Реферат: Разработка программно аппаратного устройства с числовым программным управлением

Целью данной дипломной работы является создание программно-аппаратного комплекса с ЧПУ управлением, удовлетворяющего всем вышеприведенным требованиям. Комплекс ЧПУ позволяет выполнять множество задач, которые могут быть поставлены в зависимости от фантазии обладателя. Конечной целью данной работы является создание таких модулей управления и аппаратных частей, которые будут выполнять следующее:

- сверление отверстий для изготовления печатных электронных плат, автоматически управляя ПК;

- ручное управление комплексом с ЧПУ средствами ЭВМ;

- перенос изображений с ПК на обрабатываемый материал путем термической обработки.

Для реализации такого программно-аппаратного комплекса необходимо решить следующие задачи:

а) изучить механические технологии для создания рабочей физической области станка;

б) разобраться с принципом управления шаговых двигателей;

в) изучить архитектуру и работу микроконтроллеров серии Atmel;

г) изучить режим обмена данными через интерфейс RS232;

д) разработать физическую аппаратную часть комплекса с минимальным количеством необходимых материалов и агрегатов;

е) разработать плату управления физической частью комплекса и взаимодействия с ПК, непосредственно через интерфейс RS232, на базе микроконтроллера Atmel;

ж) разработать программу для микроконтроллера, обеспечивающую правильную работу комплекса;

з) создать программную часть комплекса на ПК, обеспечивающую следующие операции:

- сверление;

- выжигание;

- ручное управление;

и) ознакомиться с новейшими компьютерными симуляторами электронных устройств для тестирования аппаратно-программного комплекса.

Глава I. Сущность построения программно аппаратных комплексов с числовым программным управлением

§1.1. Оборудование с числовым программным управлением. Назначения, функции, существующие решения и модели

Для введения в курс дела, определимся с основными терминами и значениями.

Числовое программное управление или ЧПУ — означает компьютеризованную систему управления, считывающую инструкции в G-code (технический формат данных для систем ЧПУ, описан далее) и управляющую станочной оснасткой и приводами металлообрабатывающих станков. ЧПУ производит интерполяцию движения обрабатывающего инструмента в соответствии с управляющей программой.

Это одно из многих определений числового программного управления, взятое из материалов википедии [24], в дальнейшем ЧПУ.

То есть основной отличительной функциональностью ЧПУ является компьютеризированная система управления, которая подразумевает наличие управляемого оборудования и управляющего терминала. В нашем случае, управляемым оборудованием будет многофункциональный станок на основе управления с ЧПУ и управляющим терминалом – ЭВМ со специальным программным комплексом.

Для решения поставленной задачи, необходимы методы с их алгоритмами управления систем с ЧПУ. Для решения конкретной задачи необходимо организовать взаимодействие следующих элементов комплекса:

- шаговый двигатель, далее ШД;

- механическая часть комплекса;

- силовые ключи управления ШД;

- автономный терминал управления силовыми ключами, контроллер с возможностью автономной работы без участия ЭВМ и вмешательства оператора;

- модуль формирования команд, отправляемых на контроллер для управления аппаратным комплексом;