基于DNC系统的数控设备人机交互信息监控的设计与研究

基于DNC系统的数控设备人机交互信息监控的设计与研究

论文摘要

DNC数据采集和状态监控系统作为MES信息的主要来源,通过该系统可及时准确地了解工厂的设备运行、产品加工生产过程情况,但是却不能有效的对人机交互信息进行监控,论文通过对国内外DNC技术发展现状的研究,以及现代数控设备对于人机交互系统的需求,设计了基于DNC系统的数控设备人机交互信息的监控系统。论文基于电阻触摸屏技术原理,采用ATmega16微处理器进行按键信息采集和数据处理,再通过DNC智能终端进行传输,实现了基于DNC系统的数控设备人机交互信息的监控。在论文中,首先针对数控设备人机交互的现状提出了四种研究方案,即摄像头监控、红外线探头监控、传感器监控以及触摸屏监控,通过比较分析最后选择了基于触摸屏技术的检测原理及方法,构建了主从式控制的硬件平台,采用ARM微处理器作为主机,ATmega16单片机作为从机。原理如下:触摸屏控制芯片采集数控面板按键触摸信息,通过I2C总线传送至从机单片机,从机作为一个独立的模块,实现了数控设备控制面板按键信息的采集,从机对数据信息进行处理之后传送至主机,主机与从机之间通过串行异步通讯,主机接收到从机传送的处理数据,通过DNC系统中的以太网上传至上位服务器进行显示监控。论文对数控设备人机交互信息采集部分以及整个系统的软、硬件部分都进行了详细的模块化设计。硬件方面包括电阻触摸屏采集控制部分、单片机的选型设计部分,其中单片机的外围模块设计包括电源模块设计、实时时钟设计、复位电路设计、数据存储模块设计、串行接口设计、主从单片机的通讯设计等相关部分。软件设计结合硬件的功能,并且采用模块化结构进行设计,主要包括主程序设计、实时时钟任务设计、单片机与触摸屏控制芯片的通讯设计、单片机的模数转换控制设计、采集数据存储控制、键盘数据处理程序设计、异构数控面板的集成化设计,软件还设计了主/从机之间的通信协议,有效地提高了数据传输的可靠性。在论文的最后部分,分析了在整个系统中存在的干扰源,干扰源的形成要素以及干扰源的主要传播途径,并且详细的研究了在整个软硬件过程中所采用的有效的抗干扰技术。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 1 绪论
  • 1.1 本课题的来源与意义
  • 1.2 国内外的发展现状
  • 1.3 DNC 系统的介绍
  • 1.3.1 DNC 硬件平台的介绍
  • 1.3.2 DNC 软件平台的介绍
  • 1.4 本课题的研究目的和内容
  • 1.5 本章小结
  • 2 系统结构方案的论证
  • 2.1 需求分析
  • 2.2 系统方案的比较研究
  • 2.2.1 摄像头监控
  • 2.2.2 红外线探头监控
  • 2.2.3 传感器监控
  • 2.2.4 触摸屏监控
  • 2.3 方案的比较和最后选择
  • 2.4 本章小结
  • 3 人机交互信息采集模块的设计与实现
  • 3.1 电阻触摸屏的结构
  • 3.2 电阻触摸屏的原理
  • 3.3 电阻触摸屏的具体方案的设计与实施
  • 3.3.1 电阻式触摸屏的分类与选择
  • 3.3.2 触摸屏与单片机的接口研究
  • 3.3.3 触摸屏控制芯片的选择
  • 3.3.4 触摸屏控制芯片与单片机的通讯方式
  • 3.3.5 单片机采集信息控制程序设计
  • 3.4 本章小结
  • 4 系统整体硬件平台的设计
  • 4.1 系统总体硬件设计
  • 4.2 从控制器的选择
  • 4.3 从控制器的硬件设计
  • 4.3.1 单片机的选择
  • 4.3.2 电源模块设计
  • 4.3.3 实时时钟设计
  • 4.3.4 复位电路设计
  • 4.3.5 数据存储模块设计
  • 4.3.6 串行接口设计
  • 4.3.7 JTAG 编程调试接口
  • 4.4 主从控制器的通信设计
  • 4.4.1 S3C44B0X 的UART 的单元结构
  • 4.4.2 S3C44B0X UART 单元的常用工作方式
  • 4.4.3 UART 接口实现ARM 与ATmega16 单片机的串行通信
  • 4.5 硬件抗干扰设计
  • 4.6 本章小结
  • 5 数据采集与监控系统的软件设计
  • 5.1 主程序设计
  • 5.2 异构数控面板的集成化设计
  • 5.3 采集数据存储控制
  • 5.4 键盘数据处理任务设计
  • 5.5 实时时钟任务设计
  • 5.5.1 SPI 通信协议
  • 5.5.2 数据传送方式和时序分析
  • 5.5.3 DS1302 实时时钟流程图
  • 5.6 单片机与触摸屏控制芯片的通讯设计
  • 2C 通讯协议'>5.6.1 I2C 通讯协议
  • 5.6.2 单片机与触摸屏控制芯片通讯流程图
  • 5.7 主/从机之间的通信设计
  • 5.7.1 串口通信协议
  • 5.7.2 串口通信中的数据校验处理
  • 5.7.3 初始化设置
  • 5.7.4 通信软件流程图
  • 5.8 软件抗干扰设计
  • 5.9 本章小结
  • 6 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
  • B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
  • 相关论文文献

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