探索，提出一种通过信息、控制与机床结构相结合实现数控机床高精度轨迹控制的方法，其核心思想是：①采用具有高分辨率和高采样频率的新型插补技术，在保证速度的前提下大幅度提高轨迹生成精度；②通过新型双位置闭环控制，有效保证希望轨迹的高精度实现。③以信息化轨迹校正消除机械误差和干扰对轨迹精度的影响，从而保证所控制的机床可在生产环境中长期高精度运行。 2、高速高精度轨迹生成